Python(13)：面向对象的三大特征：封装、继承和多态

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文章目录

一、了解什么是类
二、面向对象的三大特征：封装、继承、多态
- 1.封装
- 2.继承
- - ① 单继承
  - ② 多继承
- 3.多态
三、类的8个常见的魔术方法
四、类判断父类和子类的函数
五、类中的反射方法
六、静态属性`@property`
七、实例方法，静态方法和类方法的区别

一、了解什么是类

什么是类？什么是对象(实例)？举一个简单的例子：把人看成一个类，人有很多共同的属性（年龄，姓名，身高等待），人有很多共同的方法（去吃饭，去睡觉，去看蔡徐坤跳舞等等）。而李明就是人的一个对象，他有人（类）的属性和方法。

1.定义一个简单的类及其使用

在Python中，类通过 class 关键字定义，类名通用习惯为首字母大写，Python3中类基本都会继承于object类，语法格式如下，我们创建一个People类:

# -----------------------方式1
# # 创建People类，People为类名,继承object类也可以不继承object类；两者区别不大，但没有继承于object类使用多继承时可能会出现问题。
class People(object):  
    pass

# -----------------------方式2
# 默认继承object类
class People:
    pass

有了People类的定义，就可以创建出具体的实例.如下我们创建两个People类的实例，并且使用类中的方法和公共属性

class People:
    def __init__(self):
        self.China = "中国"

    def chifan(self):
        print('我要吃饭')

    def wc(self):
        print('我要上厕所')


if __name__ == '__main__':
    p1 = People()
    p2 = People()

    p1.chifan()  # 我要吃饭
    p1.wc()  # 我要上厕所

    print(p2.China)  # 中国
    p2.chifan()  # 我要吃饭

我们看到刚刚上述，每个方法里有一个self(名字可改，默认self),该值是类中的方法需要的，哪个对象调用方法或者属性，self就是那个值，如果在类中的某个方法调用类中的另一个方法或属性，可以直接使用

class People:
    def __init__(self):
        self.China = "中国"

    def chifan(self):
        print('我要吃饭')

    def wc(self):
        print('我要上厕所')

    def aaa(self):
        print(self.China)
        self.chifan()
        self.wc()


if __name__ == '__main__':
    p = People()
    p.aaa()

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2.类属性和实例属性

class People:
    father = '张三'

    def fun(self, mother):
        return '爸爸是{}，妈妈是{}'.format(self.father, mother)

if __name__ == '__main__':
    people = People()
    print(people.fun('丽丽'))
    print(id(people.father))  # 类属性可以通过对象名.变量名
    print(id(People.father))  # 也可以用类名.变量名

    people.father = '李四'  # 实例属性只修改自己的值，与原来的值无关，类似一个局部变量
    People.father = '王五'  # 会修改整个类的值，但是有的对象通过对象名.变量修改过值的，无法再修改，因为此时地址已经不同
    print(people.father)
    print(People.father)

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二、面向对象的三大特征：封装、继承、多态 1.封装

定义：封装是将类中的某些方法或者属性隐藏，对象不能直接使用隐藏的方法或者属性，具有保护功能
格式： __属性（方法），使用双下划线
目的：保护隐私
调用：只有在本类的内部可以使用，外部不可以修改和使用

举例：

class Girl:
    name = '张三'
    __age = 15

    def show(self):
        print(self.name, self.__age)


if __name__ == '__main__':
    g = Girl()
    g.show()

当我们在类中调用时候，是正常的在这里插入图片描述如果实例直接调用呢？因为是私有属性，外部不可直接使用，会报错

print(g.age)
# 或者
print(g.__age)

在这里插入图片描述那么我们直接修改这个__age呢？

g = Girl()
g.__age = '20'
print(g.__age)

这样使用并不是修改类中的__age，而是重新创建了一个__age的属性
另外我们可以使用实例对象.__dict__方法查看所有a属性的元素
```
print(g.__dict__)#---{'name': '张三', '_Girl__age': 10, '__age': 15}
```
但是如果非想改，可以使用实例对象._类名__属性名修改，但是不建议使用
```
g = Girl()
g._Girl__age = 30
g.show()
```

2.继承

定义：子类需要使用父类的属性和方法，但是子类中也可以定义自己的属性和方法。
概念：被继承的类叫父类/基类/超类，继承的类叫子类/派生类
注意事项：
1. 子类继承父类，如果子类不重写父类的某个方法，那么子类执行父类的方法
2. 子类继承父类，如果子类复写了某个方法，那么子类只使用自己的方法
3. 父类的私有属性不能被继承

① 单继承

class Animal:
    def __init__(self, name, age):
        self.name = name
        self.age = age

    def eat(self):
        print('吃')

    def sleep(self):
        print('睡')

class Cat(Animal):#-------------------继承谁就在括号里写谁
    def jiao(self):
        print('喵')

class Dog(Animal):
    def jiao(self):
        print('汪')

if __name__ == '__main__':
	c = Cat('猫', 10)
	d = Dog('狗', 12)
	c.eat()#-----------------吃
	d.eat()#-----------------吃

查看父类的方法__bases__

print(Cat.__bases__)#(,)
print(Animal.__bases__)#(,),object是所有类的组宗，这种类叫新式类

方法重写：当子类要使用的方法在父类中已经定义，但是和自己想用的方法有出入，那么就可以对父类的方法进行重写

class A():
    def hehe(self):
        print('呵呵')
class B(A):
    def hehe(self):
        print('哈哈')

if __name__ == '__main__':
	a=A()
	b=B()
	a.hehe() #呵呵
	b.hehe() #哈哈

子类和父类有相同的方法，如果子类下个调用父类相同的方法可以使用super方法

class Animal():
    def __init__(self,name):
        self.name=name
class Cat(Animal):
    def __init__(self,name,speed):
        self.speed=speed
        super().__init__(name)
    def jiao(self):
        print(self.name,self.speed)

if __name__ == '__main__':
	c=Cat('波斯猫',3500)
	c.jiao() 

# 结果：波斯猫  3500

② 多继承

多继承如果父类们拥有共同的方法则按照第一个顺序进行继承

class A:
    def shuchu(self):
        print('A')


class B():
    def shuchu(self):
        print('B')


class C(A, B):
    def shuchu3(self):
        print('C')


if __name__ == '__main__':
    c = C()
    c.shuchu()  

# 结果：A

多继承的顺序：我们使用mro方法,该方法可以根据广度优先算法，得出继承顺序，一步一步执行

class A():
    def func(self):
        print('A开始')
        print('A结束')

class B(A):
    def func(self):
        print('B开始')
        super().func()
        print('B结束')
        
class C(A):
    def func(self):
        print('C开始')
        super().func()
        print('C结束')
        
class D(B,C):
    def func(self):
        print('D开始')
        super().func()
        print('D结束')
        
d=D()
d.func()

class A:
    def __init__(self):
        print('A开始')
        print('A结束')
        
class B(A):
    def __init__(self):
        print('B开始')
        super().__init__()
        print('B结束')
        
class C(A):
    def __init__(self):
        print('C开始')
        super().__init__()
        print('C结束')
        
class D(B,C):
    def __init__(self):
        print('D开始')
        super().__init__()
        print('D结束')
        
# d=D()
print(D.mro())

"""
注意事项:
	1. 按此mro列表中的从左到右开始查找积累，直到找到第一个匹配的属性的类为止
    2.也就是多个父类，按照此列表的顺序被检查
    3.此类题不用init方法，用别的方法也是一样
"""

在这里插入图片描述

3.多态

多态指的是一类事物有多种形态，一个抽象类有多个子类（因而多态的概念依赖于继承），不同的子类对象调用相同的方法，产生不同的执行结果，多态可以增加代码的灵活度

实现多态的步骤：

定义一个父类（Base），实现某个方法（比如：run）
定义多个子类，在子类中重写父类的方法（run），每个子类run方法实现不同的功能
假设我们定义了一个函数，需要一个Base类型的对象的参数，那么调用函数的时候，传入Base类不同的子类对象，那么这个函数就会执行不同的功能，这就是多态的体现。

由于Python中函数的参数是没有类型限制的，所以多态在python中的体现并不是很严谨。多态的概念是应用于Java和C#这一类强类型语言中，而Python崇尚“鸭子类型”。

这里举个例子使用：

class Animal(object):
    """动物类"""

    def func(self):
        print('动物发出了声音')


class Cat(Animal):
    """猫类"""

    def func(self):
        print('喵 喵 喵')


class Hero:
    def func(self):
        print('这个是英雄类的方法，不是动物类的对象')


def work(CLASS):
    CLASS.func()


work(Cat())  # Hero
work(Hero())  # 这个是英雄类的方法，不是动物类的对象

三、类的8个常见的魔术方法

1、__init__方法

触发时间：在创建对象的时候自动执行
作用：常用来定义一些初始化属性

class A:
    def __init__(self, name, age):
        self.name = name
        self.age = age

    def fun(self):
        print('我的名字是{}今年{}岁'.format(self.name, self.age))


if __name__ == '__main__':
    a = A('张三', 12)  # 传入方式，在实例对象时候按顺序传入，或者使用关键字参数方式传入
    a.fun()

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2.__str__方法

触发时间：在打印对象的名称时候调用，使用%s也是默认调用str
作用：可以保存一些信息
注意：使用return返回，必须返回字符串，自动打印return的信息

class A:
    def __init__(self, name, age):
        self.name = name
        self.age = age

    def __str__(self):
        return '我的名字是{}今年{}岁'.format(self.name, self.age)


if __name__ == '__main__':
    a = A('张三', 12)
    print(a)

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3.__repr__方法

作用：改变对象的字符串显示
触发时间：%r默认调用repr方法
优先级：优先级低于str，找不到str方法才会找repr方法

不使用%r

class A:
    def __init__(self, name, age):
        self.name = name
        self.age = age

    def __str__(self):
        return '现在是str方法'

    def __repr__(self):
        return '现在是repr方法'

if __name__ == '__main__':
	a = A('张三', 12)
	print(a)

在这里插入图片描述使用%r时候

class A:
    def __init__(self, name, age):
        self.name = name
        self.age = age

    def __str__(self):
        return '现在是str方法，我叫%s' % self.name

    def __repr__(self):
        return '现在是repr方法，我叫%s' % self.name

if __name__ == '__main__':
	a = A('张三', 12)
	print('%r'%a)
	print('%s'%a)

在这里插入图片描述 4.__del__方法

触发时间：当一个对象在内存被销毁的时候自动执行，自动调用，无需手动调用
无返回值
作用：在对象销毁时可以做一些操作

class A:
    def __init__(self, name, age):
        self.name = name
        self.age = age

    def __del__(self):
        print('执行我，代表此时需要把定义的对象删除了！')

if __name__ == '__main__':
	a = A('张三', 12)

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5.__call__方法

触发时间：例如a是一个对象，当a()时候，触发
触发方式：对象名字后加（）触发

class A:
    def __init__(self, name, age):
        self.name = name
        self.age = age

    def __call__(self, *args, **kwargs):
        print('现在调用call方法')

if __name__ == '__main__':
	a = A('张三', 12)
	a()

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6.__new__方法

触发时间：实例化对象时候触发
必须返回一个实例对象
作用：实例化对象
尽量少使用该方法，是底层object类实现，object是所有类的父类

class A:
    def __new__(cls, *args, **kwargs):
        print('我是一个类中最先执行的方法,我的作用是创建一个实例')
        return object.__new__(cls)

    def __init__(self):
        print('我是在new后执行的，我是初始化函数')

if __name__ == '__main__':
	a = A()

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7.__eq__方法

①is和==的区别

is比较的是两个对象的id是否相等，是否指向同一个内存地址
==比较的是两个对象的值是否相等，内存地址可以不同

②eq方法

class A:
    def __init__(self, name):
        self.name = name

    def __eq__(self, other):
        return self.name == other.name


if __name__ == '__main__':a = A('张三')
	b = A('张三')
	c = A('李四')
	print(id(a))  # 31105600
	print(id(b))  # 31105768
	print(id(c))  # 39288504
	print(a == b)  # True
	print(a == c)  # False
	print(a is b)  # False
	print(a is c)  # False

8.__hash__方法

①hash知识：哈希也叫散列。是将一串不定长的输入，转换为一种定长的输出

不可逆的单项运算，并且生成的结果不会重复
常见算法：SM3、MD5，SHA-1
作用：保证了数据的唯一性
用途：账号的密码
注意：只有不可变类型才可以hash

python内置的hash算法：

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②hash魔术方法

只定义了eq方法，没定义hash方法，hash方法会隐式设置为none
没有定义eq和hash，会继承object类中的方法

class A:
    def __init__(self, name):
        self.name = name

    def __eq__(self, other):
        return self.name == other.name

    def __hash__(self):
        return hash(id(self))

if __name__ == '__main__':
	a = A('张三')
	b = A('张三')
	c = A('李四')
	print(id(a))  # 31105600
	print(id(b))  # 31105768
	print(id(c))  # 39288504
	print(a == b)  # True
	print(a == c)  # False
	print(a is b)  # False
	print(a is c)  # False

四、类判断父类和子类的函数

1.issubclass()：判断一个类是不是其他类的子类格式：

 issubclass(被检测类,父类)   
 
issubclass(被检测类,(父类1,父类2，父类3...))

返回值为布尔值，只要符合一个条件是一个的父类，就会返回true

class A:
    pass

class B:
    pass

class C(A):
    pass


print(issubclass(C, A))  # true
print(issubclass(C, B))  # false
print(issubclass(C, (A, B))) # true

2.isinstance():检测一个对象是否为某个类的对象格式：

isinstance(对象，类)   
isinstance(对象,(类1，类2...))

返回值为布尔值，只要一个类是当前对象的类，返回True

class A:
    pass
    
class B:
    pass

a=A()
print(isinstance(a,A))
print(isinstance(a,B))
print(isinstance(a,(A,B)))

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五、类中的反射方法

反射：通过字符串的形式操作对象相关的属性

函数解释hasattr判断是否有此变量，返回bool值getattr获取属性值或者获取方法变量的地址setattr给类或者对象设置属性或者方法delattr删除类或者对象的属性或者方法

1.getattr(对象，属性/方法，不存在时候返回的值)

获取属性或者方法，不存在会报错

class A:
    def __init__(self):
        self.name = '张三'


a = A()
print(getattr(a, 'name'))
print(getattr(a, 'age', '无age属性'))
print(getattr(a, 'age'))#查不到该属性且无默认值会报错

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2.hasattr（对象/类，成员名）

查询某个对象或类的成员是否存在

class A:
    def __init__(self):
        self.name = '张三'

    def haha(self):
        print(123)


a = A()
print(hasattr(a, 'name'))
print(hasattr(a, 'age'))

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3.setattr（对象，成员名，值）

设置或修改对象的值

class A:
    def __init__(self):
        self.name = '张三'

    def haha(self):
        print(123)


a = A()
print(a.name)  # 张三
setattr(a, 'name', '蔡徐坤')
print(a.name)  # 蔡徐坤

4.delattr(对象，成员)

删除对象的某个值

class A:
    def __init__(self):
        self.name = '张三'

    def haha(self):
        print(123)


a = A()
setattr(a,'age',12)
print(a.age)
delattr(a,'age')
print(a.age)

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六、静态属性@property

可以把类中不带参数的方法，变成属性直接使用

class Student:
    @property
    def fun(self):
        print('鸡汤来喽...')


if __name__ == '__main__':
    s1 = Student()
    s1.fun

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七、实例方法，静态方法和类方法的区别

python中有三种方法，分别是实例方法、静态方法(staticmethod) 和类方法(classmethod)。

实例方法只能通过实例对象调用，不能通过类进行调用。实例方法再定义时候使用关键字self,self代表实例对象本身。
静态方法可以使用实例对象调用，也可以使用类进行调用，他的的特点没有参数限制，定义时需要在函数前加@staticmethod
类方法可以被类调用，也可以被实例对象调用，实例调用可以给类增加属性，类的属性修改需要通过类进行修改，类方法需要使用关键字cls,定义时候需要在函数前加@classmethod

看一个示例

class A:
    def fun1(self):
        print('我是实例方法（对象方法），第一个参数是该对象')

    @classmethod
    def fun2(cls):
        print('我是类方法，第一个参数是类')

    @staticmethod
    def fun3(a, b):
        print('我是静态方法，我的参数和此类毫无关系，不写参数也可以')


if __name__ == '__main__':
    a = A()
    a.fun1()  # 我是实例方法（静态方法），第一个参数是该对象
    A.fun1(a)  # 可以用类调用对象方法吗？答案是否定的（虽然此地方可以运行，但是这句话还算对）

    A.fun2()  # 我是类方法，第一个参数是类
    A.fun3(2, 3)  # 我是静态方法，我的参数和此类毫无关系，不写参数也可以
    a.fun2()  # 我是类方法，第一个参数是类。（虽然传递的是对象，但是会知道该对象属于哪个类）
    a.fun3(1, 2)  # 我是静态方法，我的参数和此类毫无关系，不写参数也可以

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三种方法除了使用上，其他地方有什么不同呢？

静态方法类似普通函数，参数里面不用传递 self。有一些方法和类相关，但是又不需要类中的任何信息，出于对代码的理解和维护，就可用使用静态方法。静态方法最大的优点是能节省开销，因为它不会绑定到实例对象上，它在内存中只生成一个。
而实例方法每个实例对象都是独立的，开销较大。
而类方法与实例方法类似，但是类方法传递的不是实例，而是类本身。当需要和类交互而不需要和实例交互时，就可以选择类方法。

Python(13)：面向对象的三大特征：封装、继承和多态

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