Python 面向對象
Python從設計之初就已經是一門面向對象的語言，正因為如此，在Python中創建一個類和對象是很容易的。本章節我們將詳細介紹Python的面向對象編程。
如果你以前沒有接觸過面向對象的編程語言，那你可能需要先了解一些面嚮對象語言的一些基本特徵，在頭腦裡頭形成一個基本的面向對象的概念，這樣有助於你更容易的學習Python的面向對象編程。
接下來我們先來簡單的瞭解下面向對象的一些基本特徵。
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於處理類及其實例對象的相關的數據。
- 方法重寫：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），也稱為方法的重寫。
- 實例變量：定義在方法中的變量，只作用於當前實例的類。
- 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）"關係（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之後為類的名稱並以冒號結尾，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:
#!/usr/bin/python
# -*- 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，並通過__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：
#!/usr/bin/python
# -*- 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
"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'，如果類位於一個導入模塊mymod中，那麼className.__module__ 等於 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：
#!/usr/bin/python
# -*- 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
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>, 'empCount': 0, 'displayEmployee': <function>, '__doc__': '\\\\xe6\\\\x89\\\\x80\\\\xe6\\\\x9c\\\\x89\\\\xe5\\\\x91\\\\x98\\\\xe5\\\\xb7\\\\xa5\\\\xe7\\\\x9a\\\\x84\\\\xe5\\\\x9f\\\\xba\\\\xe7\\\\xb1\\\\xbb', '__init__': <function>}
/<function>/<function>/<function>
python對象銷燬(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。
在Python內部記錄著所有使用中的對象各有多少引用。
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，將垃圾對象佔用的內存空間回收。
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燬的那些）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：
#!/usr/bin/python
# -*- coding: UTF-8 -*-
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係。
需要注意的地方：繼承語法 class 派生類名（基類名）：//... 基類名寫作括號裡，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。區別於在類中調用普通函數時並不需要帶上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，那麼它就被稱作"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後，如下所示：
class SubClassName (ParentClass1[, ParentClass2, ...]):
'Optional class documentation string'
class_suite
實例：
#!/usr/bin/python
# -*- coding: UTF-8 -*-
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：
#!/usr/bin/python
# -*- coding: UTF-8 -*-
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：
序號
方法, 描述 & 簡單的調用
1
__init__ ( self [,args...] )
構造函數
簡單的調用方法: obj = className(args)
2
__del__( self )
析構方法, 刪除一個對象
簡單的調用方法 : dell obj
3
__repr__( self )
轉化為供解釋器讀取的形式
簡單的調用方法 : repr(obj)
4
__str__( self )
用於將值轉化為適於人閱讀的形式
簡單的調用方法 : str(obj)
5
__cmp__ ( self, x )
對象比較
簡單的調用方法 : cmp(obj, x)
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self.__private_methods
實例
#!/usr/bin/python
# -*- coding: UTF-8 -*-
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'
/<module>
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後一行代碼：
.........................
print counter._JustCounter__secretCount
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