封裝、繼承、多態(tài)

當(dāng)談到封裝、繼承和多態(tài)時(shí)，通常是在面向?qū)ο缶幊?(OOP) 的上下文中討論的。

封裝 (Encapsulation) 示例：

class Person:   def __init__(self, name, age):       self.__name = name  # 使用雙下劃線前綴將屬性變?yōu)樗接?nbsp;      self.__age = age
?   def get_name(self):       return self.__name
?   def set_name(self, new_name):       if len(new_name) > 0:           self.__name = new_name
?   def get_age(self):       return self.__age
?   def set_age(self, new_age):       if new_age >= 0:           self.__age = new_age
?
# 創(chuàng)建一個(gè)Person對象并訪問屬性
person = Person("Alice", 30)
print(person.get_name())  # 輸出：Alice
person.set_age(32)  # 設(shè)置年齡
print(person.get_age())  # 輸出：32

在這個(gè)示例中，我們通過將屬性標(biāo)記為私有（使用雙下劃線前綴）來封裝數(shù)據(jù)，并提供公共方法（get_name、set_name、get_age、set_age）來訪問和修改這些屬性。這樣，我們可以控制屬性的訪問和修改，以確保數(shù)據(jù)的安全性。

使用面向?qū)ο髞黹_發(fā)，示例代碼如下：

• 類：理解為模板
• 對象：理解為實(shí)物

1. 在使用面向過程編程時(shí)，當(dāng)需要對數(shù)據(jù)處理時(shí)，需要考慮用哪個(gè)模板中哪個(gè)函數(shù)來進(jìn)行操作，但是當(dāng)用面向?qū)ο缶幊虝r(shí)，因?yàn)橐呀?jīng)將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到了這個(gè)獨(dú)立的空間中，這個(gè)獨(dú)立的空間（即對象）中通過一個(gè)特殊的變量（__class__）能夠獲取到類（模板），而且這個(gè)類中的方法是有一定數(shù)量的，與此類無關(guān)的將不會(huì)出現(xiàn)在本類中，因此需要對數(shù)據(jù)處理時(shí)，可以很快速的定位到需要的方法是誰 這樣更方便
2. 全局變量是只能有1份的，多個(gè)函數(shù)需要多個(gè)備份時(shí)，往往需要利用其它的變量來進(jìn)行儲(chǔ)存；而通過封裝 會(huì)將用來存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的這個(gè)變量 變?yōu)榱藢ο笾械囊粋€(gè)“全局”變量，只要對象不一樣那么這個(gè)變量就可以再有1份，所以這樣更方便
3. 代碼劃分更清晰

繼承 (Inheritance) 示例：

class Animal:   def __init__(self, name):       self.name = name
?   def speak(self):       pass
?
class Dog(Animal):   def speak(self):       return f"{self.name} 說：汪汪汪！"
?
class Cat(Animal):   def speak(self):       return f"{self.name} 說：喵喵喵！"
?
# 創(chuàng)建一個(gè)Dog對象和一個(gè)Cat對象，并調(diào)用speak方法
dog = Dog("旺財(cái)")
cat = Cat("小花")
print(dog.speak())  # 輸出：旺財(cái) 說：汪汪汪！
print(cat.speak())  # 輸出：小花 說：喵喵喵！

在這個(gè)示例中，我們定義了一個(gè)基類 Animal，然后創(chuàng)建了兩個(gè)派生類 Dog 和 Cat，它們繼承了 Animal 的屬性和方法。每個(gè)派生類都可以覆蓋基類的方法（例如 speak），以實(shí)現(xiàn)自己的行為。

1. 能夠提升代碼的重用率，即開發(fā)一個(gè)類，可以在多個(gè)子功能中直接使用
2. 繼承能夠有效的進(jìn)行代碼的管理，當(dāng)某個(gè)類有問題只要修改這個(gè)類就行，而其繼承這個(gè)類的子類往往不需要就修改

多態(tài) (Polymorphism) 示例：

class Shape:   def area(self):       pass
?
class Circle(Shape):   def __init__(self, radius):       self.radius = radius
?   def area(self):       return 3.14 * self.radius * self.radius
?
class Rectangle(Shape):   def __init__(self, length, width):       self.length = length       self.width = width
?   def area(self):       return self.length * self.width
?
# 創(chuàng)建一個(gè)Shape的列表，包含不同類型的圖形對象
shapes = [Circle(5), Rectangle(4, 6), Circle(3)]
?
# 計(jì)算并輸出每個(gè)圖形的面積
for shape in shapes:   print(f"面積：{shape.area()}")

在這個(gè)示例中，我們定義了一個(gè)基類 Shape，以及兩個(gè)派生類 Circle 和 Rectangle，它們都具有一個(gè)名為 area 的方法。通過多態(tài)，我們可以在一個(gè)列表中存儲(chǔ)不同類型的圖形對象，然后通過統(tǒng)一的方法調(diào)用來計(jì)算它們的面積。這就是多態(tài)的核心思想，不同的對象可以對相同的方法做出不同的響應(yīng)。

class MiniOS(object):"""MiniOS 操作系統(tǒng)類 """def __init__(self, name):self.name = nameself.apps = []  # 安裝的應(yīng)用程序名稱列表def __str__(self):return "%s 安裝的軟件列表為 %s" % (self.name, str(self.apps))def install_app(self, app):# 判斷是否已經(jīng)安裝了軟件if app.name in self.apps:print("已經(jīng)安裝了 %s，無需再次安裝" % app.name)else:app.install()self.apps.append(app.name)class App(object):def __init__(self, name, version, desc):self.name = nameself.version = versionself.desc = descdef __str__(self):return "%s 的當(dāng)前版本是 %s - %s" % (self.name, self.version, self.desc)def install(self):print("將 %s [%s] 的執(zhí)行程序復(fù)制到程序目錄..." % (self.name, self.version))class PyCharm(App):passclass Chrome(App):def install(self):print("正在解壓縮安裝程序...")super().install()linux = MiniOS("Linux")
print(linux)pycharm = PyCharm("PyCharm", "1.0", "python 開發(fā)的 IDE 環(huán)境")
chrome = Chrome("Chrome", "2.0", "谷歌瀏覽器")
chrome2 = Chrome("Chrome2", "3.0", "古哥瀏覽器")linux.install_app(pycharm)
linux.install_app(chrome)
linux.install_app(chrome)
linux.install_app(chrome2)print(linux)Linux 安裝的軟件列表為 []
將 PyCharm [1.0] 的執(zhí)行程序復(fù)制到程序目錄...
正在解壓縮安裝程序...
將 Chrome [2.0] 的執(zhí)行程序復(fù)制到程序目錄...
已經(jīng)安裝了 Chrome，無需再次安裝
正在解壓縮安裝程序...
將 Chrome2 [3.0] 的執(zhí)行程序復(fù)制到程序目錄...
Linux 安裝的軟件列表為 ['PyCharm', 'Chrome', 'Chrome2']

多態(tài)需要用到繼承，重寫，調(diào)用某個(gè)方法時(shí)，要看是父類創(chuàng)建的實(shí)例，還是子類創(chuàng)建的實(shí)例，實(shí)例不同調(diào)用的方法不同

關(guān)鍵點(diǎn):

1. 定義了一個(gè)基類App,它具有name、version、desc屬性,以及一個(gè)install方法用于安裝。
2. 定義了兩個(gè)子類PyCharm和Chrome,繼承自App。
3. Chrome類對install方法進(jìn)行了重寫,添加了自定義的安裝邏輯。
4. 在MainOS類中,通過install_app方法安裝不同的App實(shí)例對象,調(diào)用其install方法。
5. 對于同一個(gè)install_app方法,傳入不同的類的實(shí)例,會(huì)調(diào)用各自類中不同的install實(shí)現(xiàn)。這就是多態(tài)。
6. 多態(tài)允許我們基于同一接口編寫可擴(kuò)展和可維護(hù)的代碼。子類可以改變父類的行為,同時(shí)保持接口一致。

所以多態(tài)的關(guān)鍵是:

• 有繼承關(guān)系
• 子類覆蓋父類方法
• 對不同子類實(shí)例調(diào)用相同的方法

這使得調(diào)用者可以一致地調(diào)用方法,而具體執(zhí)行代碼依賴于運(yùn)行時(shí)對象的類型。這就是多態(tài)

• 面向過程開發(fā)，簡單、開發(fā)前期快速，越往后越復(fù)雜，適合小工程

• 面向?qū)ο箝_發(fā)，復(fù)雜、開發(fā)前期較慢，越往后開發(fā)越方便，適合大工程

  沒有最好的開發(fā)模式，只有經(jīng)過多多練習(xí)，見的多了，感受多了，自然也就能夠在不同的任務(wù)、不同的工程，使用合適的方式進(jìn)行開發(fā)

靜態(tài)方法和類方法

類屬性、實(shí)例屬性

它們在定義和使用中有所區(qū)別，而最本質(zhì)的區(qū)別是內(nèi)存中保存的位置不同，

• 實(shí)例屬性屬于對象

• 類屬性屬于類

class Province(object):# 類屬性country = 'china'def __init__(self, name):# 實(shí)例屬性self.name = name# 創(chuàng)建一個(gè)實(shí)例對象
obj = Province('shangdong')
# 直接訪問實(shí)例屬性
print(obj.name)
# 直接訪問類屬性
Province.country

由上述代碼可以看出【實(shí)例屬性需要通過對象來訪問】【類屬性通過類訪問】，在使用上可以看出實(shí)例屬性和類屬性的歸屬是不同的。

其在內(nèi)容的存儲(chǔ)方式類似如下圖：

由上圖看出：

• 類屬性在內(nèi)存中只保存一份

• 實(shí)例屬性在每個(gè)對象中都要保存一份

• 通過類創(chuàng)建實(shí)例對象時(shí)，如果每個(gè)對象需要具有相同名字的屬性，那么就使用類屬性，用一份既可

實(shí)例方法、靜態(tài)方法和類方法

方法包括：實(shí)例方法、靜態(tài)方法和類方法，三種方法在內(nèi)存中都?xì)w屬于類，區(qū)別在于調(diào)用方式不同。

• 實(shí)例方法：由對象調(diào)用；至少一個(gè)self參數(shù)；執(zhí)行實(shí)例方法時(shí)，自動(dòng)將調(diào)用該方法的對象賦值給self；

• 類方法：由類調(diào)用； 至少一個(gè)cls參數(shù)；執(zhí)行類方法時(shí)，自動(dòng)將調(diào)用該方法的類賦值給cls；

• 靜態(tài)方法：由類調(diào)用；無默認(rèn)參數(shù)；

class Foo(object):def __init__(self, name):self.name = namedef ord_func(self):""" 定義實(shí)例方法，至少有一個(gè)self參數(shù) """# print(self.name)print('實(shí)例方法')@classmethoddef class_func(cls):""" 定義類方法，至少有一個(gè)cls參數(shù) """print('類方法')@staticmethoddef static_func():""" 定義靜態(tài)方法 ，無默認(rèn)參數(shù)"""print('靜態(tài)方法')f = Foo("china")
# 調(diào)用實(shí)例方法
f.ord_func()
# 調(diào)用類方法
Foo.class_func()
# 調(diào)用靜態(tài)方法
Foo.static_func()
實(shí)例方法
類方法
靜態(tài)方法

• 相同點(diǎn)：對于所有的方法而言，均屬于類，所以 在內(nèi)存中也只保存一份
• 不同點(diǎn)：方法調(diào)用者不同、調(diào)用方法時(shí)自動(dòng)傳入的參數(shù)不同。

# 實(shí)例方法
# self參數(shù)表示當(dāng)前對象的實(shí)例
class Person:def __init__(self, name):self.name = namedef say_hello(self):print(f'Hello, my name is {self.name}')p = Person('John')
p.say_hello() # 調(diào)用實(shí)例方法,自動(dòng)傳遞當(dāng)前實(shí)例p作為self參數(shù)# 靜態(tài)方法
# 使用@staticmethod裝飾器聲明,不需要默認(rèn)的self參數(shù)
class Person:def __init__(self, name):self.name = name@staticmethoddef hello():print('Hello!')Person.hello() # 直接使用類名調(diào)用靜態(tài)方法,不需要實(shí)例化# 類方法
# 使用@classmethod裝飾器聲明,默認(rèn)參數(shù)cls代表當(dāng)前類本身
class Person:count = 0 # 類屬性def __init__(self, name):self.name =