Python学习之封装、继承、多态详解

面向对象的三大特征

封装

• 确保对象中的数据安全

继承

• 保证了对象的可扩展性

多态

• 保证了程序的灵活性

封装

封装是面向对象的三大特性之一
封装指的是隐藏对象中一些不希望被外部所访问到的属性或方法

如何隐藏一个对象中的属性？

• 将对象的属性名，修改为一个外部不知道的名字

如何获取（修改）对象中的属性？

• 需要提供一个getter和setter方法使外部可以访问到属性
• getter 获取对象中的指定属性（get_属性名）
• setter 用来设置对象的指定属性（set_属性名）

使用封装，确实增加了类的定义的复杂程度，但是它也确保了数据的安全性
1.隐藏了属性名，使调用者无法随意的修改对象中的属性
2.增加了getter和setter方法，很好的控制的属性是否是只读的

• 如果希望属性是只读的，则可以直接去掉setter方法
• 如果希望属性不能被外部访问，则可以直接去掉getter方法

3.使用setter方法设置属性，可以增加数据的验证，确保数据的值是正确的
4.使用getter方法获取属性，使用setter方法设置属性
可以在读取属性和修改属性的同时做一些其他的处理
5.使用getter方法可以表示一些计算的属性

class Dog:
    '''
        表示狗的类
    '''
    def __init__(self , name , age):
        self.hidden_name = name
        self.hidden_age = age

    def say_hello(self):
        print('大家好，我是 %s'%self.hidden_name) 

    def get_name(self):
        '''
            get_name()用来获取对象的name属性
        '''    
        # print('用户读取了属性')
        return self.hidden_name

    def set_name(self , name):
        # print('用户修改了属性')
        self.hidden_name = name

    def get_age(self):
        return self.hidden_age

    def set_age(self , age):
        if age > 0 :               #可以对修改的属性进行检查
            self.hidden_age = age    


d = Dog('旺财',8)

# d.say_hello()

# 调用setter来修改name属性 
d.set_name('小黑')
d.set_age(-10)

# d.say_hello()
print(d.get_age())

创建一个表示矩形的类

class Rectangle:
    '''
        表示矩形的类
    '''
    def __init__(self,width,height):
        self.hidden_width = width
        self.hidden_height = height

    def get_width(self):
        return self.hidden_width

    def get_height(self):
        return self.hidden_height   

    def set_width(self , width):
        self.hidden_width = width 

    def set_height(self , height):
        self.hidden_height = height 

    def get_area(self):
        return self.hidden_width * self.hidden_height        

# r = Rectangle(5,2)  
# r.set_width(10)
# r.set_height(20)

# print(r.get_area())     

可以为对象的属性使用双下划线开头，__xxx
双下划线开头的属性，是对象的隐藏属性，隐藏属性只能在类的内部访问，无法通过对象访问
其实隐藏属性只不过是Python自动为属性改了一个名字
实际上是将名字修改为了，_类名__属性名 比如 __name -> _Person__name

# class Person:
#     def __init__(self,name):
#         self.__name = name

#     def get_name(self):
#         return self.__name

#     def set_name(self , name):
#         self.__name = name        

# p = Person('孙悟空')

# print(p.__name)       #__开头的属性是隐藏属性，无法通过对象访问
# p.__name = '猪八戒'
# print(p._Person__name)
# p._Person__name = '猪八戒'

# print(p.get_name())

推荐

使用__开头的属性，实际上依然可以在外部访问，所以这种方式我们一般不用
一般我们会将一些私有属性（不希望被外部访问的属性）以_开头
一般情况下，使用_开头的属性都是私有属性，没有特殊需要不要修改私有属性

class Person:
    def __init__(self,name):
        self._name = name

    def get_name(self):
        return self._name

    def set_name(self , name):
        self._name = name   

p = Person('孙悟空')

print(p._name)

class Person:
    def __init__(self,name,age):
        self._name = name
        self._age = age

    # property装饰器，用来将一个get方法，转换为对象的属性
    # 添加完property装饰器以后，我们就可以像调用属性一样使用get方法
    # 使用property装饰的方法，必须和属性名是一样的
    @property    
    def name(self): 
        return self._name

    # setter方法的装饰器：@属性名.setter
    @name.setter    
    def name(self , name):
        print('setter方法调用了')
        self._name = name        

    @property
    def age(self):
        return self._age

    @age.setter    
    def age(self , age):
        self._age = age   

        

p = Person('猪八戒',18)

p.name = '孙悟空'
p.age = 28

print(p.name,p.age)

继承

定义一个类 Animal（动物）这个类中需要两个方法：run() sleep()

class Animal:
    def run(self):
        print('动物会跑~~~')

    def sleep(self):
        print('动物睡觉~~~')

    def bark(self):
        print('动物嚎叫~~~')   

定义一个类 Dog（狗）这个类中需要三个方法：run() sleep() bark()

class Dog:
    def run(self):
        print('狗会跑~~~')

    def sleep(self):
        print('狗睡觉~~~')

    def bark(self):
        print('汪汪汪~~~') 

有一个类，能够实现我们需要的大部分功能，但是不能实现全部功能
如何能让这个类来实现全部的功能呢？
① 直接修改这个类，在这个类中添加我们需要的功能

• 修改起来会比较麻烦，并且会违反OCP原则

② 直接创建一个新的类

• 创建一个新的类比较麻烦，并且需要大量的进行复制粘贴，会出现大量的重复性代码

③ 直接从Animal类中来继承它的属性和方法

• 继承是面向对象三大特性之一
• 通过继承我们可以使一个类获取到其他类中的属性和方法
• 在定义类时，可以在类名后的括号中指定当前类的父类（超类、基类、super）
  子类（衍生类）可以直接继承父类中的所有的属性和方法

通过继承可以直接让子类获取到父类的方法或属性，避免编写重复性的代码，并且也符合OCP原则
所以我们经常需要通过继承来对一个类进行扩展

class Dog(Animal):
    def bark(self):
        print('汪汪汪~~~') 

    def run(self):
        print('狗跑~~~~')    

class Hashiqi(Dog):
    def fan_sha(self):
        print('我是一只傻傻的哈士奇')        

d = Dog()
h = Hashiqi()

# d.run()
# d.sleep()
# d.bark()

# r = isinstance(d , Dog)
# r = isinstance(d , Animal)
# print(r)

issubclass() 检查一个类是否是另一个类的子类

在创建类时，如果省略了父类，则默认父类为object
object是所有类的父类，所有类都继承自object

class Person(object):
    pass

# issubclass() 检查一个类是否是另一个类的子类
# print(issubclass(Animal , Dog))
# print(issubclass(Animal , object))
# print(issubclass(Person , object))

# isinstance()用来检查一个对象是否是一个类的实例
#   如果这个类是这个对象的父类，也会返回True
#   所有的对象都是object的实例
print(isinstance(print , object))

重写

如果在子类中如果有和父类同名的方法，则通过子类实例去调用方法时，
会调用子类的方法而不是父类的方法，这个特点我们成为叫做方法的重写（覆盖，override）

# 定义一个类 Animal（动物）
#   这个类中需要两个方法：run() sleep() 
class Animal:
    def run(self):
        print('动物会跑~~~')

    def sleep(self):
        print('动物睡觉~~~')


class Dog(Animal):
    def bark(self):
        print('汪汪汪~~~') 

    def run(self):
        print('狗跑~~~~')    


# 创建Dog类的实例
# d = Dog()

# d.run()

当我们调用一个对象的方法时，
会优先去当前对象中寻找是否具有该方法，如果有则直接调用
如果没有，则去当前对象的父类中寻找，如果父类中有则直接调用父类中的方法，
如果没有，则去父类的父类中寻找，以此类推，直到找到object，如果依然没有找到，则报错

class A(object):
    def test(self):
        print('AAA')

class B(A):
    def test(self):
        print('BBB')

class C(B):
    def test(self):
        print('CCC')   

# 创建一个c的实例
c = C()
c.test()

继承

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

    def run(self):
        print('动物会跑~~~')

    def sleep(self):
        print('动物睡觉~~~')

    @property
    def name(self):
        return self._name

    @name.setter    
    def name(self,name):
        self._name = name

# 父类中的所有方法都会被子类继承，包括特殊方法，也可以重写特殊方法
class Dog(Animal):

    def __init__(self,name,age):
        # 希望可以直接调用父类的__init__来初始化父类中定义的属性
        # super() 可以用来获取当前类的父类，
        #   并且通过super()返回对象调用父类方法时，不需要传递self
        super().__init__(name)
        self._age = age

    def bark(self):
        print('汪汪汪~~~') 

    def run(self):
        print('狗跑~~~~')   

    @property
    def age(self):
        return self._age

    @age.setter    
    def age(self,age):
        self._age = name        

d = Dog('旺财',18) 

print(d.name)       
print(d.age)     

多重继承

在Python中是支持多重继承的，也就是我们可以为一个类同时指定多个父类
可以在类名的()后边添加多个类，来实现多重继承
多重继承，会使子类同时拥有多个父类，并且会获取到所有父类中的方法
在开发中没有特殊的情况，应该尽量避免使用多重继承，因为多重继承会让我们的代码过于复杂
如果多个父类中有同名的方法，则会现在第一个父类中寻找，然后找第二个，然后找第三个。。。
前边父类的方法会覆盖后边父类的方法

class A(object):
    def test(self):
        print('AAA')

class B(object):
    def test(self):
        print('B中的test()方法~~')

    def test2(self):
        print('BBB') 

class C(A,B):
    pass

# 类名.__bases__ 这个属性可以用来获取当前类的所有父类    
# print(C.__bases__) (<class '__main__.B'>,)
# print(B.__bases__) (<class 'object'>,)

# print(C.__bases__) # (<class '__main__.A'>, <class '__main__.B'>)

c = C()

c.test()

多态是面向对象的三大特征之一
多态从字面上理解是多种形态
狗（狼狗、藏獒、哈士奇、古牧 。。。）
一个对象可以以不同的形态去呈现

# 定义两个类
class A:
    def __init__(self,name):
        self._name = name

    @property
    def name(self):
        return self._name
        
    @name.setter
    def name(self,name):
        self._name = name   

class B:
    def __init__(self,name):
        self._name = name

    def __len__(self):
        return 10

    @property
    def name(self):
        return self._name
        
    @name.setter
    def name(self,name):
        self._name = name   

class C:
    pass


a = A('孙悟空')
b = B('猪八戒')
c = C()

对于**say_hello()**这个函数来说，只要对象中含有name属性，它就可以作为参数传递
这个函数并不会考虑对象的类型，只要有name属性即可

# 定义一个函数
def say_hello(obj):
    print('你好 %s'%obj.name)

在say_hello_2中我们做了一个类型检查，也就是只有obj是A类型的对象时，才可以正常使用，
其他类型的对象都无法使用该函数，这个函数就违反了多态
违反了多态的函数，只适用于一种类型的对象，无法处理其他类型对象，这样导致函数的适应性非常的差
注意：像isinstance()这种函数，在开发中一般是不会使用的！

def say_hello_2(obj):
    # 做类型检查
    if isinstance(obj , A):
        print('你好 %s'%obj.name)    
# say_hello(b)    
# say_hello_2(b)

鸭子类型

如果一个东西，走路像鸭子，叫声像鸭子，那么它就是鸭子

len()

之所以一个对象能通过len()来获取长度，是因为对象中具有一个特殊方法__len__
换句话说，只要对象中具有__len__特殊方法，就可以通过len()来获取它的长度

l = [1,2,3]
s = 'hello'

# print(len(l))
# print(len(s))
print(len(b))
print(len(c))

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笔记为自己总结
来源为：尚硅谷李老师的课