私有属性和私有方法
- 01. 应用场景及定义方式
- 02. 伪私有属性和私有方法（科普）
继承
- 01. 单继承
- - 1.1 继承的概念、语法和特点
  - - 1) 继承的语法
    - 2) 专业术语
    - 3) 继承的传递性
  - 1.2 方法的重写
  - - 应用场景
    - - 1) 覆盖父类的方法
      - 2) 对父类方法进行扩展
    - 关于 `super`
  - 1.3 父类的私有属性和私有方法
- 02. 多继承
- - 2.1 多继承的使用注意事项
  - - Python 中的 MRO —— 方法搜索顺序
  - 2.2 新式类与旧式（经典）类
多态
- 面向对象三大特性
- - 多态案例:
类属性和类方法
- 01. 类的结构
- - 1.1 术语 —— 实例
  - 1.2 类是一个特殊的对象
- 02. 类属性和实例属性
- - 2.1 概念和使用
  - 2.2 属性的获取机制（科普）
- 03. 类方法和静态方法
- - 3.1 类方法
  - 3.2 静态方法
  - - 方法综合案例:
单例
- 01. 单例设计模式
- - 单例设计模式的应用场景
- 02. `__new__` 方法
- 03. Python 中的单例
- - 只执行一次初始化工作

私有属性和私有方法

01. 应用场景及定义方式

应用场景

在实际开发中，对象的 某些属性或方法 可能只希望 在对象的内部被使用，而 不希望在外部被访问到
私有属性 就是对象不希望公开的属性
私有方法 就是对象不希望公开的方法

定义方式

在 定义属性或方法时，在 属性名或者方法名前 增加 两个下划线，定义的就是私有属性或方法

class Women:
def __init__(self, name):
self.name = name# 不要问女生的年龄self.__age = 18
def __secret(self):print("我的年龄是 %d" % self.__age)


xiaofang = Women("小芳")
# 私有属性，外部不能直接访问
# print(xiaofang.__age)

# 私有方法，外部不能直接调用
# xiaofang.__secret()

02. 伪私有属性和私有方法（科普）

提示：在日常开发中，不要使用这种方式，访问对象的私有属性或私有方法

Python 中，并没有 真正意义 的私有

在给 属性、方法 命名时，实际是对名称做了一些特殊处理，使得外界无法访问到
处理方式：在名称前面加上 _类名 => _类名__名称

# 私有属性，外部不能直接访问到
print(xiaofang._Women__age)

# 私有方法，外部不能直接调用
xiaofang._Women__secret()

继承

面向对象三大特性:

封装根据职责将属性和 方法封装 到一个抽象的类中
继承实现代码的重用，相同的代码不需要重复的编写
多态不同的对象调用相同的方法，产生不同的执行结果，增加代码的灵活度

01. 单继承

1.1 继承的概念、语法和特点

继承的概念：子类拥有父类的所有方法和属性

1) 继承的语法

class 类名(父类名):
pass

子类继承自父类，可以直接享受父类中已经封装好的方法，不需要再次开发
子类中应该根据职责，封装 子类特有的属性和方法

2) 专业术语

Dog 类是 Animal 类的子类，Animal 类是 Dog 类的父类，Dog 类从 Animal 类继承
Dog 类是 Animal 类的派生类，Animal 类是 Dog 类的基类，Dog 类从 Animal 类派生

3) 继承的传递性

C 类从 B 类继承，B 类又从 A 类继承
那么 C 类就具有 B 类和 A 类的所有属性和方法

子类拥有父类以及 父类的父类 中封装的所有属性和方法

1.2 方法的重写

子类拥有父类的所有方法和属性
子类继承自父类，可以直接享受父类中已经封装好的方法，不需要再次开发

应用场景

当父类的方法实现不能满足子类需求时，可以对方法进行 重写(override)

重写父类方法有两种情况：

覆盖父类的方法
对父类方法进行扩展

1) 覆盖父类的方法

如果在开发中，父类的方法实现 和 子类的方法实现，完全不同
就可以使用覆盖的方式，在子类中重新编写 父类的方法实现

具体的实现方式，就相当于在子类中定义了一个和父类同名的方法并且实现

重写之后，在运行时，只会调用 子类中重写的方法，而不再会调用 父类封装的方法

2) 对父类方法进行扩展

如果在开发中，子类的方法实现中包含父类的方法实现
- 父类原本封装的方法实现 是 子类方法的一部分
就可以使用扩展的方式
1. 在子类中重写 父类的方法
2. 在需要的位置使用 super().父类方法 来调用父类方法的执行
3. 代码其他的位置针对子类的需求，编写 子类特有的代码实现

关于 `super`

在 Python 中 super 是一个 特殊的类
super() 就是使用 super 类创建出来的对象
最常使用的场景就是在 重写父类方法时，调用 在父类中封装的方法实现

提示

在开发时，父类名 和 super() 两种方式不要混用
如果使用 当前子类名 调用方法，会形成递归调用，出现死循环

1.3 父类的私有属性和私有方法

子类对象不能 在自己的方法内部，直接访问父类的 私有属性 或 私有方法
子类对象 可以通过父类的 公有方法间接 访问到 私有属性 或 私有方法

私有属性、方法 是对象的隐私，不对外公开，外界以及子类都不能直接访问

私有属性、方法 通常用于做一些内部的事情

示例

B 的对象不能直接访问 __num2 属性
B 的对象不能在 demo 方法内访问 __num2 属性
B 的对象可以在 demo 方法内，调用父类的 test 方法
父类的 test 方法内部，能够访问 __num2 属性和 __test 方法

02. 多继承

概念

子类可以拥有 多个父类，并且具有 所有父类 的属性和方法
例如：孩子会继承自己父亲和母亲的特性

语法

class 子类名(父类名1, 父类名2...)pass

2.1 多继承的使用注意事项

提示：
开发时，应该尽量避免这种容易产生混淆的情况！ —— 如果 父类之间 存在 同名的属性或者方法，应该 尽量避免 使用多继承

Python 中的 MRO —— 方法搜索顺序

Python 中针对类提供了一个 内置属性 __mro__ 可以查看方法搜索顺序
MRO 是 method resolution order，主要用于 在多继承时判断方法、属性的调用路径

print(C.__mro__)

输出结果

(<class '__main__.C'>, <class '__main__.A'>, <class '__main__.B'>, <class 'object'>)

在搜索方法时，是按照 __mro__ 的输出结果 从左至右 的顺序查找的
如果在当前类中 找到方法，就直接执行，不再搜索
如果 没有找到，就查找下一个类 中是否有对应的方法，如果找到，就直接执行，不再搜索
如果找到最后一个类，还没有找到方法，程序报错

2.2 新式类与旧式（经典）类

object 是 Python 为所有对象提供的基类，提供有一些内置的属性和方法，可以使用 dir 函数查看

新式类:以 object 为基类的类，推荐使用
经典类：不以 object 为基类的类，不推荐使用
在 Python 3.x 中定义类时，如果没有指定父类，会 默认使用 object 作为该类的基类 —— Python 3.x 中定义的类都是 新式类
在 Python 2.x 中定义类时，如果没有指定父类，则不会以 object 作为基类

新式类 和 经典类 在多继承时 —— 会影响到方法的搜索顺序

为了保证编写的代码能够同时在 Python 2.x 和 Python 3.x 运行！今后在定义类时，如果没有父类，建议统一继承自 object

规范格式如下：

class 类名(object):pass

多态

面向对象三大特性

封装根据职责将属性和方法封装到一个抽象的类中
- 定义类的准则
继承实现代码的重用，相同的代码不需要重复的编写
1. 设计类的技巧
2. 子类针对自己特有的需求，编写特定的代码
多态不同的 子类对象 调用相同的 父类方法，产生不同的执行结果
1. 多态可以增加代码的灵活度
2. 以继承和重写父类方法为前提
3. 是调用方法的技巧，不会影响到类的内部设计

多态案例:

需求

在Dog类中封装方法game
- 普通狗只是简单的玩耍
定义XiaoTianDog继承自Dog，并且重写game方法
- 哮天犬需要在天上玩耍
定义Person类，并且封装一个和狗玩的方法
- 在方法内部，直接让狗对象调用 game 方法

案例逻辑

Person类中只需要让狗对象调用game方法，而不关心具体是什么狗
- game 方法是在 Dog 父类中定义的
在程序执行时，传入不同的 狗对象 实参，就会产生不同的执行效果

多态更容易编写出出通用的代码，做出通用的编程，以适应需求的不断变化！

class Dog(object):
def __init__(self, name):self.name = name
def game(self):print("%s 蹦蹦跳跳的玩耍..." % self.name)


class XiaoTianDog(Dog):
def game(self):print("%s 飞到天上去玩耍..." % self.name)


class Person(object):
def __init__(self, name):self.name = name
def game_with_dog(self, dog):
print("%s 和 %s 快乐的玩耍..." % (self.name, dog.name))
# 让狗玩耍dog.game()


# 1. 创建一个狗对象
# wangcai = Dog("旺财")
wangcai = XiaoTianDog("飞天旺财")

# 2. 创建一个小明对象
xiaoming = Person("小明")

# 3. 让小明调用和狗玩的方法
xiaoming.game_with_dog(wangcai)

类属性和类方法

01. 类的结构

1.1 术语 —— 实例

使用面相对象开发，第 1 步 是设计类
使用类名()创建对象，创建对象的动作有两步：
- 1)在内存中为对象 分配空间
- 2)调用初始化方法 __init__ 为 对象初始化
对象创建后，内存中就有了一个对象的 实实在在 的存在 —— 实例

因此，通常也会把：

创建出来的对象叫做类的实例
创建对象的动作叫做 实例化
对象的属性 叫做 实例属性
对象调用的方法 叫做 实例方法

在程序执行时：

对象各自拥有自己的 实例属性
调用对象方法，可以通过self.
- 访问自己的属性
- 调用自己的方法

1.2 类是一个特殊的对象

Python 中 一切皆对象：

class AAA: 定义的类属于 类对象

obj1 = AAA() 属于 实例对象

在程序运行时，类同样 会被加载到内存
在 Python 中，类是一个特殊的对象 —— 类对象
在程序运行时，类对象 在内存中 只有一份，使用 一个类 可以创建出 很多个对象实例
除了封装实例的属性和方法外，类对象还可以拥有自己的属性和方法
1. 类属性
2. 类方法
通过 类名. 的方式可以 访问类的属性 或者 调用类的方法

02. 类属性和实例属性

2.1 概念和使用

类属性 就是给 类对象 中定义的属性
通常用来记录 与这个类相关 的特征
类属性不会用于记录 具体对象的特征

示例需求

定义一个 工具类
每件工具都有自己的 name
需求 —— 知道使用这个类，创建了多少个工具对象？

class Tool(object):
# 使用赋值语句，定义类属性，记录创建工具对象的总数count = 0
def __init__(self, name):self.name = name
# 针对类属性做一个计数+1Tool.count += 1


# 创建工具对象
tool1 = Tool("斧头")
tool2 = Tool("榔头")
tool3 = Tool("铁锹")

# 知道使用 Tool 类到底创建了多少个对象?
print("现在创建了 %d 个工具" % Tool.count)

2.2 属性的获取机制（科普）

在 Python 中 属性的获取 存在一个 向上查找机制
因此，要访问类属性有两种方式：
1). 类名.类属性
2). 对象.类属性（不推荐）

注意

如果使用 对象.类属性 = 值 赋值语句，只会 给对象添加一个属性，而不会影响到 类属性的值

03. 类方法和静态方法

3.1 类方法

类属性就是针对类对象定义的属性
- 使用 赋值语句 在 class 关键字下方可以定义 类属性
- 类属性 用于记录 与这个类相关 的特征
类方法就是针对类对象定义的方法
- 在 类方法 内部可以直接访问 类属性 或者调用其他的 类方法

语法如下

@classmethod
def 类方法名(cls):pass

类方法需要用 修饰器 @classmethod 来标识，告诉解释器这是一个类方法
类方法的第一个参数应该是cls
- 由 哪一个类 调用的方法，方法内的 cls 就是 哪一个类的引用
- 这个参数和 实例方法 的第一个参数是 self 类似
- 提示使用其他名称也可以，不过习惯使用 cls
通过 类名. 调用 类方法，调用方法时，不需要传递 cls 参数
在方法内部
- 可以通过 cls. 访问类的属性
- 也可以通过 cls. 调用其他的类方法

示例需求

定义一个 工具类
每件工具都有自己的 name
需求 —— 在类封装一个 show_tool_count 的类方法，输出使用当前这个类，创建的对象个数

@classmethod
def show_tool_count(cls):"""显示工具对象的总数"""print("工具对象的总数 %d" % cls.count)

在类方法内部，可以直接使用 cls 访问 类属性 或者 调用类方法

3.2 静态方法

在开发时，如果需要在类中封装一个方法，这个方法：
- 既 不需要 访问 实例属性 或者调用 实例方法
- 也 不需要 访问 类属性 或者调用 类方法
这个时候，可以把这个方法封装成一个 静态方法

语法如下

@staticmethod
def 静态方法名():pass

静态方法 需要用 修饰器 @staticmethod 来标识，告诉解释器这是一个静态方法
通过 类名. 调用 静态方法

案例:

class Dog(object):# 狗对象计数dog_count = 0@staticmethoddef run():# 不需要访问实例属性也不需要访问类属性的方法print("狗在跑...")
def __init__(self, name):self.name = name

方法综合案例:

需求

设计一个 Game 类
属性：
1). 定义一个 类属性 top_score 记录游戏的 历史最高分
2). 定义一个 实例属性 player_name 记录 当前游戏的玩家姓名
方法：
1). 静态方法 show_help 显示游戏帮助信息
2).类方法 show_top_score 显示历史最高分
3).实例方法 start_game 开始当前玩家的游戏
主程序步骤
1. 查看帮助信息
2. 查看历史最高分
3. 创建游戏对象，开始游戏
代码逻辑思路：

实例方法—— 方法内部需要访问实例属性
- 实例方法 内部可以使用 类名. 访问类属性
类方法 —— 方法内部只需要访问 类属性
静态方法 —— 方法内部，不需要访问 实例属性 和 类属性

案例完整代码：

class Game(object):
# 游戏最高分，类属性top_score = 0
@staticmethoddef show_help():print("帮助信息：让僵尸走进房间")@classmethoddef show_top_score(cls):print("游戏最高分是 %d" % cls.top_score)
def __init__(self, player_name):self.player_name = player_name
def start_game(self):print("[%s] 开始游戏..." % self.player_name)# 使用类名.修改历史最高分Game.top_score = 999

# 1. 查看游戏帮助
Game.show_help()

# 2. 查看游戏最高分
Game.show_top_score()

# 3. 创建游戏对象，开始游戏
game = Game("小明")

game.start_game()

# 4. 游戏结束，查看游戏最高分
Game.show_top_score()

单例

01. 单例设计模式

设计模式
- 设计模式 是 前人工作的总结和提炼，通常，被人们广泛流传的设计模式都是针对 某一特定问题 的成熟的解决方案
- 使用 设计模式 是为了可重用代码、让代码更容易被他人理解、保证代码可靠性
单例设计模式
- 目的 —— 让类创建的对象，在系统中 只有唯一的一个实例
- 每一次执行 类名() 返回的对象，内存地址是相同的

单例设计模式的应用场景

音乐播放 对象
回收站 对象
打印机 对象
……

02. `new` 方法

使用 类名() 创建对象时，Python 的解释器首先会调用 __new__ 方法为对象 分配空间
__new__是一个由object基类提供的内置的静态方法，主要作用有两个：
1). 在内存中为对象 分配空间
2). 返回对象的引用
Python 的解释器获得对象的引用后，将引用作为 第一个参数，传递给 __init__ 方法

重写 __new__ 方法的代码非常固定！

重写 __new__ 方法 一定要 return super().__new__(cls)
否则 Python 的解释器 得不到 分配了空间的 对象引用，就不会调用对象的初始化方法
注意：__new__ 是一个静态方法，在调用时需要 主动传递 cls 参数

示例代码

class MusicPlayer(object):
def __new__(cls, *args, **kwargs):# 如果不返回任何结果，return super().__new__(cls)
def __init__(self):print("初始化音乐播放对象")

player = MusicPlayer()

print(player)

03. Python 中的单例

单例—— 让类创建的对象，在系统中只有唯一的一个实例

定义一个 类属性，初始值是 None，用于记录 单例对象的引用
重写 __new__ 方法
如果 类属性 is None，调用父类方法分配空间，并在类属性中记录结果
返回 类属性 中记录的 对象引用

class MusicPlayer(object):
# 定义类属性记录单例对象引用instance = None
def __new__(cls, *args, **kwargs):
# 1. 判断类属性是否已经被赋值if cls.instance is None:cls.instance = super().__new__(cls)
# 2. 返回类属性的单例引用return cls.instance

只执行一次初始化工作

在每次使用类名()创建对象时，Python的解释器都会自动调用两个方法：
- __new__ 分配空间
- __init__ 对象初始化
在上一小节对 __new__ 方法改造之后，每次都会得到 第一次被创建对象的引用
但是：初始化方法还会被再次调用

需求

让 初始化动作 只被 执行一次

解决办法

定义一个类属性 init_flag 标记是否 执行过初始化动作，初始值为 False
在 __init__ 方法中，判断 init_flag，如果为 False 就执行初始化动作
然后将 init_flag 设置为 True
这样，再次自动调用 __init__ 方法时，初始化动作就不会被再次执行 了