第七章 再談抽象

對(duì)象魔法

多態(tài)：可對(duì)不同類型的對(duì)象執(zhí)行相同的操作，而這些操作就像“被施了魔法”一樣能夠正常運(yùn)行。(即：無需知道對(duì)象的內(nèi)部細(xì)節(jié)就可使用它)（無需知道對(duì)象所屬的類（對(duì)象的類型）就能調(diào)用其方法）
封裝：對(duì)外部隱藏有關(guān)對(duì)象工作原理的細(xì)節(jié)。（無需知道對(duì)象的構(gòu)造就能使用它）
繼承：可基于通用類創(chuàng)建出專用類。

1，多態(tài)

即便你不知道變量指向的是哪種對(duì)象，也能夠?qū)ζ鋱?zhí)行操作，且操作的行為將隨對(duì)象所屬的類型（類）而異。

2，多態(tài)和方法

與對(duì)象屬性相關(guān)聯(lián)的函數(shù)稱為方法
如果有一個(gè)變量x，你無需知道它是字符串還是列表就能調(diào)用方法count：只要你向這個(gè)方法提供一個(gè)字符作為參數(shù)，它就能正常運(yùn)行。count方法返回指定字符串出現(xiàn)的個(gè)數(shù)。

'abc'.count('a')#結(jié)果為：1 ['a',1, 2, 'a','a'].count('a')#結(jié)果為：3

標(biāo)準(zhǔn)庫模塊random包含一個(gè)名為choice的函數(shù)，它從序列中隨機(jī)選擇一個(gè)元素。

from random import choice x = choice(['Hello, world!', [1, 2, 'e', 'e', 4]])#x可能包含字符串'Hello, world!'，也可能包含列表[1, 2, 'e', 'e', 4] x.count('e')#可能是1，也可能是2

多態(tài)形式多樣。每當(dāng)無需知道對(duì)象是什么樣的就能對(duì)其執(zhí)行操作時(shí)，都是多態(tài)在起作用。這不僅僅適用于方法，還可以通過內(nèi)置運(yùn)算符和函數(shù)使用多態(tài)。

參數(shù)可以是任何支持加法的對(duì)象
加法運(yùn)算符（+）既可用于數(shù)（這里是整數(shù)），也可用于字符串（以及其他類型的序列）

1 + 2#結(jié)果為：3 'beyond' + 'huangjiaju'#結(jié)果為：'beyondhuangjiaju'

等價(jià)于下面函數(shù)：

def add(x, y): return x + yadd(1,2)#結(jié)果為：3 add('beyond','huangjiaju')#結(jié)果為：'beyondhuangjiaju'

編寫一個(gè)函數(shù)，通過打印一條消息來指出對(duì)象的長(zhǎng)度

def length_message(x): print("The length of", repr(x), "is", len(x))length_message('beyond')#結(jié)果為：The length of 'beyond' is 6 length_message([1, 2, 3])#結(jié)果為：The length of [1, 2, 3] is 3

要破壞多態(tài)，唯一的辦法是使用諸如type、issubclass等函數(shù)顯式地執(zhí)行類型檢查，但你應(yīng)盡可能避免以這種方式破壞多態(tài)。

3，封裝

封裝（encapsulation）指的是向外部隱藏不必要的細(xì)節(jié)
屬性是歸屬于對(duì)象的變量，就像方法一樣。
對(duì)象有自己的狀態(tài)。對(duì)象的狀態(tài)由其屬性（如名稱）描述。
對(duì)象的方法可能修改這些屬性，因此對(duì)象將一系列函數(shù)（方法）組合起來，并賦予它們?cè)L問一些變量（屬性）的權(quán)限，而屬性可用于在兩次函數(shù)調(diào)用之間存儲(chǔ)值。
多態(tài)讓你無需知道對(duì)象所屬的類（對(duì)象的類型）就能調(diào)用其方法
而封裝讓你無需知道對(duì)象的構(gòu)造就能使用它。

4，繼承

繼承是另一種偷懶的方式。
如果你已經(jīng)有了一個(gè)類，并要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)與之很像的類（可能只是新增了幾個(gè)方法），可以讓創(chuàng)建的這個(gè)類去繼承已有的類。

類

類到底是什么？

類的定義——一種對(duì)象。
每個(gè)對(duì)象都屬于特定的類，并被稱為該類的實(shí)例。
對(duì)于類的名稱，在Python中，約定使用單數(shù)并將首字母大寫，如Bird和Lark。
類是由其支持的方法定義的，類的所有實(shí)例都有該類的所有方法，因此子類的所有實(shí)例都有超類的所有方法。

創(chuàng)建自定義類

對(duì)huangjiaju調(diào)用set_name和greet時(shí)，huangjiaju都會(huì)作為第一個(gè)參數(shù)自動(dòng)傳遞給它們，這就是self。
self很有用，甚至必不可少。如果沒有它，所有的方法都無法訪問對(duì)象本身——要操作的屬性所屬的對(duì)象

class Band: def set_name(self, name): self.name = name def get_name(self): return self.name def greet(self): print("Hello! {} band.".format(self.name))huangjiaju = Band() bar = Band() huangjiaju.set_name('Beyond') bar.set_name('The Beatles')huangjiaju.greet()#結(jié)果為：Hello! Beyond band. bar.greet()#結(jié)果為：Hello! The Beatles band.huangjiaju.name#結(jié)果為：'Beyond'bar.name = 'The Rolling Stones' bar.greet()#結(jié)果為：Hello! The Rolling Stones band.

屬性、函數(shù)和方法

方法和函數(shù)的區(qū)別表現(xiàn)在于參數(shù)self。
方法（更準(zhǔn)確地說是關(guān)聯(lián)的方法）將其第一個(gè)參數(shù)關(guān)聯(lián)到它所屬的實(shí)例，因此無需提供這個(gè)參數(shù)。

class Class:def method(self):print("I like beyond band!")def function():print("huangjiaju")instance = Class() instance.method()#結(jié)果為：I like beyond band!instance.method = function instance.method()#結(jié)果為：huangjiaju

有沒有參數(shù)self并不取決于是否以剛才使用的方式（如instance.method）調(diào)用方法。

當(dāng)然，也完全可以讓另一個(gè)變量指向同一個(gè)方法。

class Band:songer = "huangjiaju"def sing(self):print(self.songer)beyond = Band() beyond.sing()#結(jié)果為：huangjiajubeyondsonger = beyond.sing beyondsonger()#結(jié)果為：huangjiaju

私有屬性不能從對(duì)象外部訪問，而只能通過存取器方法（如get_name和set_name）來訪問。
Python沒有為私有屬性提供直接的支持，而要讓方法或?qū)傩猿蔀樗接械?#xff08;不能從外部訪問），只需讓其名稱以兩個(gè)下劃線打頭即可。

class Band:def __huangjiaju(self):print("beyond can't see")def huangjiaqiang(self):print("beyond can see")self.__huangjiaju()yy = Band() yy.__huangjiaju()#報(bào)錯(cuò)！！！yy.huangjiaqiang()#結(jié)果為： ''' beyond can see beyond can't see '''

從外部不能訪問__huangjiaju，但在類中（如huangjiaqiang中）依然可以使用它。
以兩個(gè)下劃線打頭，這樣的方法類似于其他語言中的標(biāo)準(zhǔn)私有方法。
在類定義中，對(duì)所有以兩個(gè)下劃線打頭的名稱都進(jìn)行轉(zhuǎn)換，即在開頭加上一個(gè)下劃線和類名。

class Band:def __huangjiaju(self):print("beyond can't see")def huangjiaqiang(self):print("beyond can see")self.__huangjiaju()yy = Band() yy._Band__huangjiaju()#結(jié)果為：beyond can't see

類的命名空間

以下兩條語句大致等價(jià)：它們都創(chuàng)建一個(gè)返回參數(shù)平方的函數(shù)

def Hjj(x):return x*xHjq = lambda x:x*xHjj(8)#結(jié)果為：64 Hjq(9)#結(jié)果為：81

在class語句中定義的代碼都是在一個(gè)特殊的命名空間（類的命名空間）內(nèi)執(zhí)行的，而類的所有成員都可訪問這個(gè)命名空間。

class NumberCounter:number = 0def init(self):NumberCounter.number += 1m1 = NumberCounter() m1.init() NumberCounter.number#結(jié)果為：1m2 = NumberCounter() m2.init() NumberCounter.number#結(jié)果為：2 ''' 上述代碼在類作用域內(nèi)定義了一個(gè)變量，所有的成員（實(shí)例）都可訪問它， 這里使用它來計(jì)算類實(shí)例的數(shù)量,注意到這里使用了init來初始化所有實(shí)例!!! '''#每個(gè)實(shí)例都可訪問這個(gè)類作用域內(nèi)的變量，就像方法一樣 m1.number#結(jié)果為：1 m2.number#結(jié)果為：2#在一個(gè)實(shí)例中給屬性number賦值 m1.number = "yy" m1.number#結(jié)果為：'yy' m2.number#結(jié)果為：2 #新值被寫入m1的一個(gè)屬性中，這個(gè)屬性遮住了類級(jí)變量。

指定超類

子類擴(kuò)展了超類的定義，要指定超類，可在class語句中的類名后加上超類名，并將其用圓括號(hào)括起。

class Filter:def init(self):self.blocked = []def filter(self,sequence):return [x for x in sequence if x not in self.blocked]class SPAMFilter(Filter):#SPAMFilter是Filter的子類def init(self): #重寫超類Filter的方法initself.blocked = ['SPAM']#Filter是一個(gè)過濾序列的通用類。實(shí)際上，它不會(huì)過濾掉任何東西。 f = Filter() f.init() f.filter([1,2,3])#結(jié)果為：[1, 2, 3]#Filter類的用途在于可用作其他類（如將'SPAM'從序列中過濾掉的SPAMFilter類）的基類（超類）。 s = SPAMFilter() s.init() s.filter(['SPAM','SPAM','SPAM','SPAM','beyond','huangjiaju','SPAM'])#結(jié)果為：['beyond', 'huangjiaju']

請(qǐng)注意SPAMFilter類的定義中有兩個(gè)要點(diǎn)。
Ⅰ以提供新定義的方式重寫了Filter類中方法init的定義
Ⅱ直接從Filter類繼承了方法filter的定義，因此無需重新編寫其定義

深入探討繼承

要確定一個(gè)類是否是另一個(gè)類的子類，可使用內(nèi)置方法issubclass。
如果你有一個(gè)類，并想知道它的基類，可訪問其特殊屬性__bases__。
要確定對(duì)象是否是特定類的實(shí)例，可使用isinstance。
要獲悉對(duì)象屬于哪個(gè)類，可使用屬性__class__，還可使用type(s)來獲悉其所屬的類。

class Filter:def init(self):self.blocked = []def filter(self,sequence):return [x for x in sequence if x not in self.blocked]class SPAMFilter(Filter):#SPAMFilter是Filter的子類def init(self): #重寫超類Filter的方法initself.blocked = ['SPAM']issubclass(SPAMFilter, Filter)#結(jié)果為：True issubclass(Filter, SPAMFilter)#結(jié)果為：FalseSPAMFilter.__bases__#結(jié)果為：(__main__.Filter,) Filter.__bases__#結(jié)果為：(object,)s = SPAMFilter() isinstance(s,SPAMFilter)#結(jié)果為：True isinstance(s,Filter)#結(jié)果為：True isinstance(s,str)#結(jié)果為：Falses.__class__#結(jié)果為：__main__.SPAMFilter type(s)#結(jié)果為：__main__.SPAMFilter

多個(gè)超類

子類TalkingCalculator本身無所作為，其所有的行為都是從超類那里繼承的。關(guān)鍵是通過從Calculator那里繼承calculate，并從Talker那里繼承talk。這被稱為多重繼承，是一個(gè)功能強(qiáng)大的工具。除非萬不得已，否則應(yīng)避免使用多重繼承，因?yàn)樵谟行┣闆r下，它可能帶來意外的“并發(fā)癥”。

class Calculator:def calulate(self,expression):self.value = eval(expression)class Talker:def talk(self):print('Hi,my value is',self.value)class TalkingCalulator(Calculator,Talker):passyy = TalkingCalulator() yy.calulate('5+2+1*1314') yy.talk()#結(jié)果為：Hi,my value is 1321

多個(gè)超類的超類相同時(shí)，查找特定方法或?qū)傩詴r(shí)訪問超類的順序稱為方法解析順序（MRO），它使用的算法非常復(fù)雜。

接口和內(nèi)省

接口這一概念與多態(tài)相關(guān)。處理多態(tài)對(duì)象時(shí)，你只關(guān)心其接口（協(xié)議）——對(duì)外暴露的方法和屬性
檢查所需的方法是否存在hasattr(對(duì)象名,方法名)
檢查屬性是否是可調(diào)用的 callable(getattr(對(duì)象名, '方法名', None))
getattr（它讓我能夠指定屬性不存在時(shí)使用的默認(rèn)值，這里為None），然后對(duì)返回的對(duì)象調(diào)用callable
setattr與getattr功能相反，可用于設(shè)置對(duì)象的屬性
要查看對(duì)象中存儲(chǔ)的所有值，可檢查其__dict__屬性

class Calculator:def calulate(self,expression):self.value = eval(expression)class Talker:def talk(self):print('Hi,my value is',self.value)class TalkingCalulator(Calculator,Talker):passyy = TalkingCalulator() yy.calulate('5+2+1*1314') yy.talk()#結(jié)果為：Hi,my value is 1321hasattr(yy, 'talk')#結(jié)果為：True hasattr(yy, 'hahaha')#結(jié)果為：Falsecallable(getattr(yy, 'talk', None))#結(jié)果為：True callable(getattr(yy, 'hahah', None))#結(jié)果為：Falsesetattr(yy, 'name', 'huangjiaju') yy.name#結(jié)果為：'huangjiaju'yy.__dict__#結(jié)果為：{'name': 'huangjiaju', 'value': 1321}

抽象基類

Python幾乎都只依賴于鴨子類型，即假設(shè)所有對(duì)象都能完成其工作，同時(shí)偶爾使用hasattr來檢查所需的方法是否存在。
很多其他語言（如Java和Go）都采用顯式指定接口的理念，而有些第三方模塊提供了這種理念的各種實(shí)現(xiàn)。

Python通過引入模塊abc提供了官方解決方案。這個(gè)模塊為所謂的抽象基類提供了支持。標(biāo)準(zhǔn)庫（如模塊collections.abc）提供了多個(gè)很有用的抽象類，有關(guān)模塊abc的詳細(xì)信息。
抽象類是不能（至少是不應(yīng)該）實(shí)例化的類，其職責(zé)是定義子類應(yīng)實(shí)現(xiàn)的一組抽象方法。

from abc import ABC,abstractmethod class Talker(ABC):#形如@this的東西被稱為裝飾器@abstractmethod#使用@abstractmethod來將方法標(biāo)記為抽象的——在子類中必須實(shí)現(xiàn)的方法。def talk(self):pass'''抽象類（即包含抽象方法的類）最重要的特征是不能實(shí)例化''' Talker()#報(bào)錯(cuò)！！！''' 從它派生出一個(gè)子類，由于沒有重寫方法talk，因此這個(gè)類也是抽象的，不能實(shí)例化。 現(xiàn)在實(shí)例化它沒有任何問題。這是抽象基類的主要用途，而且只有在這種情形下使用isinstance才是妥當(dāng)?shù)?#xff1a; 如果先檢查給定的實(shí)例確實(shí)是Talker對(duì)象，就能相信這個(gè)實(shí)例在需要的情況下有方法talk。 ''' class Knigger(Talker):def talk(self):print("Ni!")k = Knigger() isinstance(k,Talker)#結(jié)果為：True k.talk()#結(jié)果為：Ni!''' 然而，還缺少一個(gè)重要的部分——讓isinstance的多態(tài)程度更高的部分。 來創(chuàng)建另一個(gè)類,這個(gè)類的實(shí)例能夠通過是否為Talker對(duì)象的檢查，可它并不是Talker對(duì)象。 可從Talker派生出Herring，但Herring可能是從他人的模塊中導(dǎo)入的。 在這種情況下，就無法采取這樣的做法。 ''' class Herring:def talk(self):print("beyond.")h = Herring() isinstance(h,Talker)#結(jié)果為：False''' 可將Herring注冊(cè)為Talker（而不從Herring和Talker派生出子類）， 這樣所有的Herring對(duì)象都將被視為Talker對(duì)象。 ''' Talker.register(Herring)#結(jié)果為：__main__.Herring isinstance(h,Talker)#結(jié)果為：True issubclass(Herring,Talker)#結(jié)果為：True#上述做法存在一個(gè)缺點(diǎn)，就是直接從抽象類派生提供的保障沒有了。class Clam:passTalker.register(Clam)#結(jié)果為：__main__.Clamissubclass(Clam,Talker)#結(jié)果為：Truec = Clam() isinstance(c,Talker)#結(jié)果為：Truec.talk()#報(bào)錯(cuò)！！！ #Clam有成為Talker的意圖，相信它能承擔(dān)Talker的職責(zé)，但可悲的是它失敗了。

關(guān)于面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)的一些思考

將相關(guān)的東西放在一起。如果一個(gè)函數(shù)操作一個(gè)全局變量，最好將它們作為一個(gè)類的屬性和方法。

不要讓對(duì)象之間過于親密。方法應(yīng)只關(guān)心其所屬實(shí)例的屬性，對(duì)于其他實(shí)例的狀態(tài)，讓它們自己去管理就好了。

慎用繼承，尤其是多重繼承。繼承有時(shí)很有用，但在有些情況下可能帶來不必要的復(fù)雜性。要正確地使用多重繼承很難，要排除其中的bug更難。

保持簡(jiǎn)單。讓方法短小緊湊。一般而言，應(yīng)確保大多數(shù)方法都能在30秒內(nèi)讀完并理解。對(duì)于其余的方法，盡可能將其篇幅控制在一頁或一屏內(nèi)。

小結(jié)

概念解釋

對(duì)象	對(duì)象由屬性和方法組成。屬性不過是屬于對(duì)象的變量，而方法是存儲(chǔ)在屬性中的函數(shù)。相比于其他函數(shù)，（關(guān)聯(lián)的）方法有一個(gè)不同之處，那就是它總是將其所屬的對(duì)象作為第一個(gè)參數(shù)，而這個(gè)參數(shù)通常被命名為self。
類	類表示一組（或一類）對(duì)象，而每個(gè)對(duì)象都屬于特定的類。類的主要任務(wù)是定義其實(shí)例將包含的方法。
多態(tài)	多態(tài)指的是能夠同樣地對(duì)待不同類型和類的對(duì)象，即無需知道對(duì)象屬于哪個(gè)類就可調(diào)用其方法。
封裝	對(duì)象可能隱藏（封裝）其內(nèi)部狀態(tài)。在有些語言中，這意味著對(duì)象的狀態(tài)（屬性）只能通過其方法來訪問。在Python中，所有的屬性都是公有的，但直接訪問對(duì)象的狀態(tài)時(shí)程序員應(yīng)謹(jǐn)慎行事，因?yàn)檫@可能在不經(jīng)意間導(dǎo)致狀態(tài)不一致。
繼承	一個(gè)類可以是一個(gè)或多個(gè)類的子類，在這種情況下，子類將繼承超類的所有方法。你可指定多個(gè)超類，通過這樣做可組合正交（獨(dú)立且不相關(guān)）的功能。為此，一種常見的做法是使用一個(gè)核心超類以及一個(gè)或多個(gè)混合超類。
接口和內(nèi)省	一般而言，你無需過于深入地研究對(duì)象，而只依賴于多態(tài)來調(diào)用所需的方法。然而，如果要確定對(duì)象包含哪些方法或?qū)傩?#xff0c;有一些函數(shù)可供你用來完成這種工作。
抽象基類	使用模塊abc可創(chuàng)建抽象基類。抽象基類用于指定子類必須提供哪些功能，卻不實(shí)現(xiàn)這些功能。
面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)	關(guān)于該如何進(jìn)行面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)以及是否該采用面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)，有很多不同的觀點(diǎn)。無論你持什么樣的觀點(diǎn)，都必須深入理解問題，進(jìn)而創(chuàng)建出易于理解的設(shè)計(jì)。

本章節(jié)介紹的新函數(shù)

函數(shù)描述

callable(object)	判斷對(duì)象是否是可調(diào)用的（如是否是函數(shù)或方法）
getattr(object,name[,default])	獲取屬性的值，還可提供默認(rèn)值
hasattr(object, name)	確定對(duì)象是否有指定的屬性
isinstance(object, class)	確定對(duì)象是否是指定類的實(shí)例
issubclass(A, B)	確定A是否是B的子類
random.choice(sequence)	從一個(gè)非空序列中隨機(jī)地選擇一個(gè)元素
setattr(object, name, value)	將對(duì)象的指定屬性設(shè)置為指定的值
type(object)	返回對(duì)象的類型

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的第七章 再谈抽象的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

如果覺得生活随笔網(wǎng)站內(nèi)容還不錯(cuò)，歡迎將生活随笔推薦給好友。