Python学习笔记整理(十六)类的设计-白红宇

Python学习笔记整理(十六)类的设计

阅读量：6971 次

发布时间：2019-06-27

本文共 10871 字，大约阅读时间需要 36 分钟。

如何使用类来对有用的对象进行建模？

一、Python和OOP

Python和OOP实现可以概括为三个概念。

继承

继承是基于Python中属性查找（在X.name表达式中）

多态

在X.method方法中，method的意义取决于X的类型（类）

封装

方法和运算符实现行为，数据隐藏默认是一种惯例。

封装指的是在Python中打包，也就是把实现的细节隐藏在对象接口之后。这并不代表有强制的私有性。封装可以让对象接口的现实

出现变动时，不影响这个对象的用户。

1、不要通过调用标记进行重载

不要在同一个类中对同一个方法名定义两次，后面的会覆盖前面，也不要对对象类型进行测试。应该把程序代码写成预期的对象接口。而不是特定类型的数据类型。

2、类作为记录

通过类的实例来创建多个记录。

3、类和继承：是“一个”关系（is a)

从程序员的角度来看，继承是由属性点号运算启动的，由此触发实例，类以及任何超类中变量名搜索。

从设计师的角度看，继承是一种定义集合成员关系的方式：类定义了一组内容属性，可由更具体的集合（子类）继承和定制。

子类和超类的继承是1对1的关系.

PizzaRobot是一种Chef,Chef是一种Employee.以OOP术语来看，我们称这些关系为“是一个连接”(is a)：机器人是个主厨，主厨是一个员工。

class Employee:

def __init__(self,name,salary=0):

self.name=name

self.salary=salary

def giveRaise(self,percent):

self.salary=self.salary+(self.salary*percent)

def work(self):

print self.name,"does stuff"

def __repr__(self):

return "<Employee:name=%s,salary=%s>" % (self.name,self.salary)

class Chef(Employee):

def __init__(self,name):

Employee.__init__(self,name,5000)

def work(self):

print self.name,"make food"

class Server(Employee):

def __init__(self,name):

Employee.__init__(self,name,40000)

def work(self):

print self.name,"interface with customer"

class PizzaRobot(Chef):

def __init__(self,name):#有点想不明白，既然继承就够了，为什么还要在这里构造

Chef.__init__(self,name) #Chef.__init__(self,name) =》Employee.__init__(self,name,5000)=>__init__(self,name,salary=0)

def work(self):

print self.name,"make pizza"

if __name__=='__main__':

bob=PizzaRobot('bob')

print bob

bob.work()

bob.giveRaise(0.20)

print bob;print

# python employees.py

<Employee:name=bob,salary=5000>

bob make pizza

<Employee:name=bob,salary=6000.0>

理解有问题的地方

class PizzaRobot(Chef):

def __init__(self,name):#有点想不明白，既然继承就够了，为什么还要在这里构造，下面拿掉这里做对比

Chef.__init__(self,name)

#Chef.__init__(self,name) =》Employee.__init__(self,name,5000)=>__init__(self,name,salary=0) 连接过程

def work(self):

print self.name,"make pizza"

下面拿掉PizzaRobot类中的def __init__(self,name):

# python employees.py

<Employee:name=bob,salary=5000>

bob make pizza

<Employee:name=bob,salary=6000.0

结果一样，那这个函数还有什么必要做构造，直接继承就可以了

导入进行其他测试

>>> import employees

>>> obj=employees.Employee(employees.Employee.__name__)

>>> obj.work

Employee does stuff

if下面增加如下代码：

for klass in Employee,Chef,Server,PizzaRobot:

obj=klass(klass.__name__)

obj.work()

代码对应的结果

#python employees.py

Employee does stuff

Chef make food

Server interface with customer

PizzaRobot make pizza

4、类和组合：”有一个“关系（has a)

从程序员的角度来看，组合设计到把其他对象嵌入到容器对象内，并使其实现容器方法。

对设计师来说，组合是另一种表示问题领域中的关系的方法。

但是组合不是集合的成员关系，而是组件，也是整体的组成部分。

组合也反映了个组成部分之间的关系，通常称为“有一个”(has a)关系。Python中，“组合”（聚合）就是指内嵌对象集合体。

组合类一般都提供自己的接口，并通过内嵌的对象来实现接口。

现在，我们有了员工，把他们放到披萨店。我们的披萨店是一个组合对象，有烤炉，也有服务员和主厨这些员工。当顾客来下单

时，店里的组件就开始行动：服务员接下订单，主厨制作披萨等。。pizzashop.py模拟

from employees import PizzaRobot,Server

class Customer:

def __init__(self,name):

self.name=name

def order(self,server):

print self.name,"oders from",server

def pay(self,server):

print self.name,"pays for item to",server

class Oven:

def bake(self):

print "oven bakes"

class PizzaShop:

def __init__(self):

self.server=Server('Pat')

self.chef=PizzaRobot('Bob')

self.oven=Oven()

def order(self,name):

customer=Customer(name)

customer.order(self.server)

self.chef.work()

self.oven.bake()

customer.pay(self.server)

if __name__=="__main__":

scene=PizzaShop()

scene.order('lily')

print '...'

scene.order('kelly')

# python pizzashop.py

lily oders from <Employee:name=Pat,salary=40000>

Bob make pizza

oven bakes

lily pays for item to <Employee:name=Pat,salary=40000>

...

kelly oders from <Employee:name=Pat,salary=40000>

Bob make pizza

oven bakes

kelly pays for item to <Employee:name=Pat,salary=40000>

PizzaShop类是容器和控制器，其构造器会创建employees模块中员工类的实例，并将其嵌入。当模块的自我检查程序代码

调用PizzaShop的order方法时，内嵌的对象会按顺序进行工作。注意：每份订单创建了Customer对象，而且把内嵌的Server

对象传递给Customer方法，顾客是流动的，但是服务员是披萨店的组成部分。另外，员工也涉及到了继承关系，组合和继承

是互补工具。

if检测改写一下，通过参数传递客户给模块

if __name__=="__main__":

try:

customer=getargv[1]

except:

print "please give argv as customer!"

else:

scene=PizzaShop()

scene.order(customer)

print '...'

# python pizzashop.py tom

tom oders from <Employee:name=Pat,salary=40000>

Bob make pizza

oven bakes

tom pays for item to <Employee:name=Pat,salary=40000>

...

5、重访流处理器

# vim streams.py

class Processor:

def __init__(self,reader,writer):

self.reader=reader

self.writer=writer

def process(self)：

while 1:

data=self.reader.readline()

if not data:break #这里有错误是not

data=self.converter(data)

self.writer.write(data) #这里有错误write

def converter(self,data)

assert 0,'converter must be defined

# vim converter.py

from streams import Processor

from sys import stdout as output

class Uppercase(Processor):

def converter(self,data):

return data.upper()

if __name__=="__main__":

Uppercase(openfile('/etc/rc.conf'),output).process()

错误from sys import open as openfile

ofreebsd# python converter.py

Traceback (most recent call last):

File "converter.py", line 2, in <module>

from sys import open as openfile

open是内置函数无需导入、

6、类和持续性

持续性：保证数据的持续性，将数据保存在文件或者数据库，继续保存。

pickle和shelve模块和类实例结合起来使用效果很好，通过单个步骤存储到硬盘上。

>>> from pizzashop import PizzaShop

>>> import pickle

>>> obj=PizzaShop()

>>> obj.server

<Employee:name=Pat,salary=40000>

file=open('pizzashop_data','w')

>>> pickle.dump(obj.server,file) #写入

>>> file.close()

# cat pizzashop_data

(iemployees

Server

(dp1

S'salary'

I40000

sS'name'

S'Pat'

读取

>> objread=pickle.load(file)

>>> print objread

<Employee:name=Pat,salary=40000>ile=open('pizzashop_data','r')

pickle机制把内存中的对象转换成序列化的字节流，可以保存在文件中。

Shelve会自动把对象pickle生成按键读取的数据库，而此数据库导出类似于字典的接口.

>>> from pizzashop import PizzaShop

>>> obj=PizzaShop()

>>> obj.server

<Employee:name=Pat,salary=40000>

>>> import shelve

>>> dbase=shelve.open('datafile')

>>> dbase['key']=obj.server 写入

>>> dbase.sync

# cat datafile.db

>>> dbase['name']='diege' #写入

>>> dbase.sync

>>> dbase.close()

# cat datafile.db

(?n}　¤?¤S'diege'

.name(iemployees

Server

(dp2

S'salary'

I40000

sS'name'

S'Pat'

读取

>>> import shelve

>>> shtest=shelve.open('datafile')

>>> shtest['key']

<Employee:name=Pat,salary=40000>

>>> shtest['name']

'diege'

二、OOP和委托

所谓的委托，通常就是指控制器对象内嵌其他对象，而把运算请求传给那些对象。控制器负责管理工作。

在Python中，委托通常是以__getattr__钩子方法实现的，因为这个方法会拦截对不存在属性的读取，包装类（代理类）可以使用__getattr__把任意读取转发给包装的对象。包装类包有被包括对象的接口。而且自己也可以增加其他运算。

class wrapper:

def __init__(self,object):

self.wrapped=object

def __getattr__(self,attrname): #__getattr__点号运算，这里重载内置getattr方法打印传入类执行的方法，并把属性请求传入给对象，使用对象默认的方法。委托

print 'Trace:',attrname

return getattr(self.wrapped,attrname)

__getattr__会获得属性名称字符串。这个程序代码利用getattr内置函数，以变量名字符串从包裹对象取出属性：getattr(X,Z)

就像X.N，只不过N是表达式，可以在运行时计算出字符串，而不是变量。getattr(X,Z)类似于X.__dict__[N].

可以使用这个模块包装类的做法，管理人和带有属性的对象的存取：列表，字典甚至是类和实例。

在这里wrapper类只是在每个属性读取时打印跟踪信息，【并把属性请求委托给嵌入的wrapped对象。（对象自己的方法）】

>>> from trac import wrapper

>>> x=wrapper([1,2,3])

>>> x.append

Trace: append

<built-in method append of list object at 0x2850f7ec>

>>> x.append(4)

Trace: append

>>> for n in x:print n

...

Trace: __iter__

>>> x.wrapped

[1, 2, 3, 4]

>>> x.__dict__

{'wrapped': [1, 2, 3, 4]}

>>> x=wrapper({"a":1,"b":2})

>>> x.keys()

Trace: keys

['a', 'b']

>>> x.__dict__

{'wrapped': {'a': 1, 'b': 2}}

>>> x

Trace: __repr__

{'a': 1, 'b': 2}

三、多重继承

在class语句中，首行括号内可以列出一个以上的超类。当这么做时，就在使用所谓的多重继承：类和其实例继承了列出的所有超类的变量。搜索属性时，Python会由左到右搜索类首行中的超类，直到找到相符者。

通常意义上讲，多重继承是模拟属于一个集合以上的对象的好办法，例如一个人可以是工程师，作家，音乐家。因为，可以继承这些集合的特性。

多重继承最常见的用户是作为“混合”超类的通用方法。这类超类一般都称呼混合类：他们提供方法，可以通过继承将其加入应用类。

>>> x.__class__

>>> x.__class__.__name__

'wrapper'

每个实例都有内置的__class__属性，引用了它所继承的类，而每个类都有__name__属性，用用了首行中的变量名，所以self.__class__.__name__是取出实例的类的名称

>>> x.__class__.__module__

'trac'

>>> x.__module__

'trac

而是用self.__module__或 self.__class__.__module__则取出实例引用模块的名称

内置id函数传回任意对象的地址（从定义上来将。这就是唯一的对象识别码），从而获得实例的内存地址。

# vim mytool.py

class Lister:

def __repr__(self): #打印重载

return ("<Instance of %s,address %s:\n%s" %

(self.__class__.__name__,

id(self),

self.attrnames()) ) #抽象类

def attrnames(self):

result=''

for attr in self.__dict__.keys():

if attr[:2]=='__':

result=result+"\tname %s=<built-in>\n" % attr

else:

result=result+"\tname %s=%s\n" % (attr,self.__dict__[attr])

return result

从这个类衍生的实例会在打印时自动显示器属性。

>>> from mytool import Lister

>>> dir(Lister)

['__doc__', '__module__', '__repr__', 'attrname']

>>> class Diege(Lister):

... def __init__(self):

... self.data1='food'

...

>>> y=Diege()

>>> y

<Instance of Diege,address 676368300:

name data1=food

将__repr_修改为__str__

>>> y=Diege()

>>> y

>>> print y

<Instance of Diege,address 676368300:

name data1=food

Lister类对所写的任何类都有用：即时是已经有超类的类，这里就是多重继承方便之处：把Lister加到类首行的超类列表中（将其混合进来）

就可以获得其__repe，同时依然继承现有的超类。

# vim Tsmixin.py

from mytool import Lister

class Super:

def __init__(self):

self.data1='diege'

class Sub(Super,Lister):

def __init__(self):

Super.__init__(self)

self.data2="eggs"

self.data3=42

if __name__=='__main__':

X=Sub()

print X

# python Tsmixin.py

<Instance of Sub,address 676367724:

name data1=diege

name data3=42

name data2=eggs

如果稍后你决定扩展Lister的__repr__，也要打印实例继承的所有类属性，那也很安全。因为这是继承的方法，修改Lister.__repr__会自动更新每个导入类，

并将显示器混合进来的子类的情况。

总之，混合类相当于模块：可用户在各种客户端的方法包。以下是Lister用在不同类实例上，采用单个继承模式的情况。

>>> class X(Lister):

... pass

...

>>> t=x()

>>> t

<Instance of X,address 676380940:

>>> t

<Instance of X,address 676380940:

name a=1

name c=3

name b=2

OOP其实就是代码重用，而混合是强大的工具。多重继承是高级功能，如果用的过度或太随意，就变得很复杂。

四、类是对象：通用对象的工厂

类是对象，因此它很容易在程序中进行传递，保存在数据库结构中。也可以把类传给产生任意种类对象的函数。这类函数在OOP设计领域偶尔称为工厂。

工厂式的函数或程序代码，在一些情况下很方便，因为他们可以让我们取出并传入没有预先在程序代码中硬编码的类。实际上，这些类在编写程序时可能还不存在。抽象类。

>>> def factory(aClass,*args):

... return apply(aClass,args)

...

>>> class Spam:

... def doit(self,message):

... print message

...

>>> class Person:

... def __init__(self,name,job):

... self.name=name

... self.job=job

>>> object1=factory(Spam)

>>> object2=factory(Person,"diege","lily")

这里定义了一个对象生成器函数，称为factory.它预期传入的是类对象（任何对象都行），还有该类构造器的一个或多个参数。这个函数使用apply调用该函数并返回实例。

可以改进之处就是，在构造器调用中支持关键词参数。函数factory能够通过**agrs参数手机参数。当第三个参数传给apply时：

def factory(aClass,*args,**kagrs):

... return apply(aClass,kargs)

在Python中一切都是对象。

五、方法是对象：绑定或无绑定

方法也是一种对象，很像函数。类方法能有实例或类来读取。实际上Python中就有两种方式。

无绑定类方法对象：无self

通过对类进行点号运算从而获取类的函数属性，会传回无绑定(unboud)方法对象。调用该方法时，【必须明确提供实例对象】作为第一个参数。

绑定实例方法对象：self+函数对

通过对实例进行全运算从而获取类的函数属性，会传回绑定（bound)方法对象。Python在绑定方法对象中自动把实例和函数打包，所以，不用传递实例去调用该方法。实例已拥有该方法。

这两种方法都是功能齐全的对象，可四处传递，保持在列表内等。执行时两者都需要第一参数的实例（也就是self的值）.

调用绑定方法对象时，Python会自动提供实例来创建绑定方法对象的实例。也就是说绑定方法对象通常都可以和简单函数对象互换，而且对原本就是针对函数而编写的接口而言，非常用有。

>>> class Spam:

... def doit(self,message):

... print message

>>> object1=Spam()

>>> object1.doit('hellow world')

hellow world

可以帮这个绑定方法赋值给另一个变量名，然后像简单函数那样进行调用。

>>> object1=Spam()

>>> x=object1.doit

>>> x('hello world')

hello world

六、类和模块

都是命名空间

模块

* 是数据/逻辑套件

* 由Python文件或C扩展编写成

* 通过导入使用

类

*实现新的对象

*由class语句创建

*通过调用使用

*总是存在于模块中。

类支持其他模块不支持的功能。例如，运算符重载，产生多个实例以及继承。

七、类陷阱

修改类属性的副作用

多重继承：顺序很重要

类，方法以及嵌套作用域

小结：

委托：把对象包装在代理类中

组合：控制嵌入的对象

继承：从其他类中获取行为

多重继承，绑定方法，工厂函数

转载于:https://blog.51cto.com/ipseek/801640

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