【Python】面向对象之三大特性

目录1.封装1.1私有化1.2私有属性1.3私有方法1.4property2.继承2.1单继承2.2多继承2.3复用父类方法2.4方法解析顺序2.5MRO顺序说明2.6方法重写3.多态1.封装将变量和函数写入类中的操作即为封装即类中封装了属性和方法。通过封装我们可以将一些细节隐藏起来私有只暴露出必要的接口供调用者使用。1.1私有化有时为了限制属性和方法只能在类内访问外部无法访问或父类中某些属性和方法不希望被子类继承。可以将其私有化。单下划线非公开API大多数Python代码都遵循这样一个约定有一个前缀下划线的变量或方法应被视为非公开的API例如_var1。这种约定不具有强制力。双下划线名称改写有两个前缀下划线并至多一个后缀下划线的标识符例如__x会被改写为_类名__x。只有在类内部可以通过__x访问其他地方无法访问或只能通过_类名__x访问。1.2私有属性通过双下划线定义私有属性。class Person: def __init__(self, name): self.__name name def get_name(self): return self.__name p Person(张三) print(p.get_name()) # 张三 print(p._Person__name) # 张三 print(p.__name) # 报错1.3私有方法通过双下划线定义私有方法。class Person: # 定义私有方法 def __private_method(self): print(private method) # 定义实例方法调用私有方法 def do_something(self): self.__private_method() p Person() p.do_something() # private method p._Person__private_method() # private method p.__private_method() # 报错1.4property方法转换为属性可通过property装饰器将一个方法转换为属性来调用。转换后可直接使用.方法名来使用而无需使用.方法名() 。class Person: def __init__(self, name): self.name name property def eat(self): print(f{self.name} is eating...) p Person(张三) p.eat # 张三 is eating...只读属性将方法名设置为去掉双下划线的私有属性名方法中返回私有属性。class Person: def __init__(self, name): self.__name name property def name(self): return self.__name p Person(张三) print(p.name) # 张三 p.name 李四 # 报错读写属性将方法名设置为去掉双下划线的私有属性名使用属性名.setter装饰。class Person: def __init__(self, name): self.__name name property def name(self): return self.__name name.setter def name(self, name): self.__name name p Person(张三) print(p.name) # 张三 p.name 李四 print(p.name) # 李四也可以在写方法中设置一些拦截条件来规范私有属性的写入。class Person: def __init__(self, name): self.__name name property def name(self): return self.__name name.setter def name(self, name): if name 李四: print(不许叫李四) else: self.__name name p Person(张三) print(p.name) # 张三 p.name 李四 # 提示 “不许叫李四” print(p.name) # 张三 p.name 王五 print(p.name) # 王五注意property装饰的方法不要和变量重名否则可能导致无限递归。class Person: property def name(self): return self.name p Person() p.name # 报错RecursionError: maximum recursion depth exceeded2.继承子类派生类继承父类基类中的属性和方法实现代码重用。子类可以新增自己特有的方法也可以重写父类的方法。子类不能继承父类的私有属性和私有方法因为存在名称改写但是可以通过改写后的名称直接访问父类的私有成员不过这种做法违背了封装原则不建议使用。2.1单继承语法class 类名(父类): 类体在类名后括号内指定要继承的父类。​​​​​​​案例class Person: 人的类 home earth # 定义类属性 def __init__(self, name): self.name name # 定义实例属性 def eat(self): print(eating...) class YellowRace(Person): 黄种人 color yellow # 定义类属性 class WhiteRace(Person): 白种人 color white # 定义类属性 class BlackRace(Person): 黑种人 color black # 定义类属性 y1 YellowRace(张三) print(y1.home) # earth print(y1.color) # yellow print(y1.name) # 张三 y1.eat() # eating... w1 WhiteRace(李四) print(w1.home) # earth print(w1.color) # white print(w1.name) # 李四 w1.eat() # eating... b1 BlackRace(王五) print(b1.home) # earth print(b1.color) # black print(b1.name) # 王五 b1.eat() # eating...2.2多继承调用方法时先在子类中查找若不存在则从左到右依次查找父类中是否包含方法。​​​​​​​语法class 类名(父类1, 父类2, ...): 类体​​​​​​​案例class Person: 人的类 home earth def __init__(self, name): self.name name def eat(self): print(eating...) class YellowRace(Person): 黄种人 color yellow def run(self): print(runing...) class Student(Person): 学生 def __init__(self, name, grade): self.name name self.grade grade def study(self): print(studying...) class ChineseStudent(Student, YellowRace): # 继承了Student和YellowRace 中国学生 country 中国 y1 ChineseStudent(张三, 三年级) print(y1.home, y1.color, y1.country, y1.name, y1.grade) y1.eat() y1.run() y1.study()​​​​​​​2.3复用父类方法子类可以在类中使用super().方法名()或父类名.方法名()来调用父类的方法。​​​​​​​super().方法名()class Person: 人的类 home earth def __init__(self, name): self.name name def eat(self): print(eating...) class YellowRace(Person): 黄种人 color yellow def run(self): print(runing...) class Student(Person): 学生 def __init__(self, name, grade): self.name name self.grade grade def study(self): print(先吃再学) super().eat() # 子类中调用父类的方法 print(studying...) class ChineseStudent(Student, YellowRace): # 继承了Student和YellowRace 中国学生 country 中国 y1 ChineseStudent(张三, 三年级) print(y1.home, y1.color, y1.country, y1.name, y1.grade) y1.study()​​​​​​​父类名.方法名()class Person: 人的类 home earth def __init__(self, name): self.name name def eat(self): print(eating...) class YellowRace(Person): 黄种人 color yellow def run(self): print(runing...) class Student(Person): 学生 def __init__(self, name, grade): self.name name self.grade grade def study(self): print(先吃再学) Person.eat(self) # 子类中调用父类的方法 print(studying...) class ChineseStudent(Student, YellowRace): # 继承了Student和YellowRace 中国学生 country 中国 y1 ChineseStudent(张三, 三年级) print(y1.home, y1.color, y1.country, y1.name, y1.grade)2.4方法解析顺序方法解析顺序mro—Method Resolution Order。可使用类名.__mro__访问类的继承链来查看方法解析顺序。super() 不是简单的 “调用父类”而是基于方法解析顺序MRO 调用 “当前类在 MRO 链中的下一个类”。super() 的正确用法有两种无参形式推荐super().__init__() → 自动绑定当前类和实例找 MRO 链的下一个类。有参形式super(MRO上的类, 实例对象).__init__() → 显式指定 “从哪个类的下一个位置开始找”。具体使用哪个mro,取决于实例对象所属的类型class Person: 人的类 home earth def __init__(self, name): self.name name def eat(self): print(eating...) class YellowRace(Person): 黄种人 color yellow def run(self): print(runing...) class Student(Person): 学生 def __init__(self, name, grade): self.name name self.grade grade def study(self): print(先吃再学) Person.eat(self) print(studying...) class ChineseStudent(Student, YellowRace): 中国学生 country 中国 y1 ChineseStudent(张三, 三年级) print( ChineseStudent.__mro__ ) # (class __main__.ChineseStudent, class __main__.Student, class __main__.YellowRace, class __main__.Person, class object)2.5MRO顺序说明 class Parent1: def __init__(self, value1): print(Initializing Parent1) self.value1 value1 class Parent2: def __init__(self, value2): print(Initializing Parent2) self.value2 value2 class Child(Parent1, Parent2): def __init__(self, value1, value2): print(Initializing Child) # 直接调用 Parent1 的 __init__ 方法 Parent1.__init__(self, value1) # 直接调用 Parent2 的 __init__ 方法 Parent2.__init__(self, value2) child Child(value from Parent1, value from Parent2) print(child.value1) print(child.value2) class Parent1: def __init__(self, value1): print(Initializing Parent1) self.value1 value1 class Parent2: def __init__(self, value2): print(Initializing Parent2) self.value2 value2 class Child(Parent1, Parent2): def __init__(self, value1, value2): print(Initializing Child) # 调用 Parent1 的 __init__ 方法 super().__init__(value1) # 调用 Parent2 的 __init__ 方法 Parent1 之后开始查找 MRO 链调用下一个父类即 Parent2的 __init__ 方法把 value2 传递进去。 # super(Parent1, self).__init__(value2) super().__init__(value2) child Child(value from Parent1, value from Parent2) print(child.value1) print(child.value2) class Parent1: def __init__(self, value1, **kwargs): print(Initializing Parent1) super().__init__(**kwargs) self.value1 value1 class Parent2: def __init__(self, value2, **kwargs): print(Initializing Parent2) super().__init__(**kwargs) self.value2 value2 class Child(Parent1, Parent2): def __init__(self, value1, value2): print(Initializing Child) super().__init__(value1value1, value2value2) child Child(value from Parent1, value from Parent2) print(child.value1) # 输出: value from Parent1 print(child.value2) # 输出: value from Parent2 class A: def __init__(self, a,b,c): self.a a self.b b self.c c class B: def __init__(self, d,e,f): self.d d self.e e self.f f class C(A,B): def __init__(self, a,b,c,d,e,f): # super().__init__(a,b,c) # A.__init__(self,a,b,c) # B.__init__(self,d,e,f) # super(A,self).__init__(d,e,f) # 使用 super()适用于遵循 MRO 顺序的场景代码可维护性和扩展性较好特别是在复杂的多重继承结构中。 # 直接调用父类方法代码逻辑较为直观但在多重继承结构发生变化时可能需要手动调整调用顺序可维护性较差。 # 直接继承父类的钻石继承问题 class GrandParent: def __init__(self): print(Initializing GrandParent) class Parent1(GrandParent): def __init__(self): super().__init__() # 方式2父类也用 super() print(Initializing Parent1) class Parent2(GrandParent): def __init__(self): super().__init__() # 方式2父类也用 super() print(Initializing Parent2) class Child(Parent1, Parent2): def __init__(self): Parent1.__init__(self) Parent2.__init__(self) Child() # 执行 Child()GrandParent 被初始化2次错误 # 输出Initializing GrandParent → Initializing Parent1 → Initializing GrandParent → Initializing Parent2 # 这是直接继承的致命问题钻石继承时基类会被重复初始化而 super() 会自动避免这个问题。 # class Child(Parent1, Parent2): # def __init__(self): # # 方式2仅需调用一次 super()MRO 自动处理所有父类/祖父类 # super().__init__() # # Child() # 执行 Child()GrandParent 仅初始化1次正确 # 输出Initializing GrandParent → Initializing Parent2 → Initializing Parent12.6方法重写在子类中定义与父类方法重名的方法调用时会调用子类中重写的方法。class Person: home earth def __init__(self, name): self.name name def eat(self): print(eating...) class Chinese(Person): color yellow # 重写父类方法 def eat(self): print(用筷子吃) y1 Chinese(张三) y1.eat()注意子类重写__init__()并调用时不会执行父类的__init__()方法。如有必要需在子类__init__()中使用super().__init__()来调用父类的__init__()方法。class Person: def __init__(self, name): self.name name class Chinese(Person): def __init__(self, name, area): super().__init__(name) # 调用父类的__init__() self.area area y1 Chinese(张三, 北京) print(y1.name, y1.area)3.多态同一事物在不同场景下呈现不同状态。class Animal: def go(self): pass class Dog(Animal): def go(self): print(跑) class Fish(Animal): def go(self): print(游) class Bird(Animal): def go(self): print(飞) def go(animal): animal.go() # 将不同的实例传入执行不同的方法 dog Dog() fish Fish() bird Bird() go(dog) go(fish) go(bird)