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python基础之继承实现原理、子类调用父类的方法、封装

2017-07-17 16:24 1096 查看
继承实现原理

python中的类可以同时继承多个父类,继承的顺序有两种:深度优先和广度优先。



一般来讲,经典类在多继承的情况下会按照深度优先的方式查找,新式类会按照广度优先的方式查找

示例解析:

没有共同头部父类的类型



1 class E:
2     def test(self):
3         print('from E')
4     # pass
5 class F:
6     def test(self):
7         print('from F')
8     # pass
9
10 class C:
11     def test(self):
12         print('from C')
13     # pass
14
15 class B(C):
16     def test(self):
17         print('from B')
18     # pass
19
20 class D(E):
21     def test(self):
22         print('from D')
23     # pass
24 class A(B,D,F):
25     def test(self):
26         print('from A')
27     # pass
28 obj=A()
29 obj.test()


在这种模型下,新式类和经典类的继承顺序都一样。

调用obj.test(),首先找boj对象的__dict__字典,然后找生成类A的__dict__字典,如果这两个都没有,会按照以下顺序进行查找,找到为止:

ClassA->ClassB->ClassC->ClassD->ClassE->ClassF

如果都找不到,抛出异常错误。

有共同头部父类的类型



1 class D(object):
2     def test(self):
3         print('from D')
4     # pass
5 class C(D):
6     def test(self):
7         print('from C')
8     # pass
9 class B(C):
10     def test(self):
11         print('from B')
12     # pass
13 class F(D):
14     def test(self):
15         print('from F')
16     # pass
17 class E(F):
18     def test(self):
19         print('from E')
20     # pass
21 class H(D):
22     def test(self):
23         print('from H')
24     # pass
25 class G(H):
26     def test(self):
27         print('from G')
28     # pass
29
30 class A(B,E,G):
31     def test(self):
32         print('from A')
33     # pass
34
35 obj=A()
36 obj.test()
37 print(A.mro())


在这种模型下,新式类和经典类查找继承顺序不同。

新式类使用的是广度优先的方式,调用obj.test(),首先找boj对象的__dict__字典,然后找生成类A的__dict__字典,如果这两个都没有,会按照以下顺序进行查找,找到为止:

classA->classB->classC->classE->classF->classG->classH->classD->-classobject

1 #经典类不继承object
2 class D:
3     def test(self):
4         print('from D')
5     # pass
6 class C(D):
7     def test(self):
8         print('from C')
9     # pass
10 class B(C):
11     def test(self):
12         print('from B')
13     # pass
14 class F(D):
15     def test(self):
16         print('from F')
17     # pass
18 class E(F):
19     def test(self):
20         print('from E')
21     # pass
22 class H(D):
23     def test(self):
24         print('from H')
25     # pass
26 class G(H):
27     def test(self):
28         print('from G')
29     # pass
30
31 class A(B,E,G):
32     def test(self):
33         print('from A')
34     # pass
35
36 obj=A()
37 obj.test()


经典类(python2中才有经典类的概念,python3中都是新式类)使用的是深度优先的方式,调用obj.test(),首先找boj对象的__dict__字典,然后找生成类A的__dict__字典,如果这两个都没有,会按照以下顺序进行查找,找到为止:

ClassA->ClassB->ClassC->ClassD->ClassE->ClassF->ClassG

mro方法

python的继承顺序,是按照一定的算法生成的mro表进行顺序查找继承的,只有在新式类中才有该方法:该方法有以下三个特点:

1.子类会先于父类被检查:

2.多个父类会根据它们在列表中的顺序被检查

3.如果对下一个类存在两个合法的选择,选择第一个父类

例如示例二有共同头部父类的模型,新式类mro输出表如下,按照表顺序进行继承:

1 print(A.mro())
2 [<class '__main__.A'>, <class '__main__.B'>, <class '__main__.C'>, <class '__main__.E'>, <class '__main__.F'>, <class '__main__.G'>, <class '__main__.H'>, <class '__main__.D'>, <type 'object'>]


子类调用父类的方法(内置函数super)

low版调用方法,还是那个teacher还是那个people:

1 class People:
2     def __init__(self,name,age,sex):
3         self.name=name
4         self.age=age
5         self.sex=sex
6     def foo(self):
7         print('from parent')
8
9 class Teacher(People):
10     def __init__(self,name,age,sex,salary,level):
11         People.__init__(self,name,age,sex) #指名道姓地调用People类的__init__函数
12         self.salary=salary
13         self.level=level
14     def foo(self):
15         print('from child')
16
17 t=Teacher('bob',18,'male',3000,10)
18 print(t.name,t.age,t.sex,t.salary,t.level)
19 t.foo()


low版调用方法,在更改父类的名字之后,需要改动的地方除了子类继承的父类名字,还要改子类里面调用的父类名,比较麻烦

高端大气调用方式:只需要改动子类继承的父类名,即括号里的父类名字

1 class People:
2     def __init__(self,name,age,sex):
3         self.name=name
4         self.age=age
5         self.sex=sex
6     def foo(self):
7         print('from parent')
8
9 class Teacher(People):
10     def __init__(self,name,age,sex,salary,level):
11         #在python3中
12         super().__init__(name,age,sex) #调用父类的__init__的功能,实际上用的是绑定方法,用到了mro表查询继承顺序,只能调用一个父类的功能
13         #在python2中
14         # super(Teacher,self).__init__(name,age,sex)    #super(Teacher,self)是一个死格式
15         self.salary=salary
16         self.level=level
17     def foo(self):
18         super().foo()
19         print('from child')
20
21 t=Teacher('bob',18,'male',3000,10)
22 print(t.name,t.age,t.sex,t.salary,t.level)
23 t.foo()


但是这种方式也有一个缺点,就是当一个子类继承了多个父类的时候,如果多个父类都包含了相同的属性名,当要调用该功能的时候,只能调用第一个父类的功能,无法实现多个父类同时调用。多个父类同时调用还是要用low版方法。

封装

封装是一种隐藏的方式,包括数据封装和功能封装,即类里的数据属性和功能属性,隐藏数据和功能是为了限制直接调用,通过人为的添加调用接口进行数据和功能的调用。

封装不是单纯意义的隐藏:(史上最lowB的解释)

  1:封装数据的主要原因是:保护隐私(作为男人的你,脸上就写着:我喜欢男人,你害怕么?)

  2:封装方法的主要原因是:隔离复杂度,提供简单的访问接口(快门就是傻瓜相机为傻瓜们提供的接口,该方法将内部复杂的照相功能都隐藏起来了,拍照只需要通过快门这个接口就可以了,再比如你不必知道你自己的尿是怎么流出来的,你直接掏出自己的接口就能用尿这个功能)

提示:在编程语言里,对外提供的接口(接口可理解为了一个入口),可以是函数,称为接口函数,这与接口的概念还不一样,接口代表一组接口函数的集合体。

封装的两个层面

基础的封装(什么都不用做):创建类和对象会创建各自的名称空间,通过类名. 或者对象. 的方式去访问类或对象里面的数据属性和功能属性。

还是这个people

1 class People:
2     def __init__(self,name,age,sex):
3         self.name=name
4         self.age=age
5         self.sex=sex
6     def foo(self):
7         print('from parent')
8 print(People.__dict__)
9 p=People('natasha',18,'female')
10 print(p.name)
11 p.foo()


通过p.name访问到了natasha,通过p.age访问到了18,这一类就是最基础的类和对象的封装,而p.name、p.foo()就是接口,访问数据属性和功能属性的接口。

二层封装:类中把某些属性和方法隐藏起来(或者说定义成私有的),只在类的内部使用、外部无法访问,或者留下少量接口(函数)供外部访问。

封装方式:在python中用双下划线的方式实现隐藏属性(设置成私有的)

1 class Teacher:
2     __school='oldboy' #实际上转换成了_Teacher__school
3     def __init__(self,name,salary):
4         self.name=name
5         self.__salary=salary #实际上转换成了self._Teacher__salary
6     def __foo(self):
7         print('====foo====')
8 t=Teacher('egon',3000)
9
10 # print(t.__school)    #无法调用
11 print(Teacher.__dict__)
12 # t.foo()    #无法调用
13 t._Teacher__foo()
14 # print(t.salary)     #无法调用
15 # print(t.__salary)    #无法调用
16 print(t.__dict__)
17 print(t._Teacher__salary)


python中的隐藏并不是真正意义上的隐藏,而是通过语法这一层面进行转换,虽然无法直接通过例如t.__salary或t.salary的方式调用,但是实际上在类的__dict__中可以查看到变形后的调用方式

类中所有双下划线开头的名称如__x都会自动变形成:_类名__x的形式,但是这种变形操作只在定义阶段发生,后边手动添加的不会自动变形

1 Teacher.__N=111111
2 print(Teacher.__dict__)
3 t.__x=1
4 print(t.__dict__)
5 输出结果:
6 {'__module__': '__main__', '_Teacher__school': 'oldboy', '__init__': <function Teacher.__init__ at 0x00000296CDD5B8C8>, '_Teacher__foo': <function Teacher.__foo at 0x00000296CDD5B950>, '__dict__': <attribute '__dict__' of 'Teacher' objects>, '__weakref__': <attribute '__weakref__' of 'Teacher' objects>, '__doc__': None, '__N': 111111}
7 {'name': 'egon', '_Teacher__salary': 3000, '__x': 1}


在类的外部,无法直接使用变形的属性,但是在类的内部可以直接使用

1 class Teacher:
2     __school='oldboy' #_Teacher__school='oldboy'
3     def __init__(self,name,salary):
4         self.name=name
5         self.__salary=salary #self._Teacher__salary=salary
6
7     def foo(self):
8         print('====>',self.__salary)    #内部可以调用
9         # print('====>',self._Teacher__salary)
10 t=Teacher('egon',3000)
11
12 # print(t.__salary)    #外部无法调用
13 t.foo()


当子类和父类有相同的功能属性,两个类里变形过的功能可以分别调用:

不变形的功能只能调用到子类里的,无法调用父类的func功能

1 class Foo:
2     def func(self):
3         print('from Foo')
4 class Bar(Foo):
5     def func(self):
6         print('from Bar')
7 b=Bar()
8 b.func()


变形后可以分别调用

1 class Foo:
2     def __func(self): #_Foo__func
3         print('from Foo')
4
5 class Bar(Foo):
6     def __func(self): #_Bar__func
7         print('from Bar')
8 b=Bar()
9 b._Foo__func()
10 b._Bar__func()


类里的功能属性和功能属性间调用:

A类和B类同时包含bar功能,A类通过foo功能调用自己的bar功能,通过B实例化b对象,当b对象调用foo的时候,由于B类没有foo功能,所以从A类中找foo功能,找到后调用,并在执行foo功能的过程中调用bar功能,按照mro表顺序查找,通过B类内找到bar功能并执行

1 class A:
2     def foo(self):
3         print('from A.foo')
4         self.bar()
5     def bar(self):
6         print('from A.bar')
7 class B(A):
8     def bar(self):
9         print('from B.bar')
10 b=B()
11 b.foo()
12 输出结果
13 from A.foo
14 from B.bar


变形后调用:定义的过程中已经变形了,所以foo功能在找bar函数的时候实际上找的是变形后的_A__bar()功能

1 class A:
2     def foo(self):
3         print('from A.foo')
4         self.__bar() #self._A__bar()
5     def __bar(self): #_A__bar()
6         print('from A.bar')
7 class B(A):
8     def __bar(self): #_B__bar
9
10 b=B()
11 b.foo()


隐藏所有直接调用属性,通过接口的方式调用属性:又来了,还是那个people

1 class People:
2     def __init__(self,name,age,sex,height,weight):
3         self.__name=name
4         self.__age=age
5         self.__sex=sex
6         self.__height=height
7         self.__weight=weight
8 #name、age、sex、height、weight都是经过变形后存储的,所以在调用的时候没办法直接调用,当然了要调用是可以的
9     def tell_name(self):
10         print(self.__name)
11 #通过手动创建接口的方式返回name的内容,屏蔽了直接调用
12     def set_name(self,val):
13         if not isinstance(val,str):
14             raise TypeError('名字必须是字符串类型')
15         self.__name=val
16 #通过手动创建修改接口修改name的属性值,屏蔽了直接调用
17     def tell_info(self):
18         print('''
19         ---------%s info
20         name:%s
21         age:%s
22         sex:%s
23         height:%s
24         weight:%s
25         ''' %(self.__name,
26               self.__name,
27               self.__age,
28               self.__sex,
29               self.__height,
30               self.__weight))
31 #通过手动创建接口,展示所有的信息


测试验证:

1 bob=People('bob',18,'male','179cm','70kg')    #实例化对象
2 bob.tell_info()    #通过接口查看bob的所有信息
3 bob.tell_name()    #通过接口查看name属性
4 # bob.set_name(123)
5 bob.set_name('natasha')    #通过接口修改name属性值
6 bob.tell_info()


property:封装的特性之一

property是一种特殊的属性,访问它时会执行一段功能(函数)然后返回值

手动创建的接口都是函数接口,函数接口在调用的时候都需要加()执行才能调用,如上边的例子bob.tell_name()通过接口查询name属性,基于用户角度来讲,比较显得美好简单的调用方式是bob.name,用户心理毛病多:我只是想看一下名字,为什么要我执行的这个东西?

示例:计算bmi健康指数

1 class People:
2     def __init__(self,name,age,sex,height,weight):
3         self.__name=name
4         self.__age=age
5         self.__sex=sex
6         self.__height=height
7         self.__weight=weight
8
9     @property    #bmi=property(bmi),是一个内置函数,本质就是个装饰器
10     def bmi(self):
11         res=self.__weight / (self.__height ** 2)
12         return res


测试验证:

1 bob=People('bob',18,'male',1.79,70)
2 print(bob.bmi)  #当调用bob.bmi时候,会返回res的值


使用这种方式,遵循了统一访问的原则,即用户感知不到我是执行了一个函数才获取的值。

但是仅仅这样,还是有问题,比如我想要删除一个属性,是无法删除的,比如del bmi,会提示AttributeError: can't delete attribute,想要通过bob.name='NAME'的方式修改内容也是不行的。

想要实现,需要继续加装饰器:

1 class People:
2     def __init__(self,name,age,sex,height,weight,permission=False):
3         self.__name=name
4         self.__age=age
5         self.__sex=sex
6         self.__height=height
7         self.__weight=weight
8         self.permission=permission
9
10     @property
11     def name(self):
12         return self.__name
13
14     @name.setter            #支持obj.name='NAME'的方式执行
15     def name(self,val):
16         if not isinstance(val,str):
17             raise  TypeError('must be str')
18         self.__name=val
19
20     @name.deleter        #支持del删除操作
21     def name(self):
22         if not self.permission:
23             raise PermissionError('不让删')
24         del self.__name


测试验证:

1 natasha.name=123
2 print(natasha.name)
3 print(natasha.permission)
4 natasha.permission=True     #不改成True,if认证不通过会删除失败
5 del natasha.name
6 #print(egon.name)   #无法查询,已删除
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