继承实现的原理、子类中调用父类的方法、封装
一、继承实现的原来
1、继承顺序
Python的类可以继承多个类。继承多个类的时候,其属性的寻找的方法有两种,分别是深度优先和广度优先。
如下的结构,新式类和经典类的属性查找顺序都一致。顺序为D--->A--->E--->B--->C。
class E:def test(self):print('from E') class A(E):def test(self):print('from A') class B:def test(self):print('from B') class C:def test(self):print('from C') class D(A,B,C):def test(self):print('from D') d=D() d.test() print(D.mro()) #新式类才可以查看.mro()方法查看查找顺序 ''' from D [<class '__main__.D'>, <class '__main__.A'>, <class '__main__.E'>, <class '__main__.B'>, <class '__main__.C'>, <class 'object'>] '''
如下的结构,新式类和经典类的属性查找顺序就不一样了。
经典类遵循深度优先,其顺序为:F--->E--->B--->A--->F--->C--->G--->D
新式类遵循广度优先,其顺序为:F--->E--->B--->F--->C--->G--->D--->A
2、继承原理
python到底是如何实现继承的,对于你定义的每一个类,python会计算出一个方法解析顺序(MRO)列表,这个MRO列表就是一个简单的所有基类的线性顺序列表,例如:
print(D.mro()) ''' [<class '__main__.D'>, <class '__main__.A'>, <class '__main__.E'>, <class '__main__.B'>, <class '__main__.C'>, <class 'object'>] '''
为了实现继承,python会在MRO列表上从左到右开始查找基类,直到找到第一个匹配这个属性的类为止。
而这个MRO列表的构造是通过一个C3线性化算法来实现的。我们不去深究这个算法的数学原理,它实际上就是合并所有父类的MRO列表并遵循如下三条准则:
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。
二、子类中调用父类的方法
子类继承了父类的方法,然后想进行修改,注意了是基于原有的基础上修改,那么就需要在子类中调用父类的方法。
方法一:父类名.父类方法()
方法二:super()
不用super引发的惨案
#每个类中都继承了且重写了父类的方法 class A:def __init__(self):print('A的构造方法')class B(A):def __init__(self):print('B的构造方法')A.__init__(self) class C(A):def __init__(self):print('C的构造方法')A.__init__(self)class D(B,C):def __init__(self):print('D的构造方法')B.__init__(self)C.__init__(self) f1=D() print(D.__mro__) ''' D的构造方法 B的构造方法 A的构造方法 C的构造方法 A的构造方法 (<class '__main__.D'>, <class '__main__.B'>, <class '__main__.C'>, <class '__main__.A'>, <class 'object'>) '''
使用super()的结果
class A:def __init__(self):print('A的构造方法')class B(A):def __init__(self):print('B的构造方法')super().__init__() #super(B,self).__init__() class C(A):def __init__(self):print('C的构造方法')super().__init__() #super(C,self).__init__()class D(B,C):def __init__(self):print('D的构造方法')super().__init__() #super(D,self).__init__()# C.__init__(self) f1=D() print(D.__mro__) ''' D的构造方法 B的构造方法 C的构造方法 A的构造方法 (<class '__main__.D'>, <class '__main__.B'>, <class '__main__.C'>, <class '__main__.A'>, <class 'object'>) '''
当你使用super()函数时,Python会在MRO列表上继续搜索下一个类。只要每个重定义的方法统一使用super()并只调用它一次,那么控制流最终会遍历完整个MRO列表,每个方法也只会被调用一次(注意注意注意:使用super调用的所有属性,都是从MRO列表当前的位置往后找,千万不要通过看代码去找继承关系,一定要看MRO列表)
三、封装
1、要封装什么
封装数据和方法
2、为什么要封装
封装不是单纯意义的隐藏:
1:封装数据的主要原因是:保护隐私
2:封装方法的主要原因是:隔离复杂度
3、封装分为两个层面
封装其实分为两个层面,但无论哪种层面的封装,都要对外界提供好访问你内部隐藏内容的接口(接口可以理解为入口,有了这个入口,使用者无需且不能够直接访问到内部隐藏的细节,只能走接口,并且我们可以在接口的实现上附加更多的处理逻辑,从而严格控制使用者的访问。
第一个层面的封装(什么都不用做):创建类和对象会分别创建二者的名称空间,我们只能用类名.或者obj.的方式去访问里面的名字,这本身就是一种封装。
注意:对于这一层面的封装(隐藏),类名.和实例名.就是访问隐藏属性的接口
第二个层面的封装: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。
在python中用双下划线的方式实现隐藏属性(设置成私有的)
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:
class A:__N=0 #类的数据属性就应该是共享的,但是语法上是可以把类的数据属性设置成私有的如__N,会变形为_A__Ndef __init__(self):self.__X=10 #变形为self._A__Xdef __foo(self): #变形为_A__fooprint('from A')def bar(self):self.__foo() #只有在类内部才可以通过__foo的形式访问到.
class Teacher:def __init__(self,name,age):self.__name=nameself.__age=agedef tell_info(self):print('姓名:%s,年龄:%s' %(self.__name,self.__age))def set_info(self,name,age):if not isinstance(name,str):raise TypeError('姓名必须是字符串类型')if not isinstance(age,int):raise TypeError('年龄必须是整型')self.__name=nameself.__age=aget=Teacher('egon',18) t.tell_info()t.set_info('egon',19) t.tell_info()
这种自动变形的特点:
1.类中定义的__x只能在内部使用,如self.__x,引用的就是变形的结果。
2.这种变形其实正是针对外部的变形,在外部是无法通过__x这个名字访问到的。
2.在子类定义的__x不会覆盖在父类定义的__x,因为子类中变形成了:_子类名__x,而父类中变形成了:_父类名__x,即双下滑线开头的属性在继承给子类时,子类是无法覆盖的。
注意:对于这一层面的封装(隐藏),我们需要在类中定义一个函数(接口函数)在它内部访问被隐藏的属性,然后外部就可以使用了。
这种变形需要注意的问题是:
1.这种机制也并没有真正意义上限制我们从外部直接访问属性,知道了类名和属性名就可以拼出名字:_类名__属性,然后就可以访问了,如a._A__N
2.变形的过程只在类的定义是发生一次,在定义后的赋值操作,不会变形。
3.在继承中,父类如果不想让子类覆盖自己的方法,可以将方法定义为私有的。
#正常情况 >>> class A: ... def fa(self): ... print('from A') ... def test(self): ... self.fa() ... >>> class B(A): ... def fa(self): ... print('from B') ... >>> b=B() >>> b.test() from B
#把fa定义成私有的,即__fa >>> class A: ... def __fa(self): #在定义时就变形为_A__fa ... print('from A') ... def test(self): ... self.__fa() #只会与自己所在的类为准,即调用_A__fa ... >>> class B(A): ... def __fa(self): ... print('from B') ... >>> b=B() >>> b.test() from A
python并不会真的阻止你访问私有的属性,模块也遵循这种约定,如果模块名以单下划线开头,那么from module import *时不能被导入,但是你from module import _private_module依然是可以导入的
其实很多时候你去调用一个模块的功能时会遇到单下划线开头的(socket._socket,sys._home,sys._clear_type_cache),这些都是私有的,原则上是供内部调用的,作为外部的你,一意孤行也是可以用的,只不过显得稍微傻逼一点点。
4、特性(property)
1.什么是特性property
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
例一:BMI指数(bmi是计算而来的,但很明显它听起来像是一个属性而非方法,如果我们将其做成一个属性,更便于理解)
class People:def __init__(self,name,weight,height):self.name=nameself.weight=weightself.height=height@propertydef bmi(self):return self.weight / (self.height**2)p1=People('egon',75,1.85) print(p1.bmi)
例二、圆的周长和面积
import math class Circle:def __init__(self,radius): #圆的半径radiusself.radius=radius@propertydef area(self):return math.pi * self.radius**2 #计算面积@propertydef perimeter(self):return 2*math.pi*self.radius #计算周长c=Circle(10) print(c.radius) print(c.area) #可以向访问数据属性一样去访问area,会触发一个函数的执行,动态计算出一个值 print(c.perimeter) #同上 ''' 输出结果: 314.1592653589793 62.83185307179586 '''
注意:此时的特性arear和perimeter不能被赋值
c.area=3 #为特性area赋值 ''' 抛出异常: AttributeError: can't set attribute '''
2.为什么要用property
将一个类的函数定义成特性以后,对象再去使用的时候obj.name,根本无法察觉自己的name是执行了一个函数然后计算出来的,这种特性的使用方式遵循了统一访问的原则。
ps:面向对象的封装有三种方式: 【public】 这种其实就是不封装,是对外公开的 【protected】 这种封装方式对外不公开,但对朋友(friend)或者子类公开 【private】 这种封装对谁都不公开
python并没有在语法上把它们三个内建到自己的class机制中,在C++里一般会将所有的所有的数据都设置为私有的,然后提供set和get方法(接口)去设置和获取,在python中通过property方法可以实现。
class Foo:def __init__(self,val):self.__NAME=val #将所有的数据属性都隐藏起来@propertydef name(self):return self.__NAME #obj.name访问的是self.__NAME(这也是真实值的存放位置)@name.setterdef name(self,value):if not isinstance(value,str): #在设定值之前进行类型检查raise TypeError('%s must be str' %value)self.__NAME=value #通过类型检查后,将值value存放到真实的位置self.__NAME@name.deleterdef name(self):raise TypeError('Can not delete')f=Foo('egon') print(f.name) # f.name=10 #抛出异常'TypeError: 10 must be str' del f.name #抛出异常'TypeError: Can not delete'
转载于:https://www.cnblogs.com/1204guo/p/7123300.html
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