Python 面向對象

面向對象技術簡介

• 類(Class): 用來描述具有相同的屬性和方法的對象的集合。它定義了該集合中每個對象所共有的屬性和方法。對象是類的實例。
• 類變量：類變量在整個實例化的對象中是公用的。類變量定義在類中且在函數體之外。類變量通常不作為實例變量使用。
• 數據成員：類變量或者實例變量用于處理類及其實例對象的相關的數據。
• 方法重載：如果從父類繼承的方法不能滿足子類的需求，可以對其進行改寫，這個過程叫方法的覆蓋（override），也稱為方法的重載。
• 實例變量：定義在方法中的變量，只作用于當前實例的類。
• 繼承：即一個派生類（derived class）繼承基類（base class）的字段和方法。繼承也允許把一個派生類的對象作為一個基類對象對待。例如，有這樣一個設計：一個Dog類型的對象派生自Animal類，這是模擬"是一個（is-a）"關系（例圖，Dog是一個Animal）。
• 實例化：創建一個類的實例，類的具體對象。
• 方法：類中定義的函數。
• 對象：通過類定義的數據結構實例。對象包括兩個數據成員（類變量和實例變量）和方法。

創建類

使用class語句來創建一個新類，class之后為類的名稱并以冒號結尾，如下實例:

class ClassName:
   '類的幫助信息'   #類文檔字符串
   class_suite  #類體

類的幫助信息可以通過ClassName.__doc__查看。

class_suite 由類成員，方法，數據屬性組成。

實例

以下是一個簡單的Python類實例:

#coding=utf-8
class Employee:
   '所有員工的基類'
   empCount = 0

   def __init__(self, name, salary):
      self.name = name
      self.salary = salary
      Employee.empCount += 1
   
   def displayCount(self):
     print "Total Employee %d" % Employee.empCount

   def displayEmployee(self):
      print "Name : ", self.name,  ", Salary: ", self.salary

• empCount變量是一個類變量，它的值將在這個類的所有實例之間共享。你可以在內部類或外部類使用Employee.empCount訪問。
• 第一種方法__init__()方法是一種特殊的方法，被稱為類的構造函數或初始化方法，當創建了這個類的實例時就會調用該方法

創建實例對象

要創建一個類的實例，你可以使用類的名稱，并通過__init__方法接受參數。

"創建 Employee 類的第一個對象"
emp1 = Employee("Zara", 2000)
"創建 Employee 類的第二個對象"
emp2 = Employee("Manni", 5000)

訪問屬性

您可以使用點(.)來訪問對象的屬性。使用如下類的名稱訪問類變量:

emp1.displayEmployee()
emp2.displayEmployee()
print "Total Employee %d" % Employee.empCount

完整實例：

#coding=utf-8
#!/usr/bin/python

class Employee:
   '所有員工的基類'
   empCount = 0

   def __init__(self, name, salary):
      self.name = name
      self.salary = salary
      Employee.empCount += 1
   
   def displayCount(self):
     print "Total Employee %d" % Employee.empCount

   def displayEmployee(self):
      print "Name : ", self.name,  ", Salary: ", self.salary

"創建 Employee 類的第一個對象"
emp1 = Employee("Zara", 2000)
"創建 Employee 類的第二個對象"
emp2 = Employee("Manni", 5000)
emp1.displayEmployee()
emp2.displayEmployee()
print "Total Employee %d" % Employee.empCount

執行以上代碼輸出結果如下：

Name :  Zara ,Salary:  2000
Name :  Manni ,Salary:  5000
Total Employee 2

你可以添加，刪除，修改類的屬性，如下所示：

emp1.age = 7  # 添加一個 'age' 屬性
emp1.age = 8  # 修改 'age' 屬性
del emp1.age  # 刪除 'age' 屬性

你也可以使用以下函數的方式來訪問屬性：

• getattr(obj, name[, default]) : 訪問對象的屬性。
• hasattr(obj,name) : 檢查是否存在一個屬性。
• setattr(obj,name,value) : 設置一個屬性。如果屬性不存在，會創建一個新屬性。
• delattr(obj, name) : 刪除屬性。

hasattr(emp1, 'age')    # 如果存在 'age' 屬性返回 True。
getattr(emp1, 'age')    # 返回 'age' 屬性的值
setattr(emp1, 'age', 8) # 添加屬性 'age' 值為 8
delattr(empl, 'age')    # 刪除屬性 'age'

Python內置類屬性

• __dict__ : 類的屬性（包含一個字典，由類的數據屬性組成）
• __doc__ :類的文檔字符串
• __name__: 類名
• __module__: 類定義所在的模塊（類的全名是'__main__.className'，如果類位于一個導入模塊mymod中，那么className.__module__ 等于 mymod）
• __bases__ : 類的所有父類構成元素（包含了以個由所有父類組成的元組）

Python內置類屬性調用實例如下：

#coding=utf-8
#!/usr/bin/python

class Employee:
   '所有員工的基類'
   empCount = 0

   def __init__(self, name, salary):
      self.name = name
      self.salary = salary
      Employee.empCount += 1
   
   def displayCount(self):
     print "Total Employee %d" % Employee.empCount

   def displayEmployee(self):
      print "Name : ", self.name,  ", Salary: ", self.salary

print "Employee.__doc__:", Employee.__doc__
print "Employee.__name__:", Employee.__name__
print "Employee.__module__:", Employee.__module__
print "Employee.__bases__:", Employee.__bases__
print "Employee.__dict__:", Employee.__dict__

執行以上代碼輸出結果如下：

Employee.__doc__: 所有員工的基類
Employee.__name__: Employee
Employee.__module__: __main__
Employee.__bases__: ()
Employee.__dict__: {'__module__': '__main__', 'displayCount': <function displayCount at 0x10a939c80>, 'empCount': 0, 'displayEmployee': <function displayEmployee at 0x10a93caa0>, '__doc__': '\xe6\x89\x80\xe6\x9c\x89\xe5\x91\x98\xe5\xb7\xa5\xe7\x9a\x84\xe5\x9f\xba\xe7\xb1\xbb', '__init__': <function __init__ at 0x10a939578>}

python對象銷毀(垃圾回收)

同Java語言一樣，Python使用了引用計數這一簡單技術來追蹤內存中的對象。

一個內部跟蹤變量，稱為一個引用計數器。

當對象被創建時， 就創建了一個引用計數， 當這個對象不再需要時， 也就是說， 這個對象的引用計數變為0 時， 它被垃圾回收。但是回收不是"立即"的， 由解釋器在適當的時機，將垃圾對象占用的內存空間回收。

a = 40      # 創建對象  <40>
b = a       # 增加引用， <40> 的計數
c = [b]     # 增加引用.  <40> 的計數

del a       # 減少引用 <40> 的計數
b = 100     # 減少引用 <40> 的計數
c[0] = -1   # 減少引用 <40> 的計數

垃圾回收機制不僅針對引用計數為0的對象，同樣也可以處理循環引用的情況。循環引用指的是，兩個對象相互引用，但是沒有其他變量引用他們。這種情況下，僅使用引用計數是不夠的。Python 的垃圾收集器實際上是一個引用計數器和一個循環垃圾收集器。作為引用計數的補充， 垃圾收集器也會留心被分配的總量很大（及未通過引用計數銷毀的那些）的對象。 在這種情況下， 解釋器會暫停下來， 試圖清理所有未引用的循環。

實例

析構函數 __del__ ，__del__在對象消逝的時候被調用，當對象不再被使用時，__del__方法運行：

#coding=utf-8
#!/usr/bin/python

class Point:
   def __init( self, x=0, y=0):
      self.x = x
      self.y = y
   def __del__(self):
      class_name = self.__class__.__name__
      print class_name, "destroyed"

pt1 = Point()
pt2 = pt1
pt3 = pt1
print id(pt1), id(pt2), id(pt3) # 打印對象的id
del pt1
del pt2
del pt3

以上實例運行結果如下：

3083401324 3083401324 3083401324
Point destroyed

注意：通常你需要在單獨的文件中定義一個類，

類的繼承

面向對象的編程帶來的主要好處之一是代碼的重用，實現這種重用的方法之一是通過繼承機制。繼承完全可以理解成類之間的類型和子類型關系。

需要注意的地方：繼承語法 class 派生類名（基類名）：//... 基類名寫作括號里，基本類是在類定義的時候，在元組之中指明的。

在python中繼承中的一些特點：

• 1：在繼承中基類的構造（__init__()方法）不會被自動調用，它需要在其派生類的構造中親自專門調用。
• 2：在調用基類的方法時，需要加上基類的類名前綴，且需要帶上self參數變量。區別于在類中調用普通函數時并不需要帶上self參數
• 3：Python總是首先查找對應類型的方法，如果它不能在派生類中找到對應的方法，它才開始到基類中逐個查找。（先在本類中查找調用的方法，找不到才去基類中找）。

如果在繼承元組中列了一個以上的類，那么它就被稱作"多重繼承" 。

語法：

派生類的聲明，與他們的父類類似，繼承的基類列表跟在類名之后，如下所示：

class SubClassName (ParentClass1[, ParentClass2, ...]):
   'Optional class documentation string'
   class_suite

實例：

#coding=utf-8
#!/usr/bin/python

class Parent:        # 定義父類
   parentAttr = 100
   def __init__(self):
      print "調用父類構造函數"

   def parentMethod(self):
      print '調用父類方法'

   def setAttr(self, attr):
      Parent.parentAttr = attr

   def getAttr(self):
      print "父類屬性 :", Parent.parentAttr

class Child(Parent): # 定義子類
   def __init__(self):
      print "調用子類構造方法"

   def childMethod(self):
      print '調用子類方法 child method'

c = Child()          # 實例化子類
c.childMethod()      # 調用子類的方法
c.parentMethod()     # 調用父類方法
c.setAttr(200)       # 再次調用父類的方法
c.getAttr()          # 再次調用父類的方法

以上代碼執行結果如下：

調用子類構造方法
調用子類方法 child method
調用父類方法
父類屬性 : 200

你可以繼承多個類

class A:        # 定義類 A
.....

class B:         # 定義類 B
.....

class C(A, B):   # 繼承類 A 和 B
.....

你可以使用issubclass()或者isinstance()方法來檢測。

• issubclass() - 布爾函數判斷一個類是另一個類的子類或者子孫類，語法：issubclass(sub,sup)
• isinstance(obj, Class) 布爾函數如果obj是Class類的實例對象或者是一個Class子類的實例對象則返回true。

方法重寫

如果你的父類方法的功能不能滿足你的需求，你可以在子類重寫你父類的方法：

實例：

#coding=utf-8
#!/usr/bin/python

class Parent:        # 定義父類
   def myMethod(self):
      print '調用父類方法'

class Child(Parent): # 定義子類
   def myMethod(self):
      print '調用子類方法'

c = Child()          # 子類實例
c.myMethod()         # 子類調用重寫方法

執行以上代碼輸出結果如下：

調用子類方法

基礎重載方法

下表列出了一些通用的功能，你可以在自己的類重寫：

運算符重載

Python同樣支持運算符重載，實例如下：

#!/usr/bin/python

class Vector:
   def __init__(self, a, b):
      self.a = a
      self.b = b

   def __str__(self):
      return 'Vector (%d, %d)' % (self.a, self.b)
   
   def __add__(self,other):
      return Vector(self.a + other.a, self.b + other.b)

v1 = Vector(2,10)
v2 = Vector(5,-2)
print v1 + v2

以上代碼執行結果如下所示:

Vector(7,8)

類屬性與方法

類的私有屬性

__private_attrs：兩個下劃線開頭，聲明該屬性為私有，不能在類地外部被使用或直接訪問。在類內部的方法中使用時 self.__private_attrs。

類的方法

在類地內部，使用def關鍵字可以為類定義一個方法，與一般函數定義不同，類方法必須包含參數self,且為第一個參數

類的私有方法

__private_method：兩個下劃線開頭，聲明該方法為私有方法，不能在類地外部調用。在類的內部調用 slef.__private_methods

實例

#coding=utf-8
#!/usr/bin/python

class JustCounter:
	__secretCount = 0  # 私有變量
	publicCount = 0    # 公開變量

	def count(self):
		self.__secretCount += 1
		self.publicCount += 1
		print self.__secretCount

counter = JustCounter()
counter.count()
counter.count()
print counter.publicCount
print counter.__secretCount  # 報錯，實例不能訪問私有變量

Python 通過改變名稱來包含類名:

1
2
2
Traceback (most recent call last):
  File "test.py", line 17, in <module>
    print counter.__secretCount  # 報錯，實例不能訪問私有變量
AttributeError: JustCounter instance has no attribute '__secretCount'

Python不允許實例化的類訪問私有數據，但你可以使用 object._className__attrName 訪問屬性，將如下代碼替換以上代碼的最后一行代碼：

.........................
print counter._JustCounter__secretCount

執行以上代碼，執行結果如下：

1
2
2
2