Python之对象
- 对象是内存中专门用来存储数据的一块区域。
- 对象中可以存放各种数据(比如:数字、布尔值、代码)
- 对象由三部分组成:
1.对象的标识(id)
2.对象的类型(type)
3.对象的值(value)
面向对象(OOP)
- Python是一门面向对象的编程语言
- 所谓的面向对象的语言,简单理解就是语言中的所有操作都是通过对象来进行的
- 面向过程的编程的语言
- 面向过程指将我们的程序的逻辑分解为一个一个的步骤,
通过对每个步骤的抽象,来完成程序
- 面向过程的编程思想将一个功能分解为一个一个小的步骤,
我们通过完成一个一个的小的步骤来完成一个程序
- 这种编程方式,符合我们人类的思维,编写起来相对比较简单
- 但是这种方式编写代码的往往只适用于一个功能,
如果要在实现别的功能,即使功能相差极小,也往往要重新编写代码,
所以它可复用性比较低,并且难于维护
- 面向对象的编程语言
- 面向对象的编程语言,关注的是对象,而不关注过程
- 对于面向对象的语言来说,一切都是对象
类(class)
- 类,简单理解它就相当于一个图纸。在程序中我们需要根据类来创建对象
- 类就是对象的图纸!
- 我们也称对象是类的实例(instance)
- 如果多个对象是通过一个类创建的,我们称这些对象是一类对象
- 像 int() float() bool() str() list() dict() .... 这些都是类
- a = int(10) # 创建一个int类的实例 等价于 a = 10
- 我们自定义的类都需要使用大写字母开头,使用大驼峰命名法(帕斯卡命名法)来对类命名
- 类也是一个对象!
- 类就是一个用来创建对象的对象!
- 类是type类型的对象,定义类实际上就是定义了一个type类型的对象
类的定义
在类的代码块中,我们可以定义变量和函数
在类中我们所定义的变量,将会成为所有的实例的公共属性
所有实例都可以访问这些变量
在类中也可以定义函数,类中的定义的函数,我们称为方法
这些方法可以通过该类的所有实例来访问
调用方法,对象.方法名()
方法调用和函数调用的区别
如果是函数调用,则调用时传几个参数,就会有几个实参
但是如果是方法调用,默认传递一个参数,所以方法中至少要定义一个形参
在类中可以定义一些特殊方法(魔术方法)
特殊方法都是以__开头,__结尾的方法
特殊方法不需要我们自己调用,不要尝试去调用特殊方法
特殊方法将会在特殊的时刻自动调用
init会在对象创建以后离开执行
init可以用来向新创建的对象中初始化属性
调用类创建对象时,类后边的所有参数都会依次传递到init()中
封装是面向对象的三大特性之一
封装指的是隐藏对象中一些不希望被外部所访问到的属性或方法
如何隐藏一个对象中的属性?
- 将对象的属性名,修改为一个外部不知道的名字
如何获取(修改)对象中的属性?
- 需要提供一个getter和setter方法使外部可以访问到属性
- getter 获取对象中的指定属性(get_属性名)
- setter 用来设置对象的指定属性(set_属性名)
使用封装,确实增加了类的定义的复杂程度,但是它也确保了数据的安全性
1.隐藏了属性名,使调用者无法随意的修改对象中的属性
2.增加了getter和setter方法,很好的控制的属性是否是只读的
如果希望属性是只读的,则可以直接去掉setter方法
如果希望属性不能被外部访问,则可以直接去掉getter方法
3.使用setter方法设置属性,可以增加数据的验证,确保数据的值是正确的
4.使用getter方法获取属性,使用setter方法设置属性
可以在读取属性和修改属性的同时做一些其他的处理
5.使用getter方法可以表示一些计算的属性
可以为对象的属性使用双下划线开头,__xxx
双下划线开头的属性,是对象的隐藏属性,隐藏属性只能在类的内部访问,无法通过对象访问
其实隐藏属性只不过是Python自动为属性改了一个名字
实际上是将名字修改为了,_类名__属性名 比如 __name -> _Person__name
使用__开头的属性,实际上依然可以在外部访问,所以这种方式我们一般不用
一般我们会将一些私有属性(不希望被外部访问的属性)以_开头
一般情况下,使用_开头的属性都是私有属性,没有特殊需要不要修改私有属性
property装饰器,用来将一个get方法,转换为对象的属性
添加为property装饰器以后,我们就可以像调用属性一样使用get方法
使用property装饰的方法,必须和属性名是一样的
setter方法的装饰器:@属性名.setter
有一个类,能够实现我们需要的大部分功能,但是不能实现全部功能
如何能让这个类来实现全部的功能呢?
① 直接修改这个类,在这个类中添加我们需要的功能
- 修改起来会比较麻烦,并且会违反OCP原则
② 直接创建一个新的类
- 创建一个新的类比较麻烦,并且需要大量的进行复制粘贴,会出现大量的重复性代码
③ 直接从Animal类中来继承它的属性和方法
- 继承是面向对象三大特性之一
- 通过继承我们可以使一个类获取到其他类中的属性和方法
- 在定义类时,可以在类名后的括号中指定当前类的父类(超类、基类、super)
子类(衍生类)可以直接继承父类中的所有的属性和方法
通过继承可以直接让子类获取到父类的方法或属性,避免编写重复性的代码,并且也符合OCP原则
所以我们经常需要通过继承来对一个类进行扩展
在创建类时,如果省略了父类,则默认父类为object
object是所有类的父类,所有类都继承自object,issubclass() 检查一个类是否是另一个类的子类,isinstance()用来检查一个对象是否是一个类的实例
如果在子类中如果有和父类同名的方法,则通过子类实例去调用方法时,会调用子类的方法而不是父类的方法,这个特点我们成为叫做方法的重写(覆盖,override)。
当我们调用一个对象的方法时,会优先去当前对象中寻找是否具有该方法,如果有则直接调用,如果没有,则去当前对象的父类中寻找,如果父类中有则直接调用父类中的方法, 如果没有,则去父类的父类中寻找,以此类推,直到找到object,如果依然没有找到,则报错。
父类中的所有方法都会被子类继承,包括特殊方法,也可以重写特殊方法,super() 可以用来获取当前类的父类,并且通过super()返回对象调用父类方法时,不需要传递self;
在Python中是支持多重继承的,也就是我们可以为一个类同时指定多个父类
可以在类名的()后边添加多个类,来实现多重继承
多重继承,会使子类同时拥有多个父类,并且会获取到所有父类中的方法
在开发中没有特殊的情况,应该尽量避免使用多重继承,因为多重继承会让我们的代码过于复杂
如果多个父类中有同名的方法,则会现在第一个父类中寻找,然后找第二个,然后找第三个。。。
前边父类的方法会覆盖后边父类的方法;类名.__bases__ 这个属性可以用来获取当前类的所有父类 。
多态是面向对象的三大特征之一,多态从字面上理解是多种形态,一个对象可以以不同的形态去呈现。
面向对象的三大特征:
封装
- 确保对象中的数据安全
继承
- 保证了对象的可扩展性
多态
- 保证了程序的灵活性
- 类和对象都是对现实生活中的事物或程序中的内容的抽象
- 实际上所有的事物都由两部分构成:
1.数据(属性)
2.行为(方法)
定义一个类,类属性:直接在类中定义的属性是类属性,类属性可以通过类或类的实例访问到,但是类属性只能通过类对象来修改,无法通过实例对象修改实例属性; 实例属性,通过实例对象添加的属性属于实例属性,实例属性只能通过实例对象来访问和修改,类对象无法访问修改,类方法:在类内部使用 @classmethod 来修饰的方法属于类方法,类方法的第一个参数是cls,也会被自动传递,cls就是当前的类对象,类方法和实例方法的区别,实例方法的第一个参数是self,而类方法的第一个参数是cls,类方法可以通过类去调用,也可以通过实例调用,没有区别;实例方法:在类中定义,以self为第一个参数的方法都是实例方法,实例方法在调用时,Python会将调用对象作为self传入,实例方法可以通过实例和类去调用,当通过实例调用时,会自动将当前调用对象作为self传入,当通过类调用时,不会自动传递self,此时我们必须手动传递self;静态方法:在类中使用 @staticmethod 来修饰的方法属于静态方法,静态方法不需要指定任何的默认参数,静态方法可以通过类和实例去调用,静态方法,基本上是一个和当前类无关的方法,它只是一个保存到当前类中的函数,静态方法一般都是一些工具方法,和当前类无关;实例属性,通过实例对象添加的属性属于实例属性。
- 在类的代码块中,我们可以定义变量和函数,
变量会成为该类实例的公共属性,所有的该类实例都可以通过 对象.属性名 的形式访问
函数会成为该类实例的公共方法,所有该类实例都可以通过 对象.方法名() 的形式调用方法
- 注意:
方法调用时,第一个参数由解析器自动传递,所以定义方法时,至少要定义一个形参!
- 实例为什么能访问到类中的属性和方法
类中定义的属性和方法都是公共的,任何该类实例都可以访问
- 属性和方法查找的流程
当我们调用一个对象的属性时,解析器会先在当前对象中寻找是否含有该属性,
如果有,则直接返回当前的对象的属性值,
如果没有,则去当前对象的类对象中去寻找,如果有则返回类对象的属性值,
如果类对象中依然没有,则报错!
- 类对象和实例对象中都可以保存属性(方法)
- 如果这个属性(方法)是所有的实例共享的,则应该将其保存到类对象中
- 如果这个属性(方法)是某个实例独有,则应该保存到实例对象中
- 一般情况下,属性保存到实例对象中
而方法需要保存到类对象中
在程序中没有被引用的对象就是垃圾,这种垃圾对象过多以后会影响到程序的运行的性能,所以我们必须进行及时的垃圾回收,所谓的垃圾回收就是讲垃圾对象从内存中删除,在Python中有自动的垃圾回收机制,它会自动将这些没有被引用的对象删除,
所以我们不用手动处理垃圾回收。
特殊方法,也称为魔术方法,特殊方法都是使用__开头和结尾的,特殊方法一般不需要我们手动调用,需要在一些特殊情况下自动执行;__str__()这个特殊方法会在尝试将对象转换为字符串的时候调用,它的作用可以用来指定对象转换为字符串的结果 (print函数),__repr__()这个特殊方法会在对当前对象使用repr()函数时调用,它的作用是指定对象在 ‘交互模式’中直接输出的效果 。
类的基本结构
class 类名([父类]) :
公共的属性...
# 对象的初始化方法
def __init__(self,...):
...
# 其他的方法
def method_1(self,...):
...
def method_2(self,...):
...
模块(module)
模块化,模块化指将一个完整的程序分解为一个一个小的模块
通过将模块组合,来搭建出一个完整的程序
不采用模块化,统一将所有的代码编写到一个文件中
采用模块化,将程序分别编写到多个文件中
模块化的有点:
① 方便开发
② 方便维护
③ 模块可以复用!
在Python中一个py文件就是一个模块,要想创建模块,实际上就是创建一个python文件
注意:模块名要符号标识符的规范
在一个模块中引入外部模块
① import 模块名 (模块名,就是python文件的名字,注意不要py)
② import 模块名 as 模块别名
- 可以引入同一个模块多次,但是模块的实例只会创建一个
- import可以在程序的任意位置调用,但是一般情况下,import语句都会统一写在程序的开头
- 在每一个模块内部都有一个__name__属性,通过这个属性可以获取到模块的名字
- __name__属性值为 __main__的模块是主模块,一个程序中只会有一个主模块
主模块就是我们直接通过 python 执行的模块
import m,访问模块中的变量:模块名.变量名,也可以只引入模块中的部分内容,语法 from 模块名 import 变量,变量....,也可以为引入的变量使用别名,语法:from 模块名 import 变量 as 别名。
可以在模块中定义变量,在模块中定义的变量,在引入模块后,就可以直接使用了,可以在模块中定义函数,同样可以通过模块访问到,添加了_的变量,只能在模块内部访问,在通过import * 引入时,不会引入_开头的变量,也可以定义类,编写测试代码,这部分代码,只要当当前文件作为主模块的时候才需要执行,而当模块被其他模块引入时,不需要执行的,此时我们就必须要检查当前模块是否是主模块 。
包 Package
包也是一个模块,当我们模块中代码过多时,或者一个模块需要被分解为多个模块时,这时就需要使用到包,普通的模块就是一个py文件,而包是一个文件夹,包中必须要一个一个 __init__.py 这个文件,这个文件中可以包含有包中的主要内容,__pycache__ 是模块的缓存文件,py代码在执行前,需要被解析器先转换为机器码,然后再执行,所以我们在使用模块(包)时,也需要将模块的代码先转换为机器码然后再交由计算机执行,而为了提高程序运行的性能,python会在编译过一次以后,将代码保存到一个缓存文件中,这样在下次加载这个模块(包)时,就可以不再重新编译而是直接加载缓存中编译好的代码即可。
开箱即用
为了实现开箱即用的思想,Python中为我们提供了一个模块的标准库
在这个标准库中,有很多很强大的模块我们可以直接使用,
并且标准库会随Python的安装一同安装
sys模块,它里面提供了一些变量和函数,使我们可以获取到Python解析器的信息
或者通过函数来操作Python解析器
引入sys模块
import sys
pprint 模块它给我们提供了一个方法 pprint() 该方法可以用来对打印的数据做简单的格式化
import pprint
sys.argv
获取执行代码时,命令行中所包含的参数
该属性是一个列表,列表中保存了当前命令的所有参数
print(sys.argv)
sys.modules
获取当前程序中引入的所有模块
modules是一个字典,字典的key是模块的名字,字典的value是模块对象
pprint.pprint(sys.modules)
sys.path
他是一个列表,列表中保存的是模块的搜索路径
['C:\\Users\\lx\\Desktop\\code',
'C:\\dev\\python\\python36\\python36.zip',
'C:\\python\\python36\\DLLs',
'C:\\python\\python36\\lib',
'C:\\python\\python36',
'C:\\python\\python36\\lib\\site-packages']
pprint.pprint(sys.path)
sys.platform
表示当前Python运行的平台
print(sys.platform)
sys.exit()
函数用来退出程序
sys.exit('程序出现异常,结束!')
print('hello')
os 模块让我们可以对操作系统进行访问
import os
os.environ
通过这个属性可以获取到系统的环境变量
pprint.pprint(os.environ['path'])
os.system()
可以用来执行操作系统的名字
os.system('dir')