Python面向对象

一、面向对象编程思想

1、什么是面向过程

传统的面向过程的编程思想总结起来就八个字——自顶向下，逐步细化！

→ 将要实现的功能描述为一个从开始到结束按部就班的连续的“步骤”

→ 依次逐步完成这些步骤，如果某一个步骤的难度较大，又可以将该步骤再次细化为若干个子步骤，以此类推，一直到结尾并得到我们想要的结果

就是把要开发的系统分解为若干个步骤，每个步骤就是函数，当所有步骤全部完成以后，则这个系统就开发完毕了！

举个栗子：大家以来传智教育报名学习这件事情，可以分成哪些步骤？开始 → 学员提出报名，提供相关材料 → 学生缴纳学费，获得缴费凭证 → 教师凭借学生缴费凭证进行分配班级 → 班级增加学生信息 → 结束所谓的面向过程，就是将上面分析好了的步骤，依次执行就行了！

2、什么是面向对象

思考：上面的整个报名过程，都有哪些动词？

提出、提供、缴纳、获得、分配、增加

有动词就一定有实现这个动作的实体！

所谓的模拟现实世界，就是使计算机的编程语言在解决相关业务逻辑的时候，与真实的业务逻辑的发生保持一致，需要使任何一个动作的发生都存在一个支配给该动作的一个实体（主体），因为在现实世界中，任何一个功能的实现都可以看做是一个一个的实体在发挥其各自的“功能”（能力）并在内部进行协调有序的调用过程！

3、举个栗子：使用面向对象实现报名系统开发

☆ 第一步：分析哪些动作是由哪些实体发出的

学生提出报名

学生提供相关资料

学生缴费

机构收费

教师分配教室

班级增加学生信息

于是，在整个过程中，一共有四个实体：学生、机构、教师、班级！在现实中的一个具体的实体，就是计算机编程中的一个对象！

☆ 第二步：定义这些实体，为其增加相应的属性和功能

属性就是实体固有的某些特征特性信息，在面向对象的术语中，属性就是以前的变量。

比如

一个人的属性有：身高、体重、三围、姓名、年龄、学历、电话、籍贯、毕业院校等

一个手机的属性有：价格、品牌、操作系统、颜色、尺寸等

功能就是就是实体可以完成的动作，在面向对象的术语中，功能就是封装成了函数或方法

☆ 第三步：让实体去执行相应的功能或动作

学生提出报名

学生提供相关资料

教师登记学生信息

学生缴费

机构收费

教师分配教室

班级增加学生信息

4、面向对象编程思想迁移

以前写代码，首先想到的是需要实现什么功能——调用系统函数，或者自己自定义函数，然后按部就班的执行就行了！

以后写代码，首先想到的是应该由什么样的主体去实现什么样的功能，再把该主体的属性和功能统一的进行封装，最后才去实现各个实体的功能。

注意：面向对象并不是一种技术，而是一种思想，是一种解决问题的最基本的思维方式！

所以，面向对象的核心思想是：不仅仅是简单的将功能进行封装（封装成函数），更是对调用该功能的主体进行封装，实现某个主体拥有多个功能，在使用的过程中，先得到对应的主体，再使用主体去实现相关的功能！

5、面向对象要比面向过程好？

一个面试题：面向过程和面向对象的区别？

① 都可以实现代码重用和模块化编程，面向对象的模块化更深，数据也更封闭和安全

② 面向对象的思维方式更加贴近现实生活，更容易解决大型的复杂的业务逻辑

③ 从前期开发的角度来看，面向对象比面向过程要更复杂，但是从维护和扩展的角度来看，面向对象要远比面向过程简单！

④ 面向过程的代码执行效率比面向对象高

二、面向对象的基本概念

1、面向对象中两个比较重要概念

☆ 对象

对象，object，现实业务逻辑的一个动作实体就对应着OOP编程中的一个对象！

所以：① 对象使用属性（property）保存数据！② 对象使用方法（method）管理数据！

☆ 类

对象如何产生？又是如何规定对象的属性和方法呢？

答：在Python中，采用类（class）来生产对象，用类来规定对象的属性和方法！也就是说，在Python中，要想得到对象，必须先有类！

为什么要引入类的概念？类本来就是对现实世界的一种模拟，在现实生活中，任何一个实体都有一个类别，**类就是具有相同或相似属性和动作的一组实体的集合！**所以，在Python中，对象是指现实中的一个具体的实体，而既然现实中的实体都有一个类别，所以，OOP中的对象也都应该有一个类！

一个对象的所有应该具有特征特性信息，都是由其所属的类来决定的，但是每个对象又可以具有不同的特征特性信息，比如，我自己（人类）这个对象，名字叫老王，性别男，会写代码，会教书；另一个对象（人类）可能叫赵薇，性别女，会演戏，会唱歌！

2、类的定义

在Python中，我们可以有两种类的定义方式：Python2（经典类）和 Python3（新式类）

经典类：不由任意内置类型派生出的类，称之为经典类

python

class 类名:
    # 属性
    # 方法

新式类：

python

class 类名():
    # 属性
    # 方法

这就是一个类，只不过里面什么都没有！其中，类名不区分大小写，遵守一般的标识符的命名规则（以字母、数字和下划线构成，并且不能以数字开头），一般为了和方法名相区分，类名的首字母一般大写！（大驼峰法）

基本语法：

python

class Person():
    # 属性
    # 方法（函数）
    def eat(self):
        print('我喜欢吃零食')
    def drink(self):
        print('我喜欢喝可乐')

3、类的实例化（创建对象）

类的实例化就是把抽象的事务具体为现实世界中的实体。

类的实例化就是通过类得到对象！

类只是对象的一种规范，类本身基本上什么都做不了，必须利用类得到对象，这个过程就叫作类的实例化！

基本语法：

python

对象名 = 类名()

在其他的编程语言中，类的实例化一般是通过new关键字实例化生成的，但是在Python中，我们不需要new关键字，只需要类名＋()括号就代表类的实例。

案例：把Person类实例化为为对象p1

python

#1、定义一个类
class Person():
    # 定义相关方法
    def eat(self):
        print('我喜欢吃零食')
    def drink(self):
        print('我喜欢喝可乐')
        
#2、实例化对象
p1 = Person()
#3、调用类中的方法
p1.eat()
p1.drink()

4、类中的self关键字

self也是Python内置的关键字之一，其指向了类实例对象本身。

python

#1、定义一个类
class Person():
    # 定义一个方法
    def speak(self):
        print(self)
        print('Nice to meet you!')

#2、类的实例化（生成对象）
p1 = Person()
print(p1)
p1.speak()

p2 = Person()
print(p2)
p2.speak()

一句话总结：类中的self就是谁实例化了对象，其就指向谁。

三、对象的属性添加与获取

1、什么是属性

在Python中，任何一个对象都应该由两部分组成：属性 + 方法

属性即是特征，比如：人的姓名、年龄、身高、体重…都是对象的属性。

车的品牌、型号、颜色、载重量...都是对象的属性。

对象属性既可以在类外面添加和获取，也能在类里面添加和获取。

2、在类的外面添加属性和获取属性

☆ 设置

python

对象名.属性 = 属性值

案例：

python

#1、定义一个Person类
class Person():
    pass

#2、实例化Person类，生成p1对象
p1 = Person()
#3、为p1对象添加属性
p1.name = '老王'
p1.age = 18
p1.address = '北京市顺义区京顺路99号'

☆ 获取

在Python中，获取对象属性的方法我们可以通过对象名.属性来获取

python

#1、定义一个Person类
class Person():
    pass

#2、实例化Person类，生成p1对象
p1 = Person()
#3、为p1对象添加属性
p1.name = '老王'
p1.age = 18
p1.address = '北京市顺义区京顺路99号'

#4、获取p1对象的属性
print(f'我的姓名：{p1.name}')
print(f'我的年龄：{p1.age}')
print(f'我的住址：{p1.address}')

3、在类的内部获取外部定义的属性

python

#1、定义一个Person类
class Person():
    def speak(self):
        print(f'我的名字：{self.name}，我的年龄：{self.age}，我的住址：{self.address}')

#2、实例化Person类，生成p1对象
p1 = Person()
#3、添加属性
p1.name = '孙悟空'
p1.age = 500
p1.address = '花果山水帘洞'
#4、调用speak方法
p1.speak()

遗留一个问题：目前我们的确可以通过对象.属性的方式设置或获取对象的属性，但是这种设置属性的方式有点繁琐，每次定义一个对象，就必须手工设置属性，在我们面向对象中，对象的属性能不能在实例化对象时，直接进行设置呢？

答：可以，但是需要使用魔术方法

四、魔术方法

1、什么是魔术方法

在Python中，__xxx__()的函数叫做魔法方法，指的是具有特殊功能的函数。

dir() 是Python中的一个内置函数，用于列出对象的所有属性和方法。可以用来查看类的魔术方法。

2、_init_()方法(初始化方法或构造方法)

思考：人的姓名、年龄等信息都是与生俱来的属性，可不可以在生产过程中就赋予这些属性呢？

答：可以，使用__init__() 方法，其作用：实例化对象时，连带其中的参数，会一并传给__init__函数自动并执行它。__init__()函数的参数列表会在开头多出一项，它永远指代新建的那个实例对象，Python语法要求这个参数必须要有，名称为self。

python

#1、定义一个类
class Person():
    # 初始化实例对象属性
    def __init__(self, name, age):
        # 赋予name属性、age属性给实例化对象本身
        # self.实例化对象属性 = 参数
        self.name = name
        self.age = age

#2、实例化对象并传入初始化属性值
p1 = Person('孙悟空', 500)
#3、调用p1对象自身属性name与age
print(p1.name)
print(p1.age)

① _init_()方法，在创建一个对象时默认被调用，不需要手动调用
② _init_(self)中的self参数，不需要开发者传递，python解释器会自动把当前的对象
引用传递过去。

3、_str_()方法

当使用print输出对象的时候，默认打印对象的内存地址。如果类定义了__str__方法，那么就会打印从在这个方法中 return 的数据。

没有使用__str__()方法的类：

python

#1、定义一个类
class Car():
    # 首先定义一个__init__方法，用于初始化实例对象属性
    def __init__(self, brand, model, color):
        self.brand = brand
        self.model = model
        self.color = color

    # 定义一个__str__内置魔术方法，用于输出小汽车的相关信息
    def __str__(self):
        return f'汽车品牌：{self.brand}，汽车型号：{self.model}，汽车颜色：{self.color}'

#2、实例化对象c1
c1 = Car('奔驰', 'S600', '黑色')
print(c1)

① __str__这个魔术方法是在类的外部，使用print(对象)时，自动被调用的

② 在类的内部定义__str__方法时，必须使用return返回一个字符串类型的数据

4、_del_()方法（删除方法或析构方法）

当删除对象时，python解释器也会默认调用__del__()方法。

python

class Person():
    # 构造函数__init__
    def __init__(self, name, age):
        self.name = name
        self.age = age
        
    # 析构方法__del__
    def __del__(self):
        print(f'{self}对象已经被删除')

#实例化对象
p1 = Person('白骨精', 100)
#删除对象p1
del p1

__del__()方法在使用过程中，比较简单，但是其在实际开发中，有何作用呢？

答：主要用于关闭文件操作、关闭数据库连接等等。

5、_call__()方法

__call__ 是一个特殊的方法，当一个对象被调用（即使用括号 () 调用）时，Python 解释器会查找并调用该对象的 __call__ 方法。如果类定义了 __call__ 方法，那么这个类的实例就可以像函数一样被调用。

python

class CallableClass:
    def __call__(self, x):
        return x * 2

#创建一个类的实例
callable_instance = CallableClass()

#调用实例，就像调用函数一样
result = callable_instance(5)
print(result)  # 输出：10

6、_setattr()、getattr()__方法

__setattr__是Python中的一个特殊方法，用于重载对象的属性赋值操作。当尝试给对象的属性赋值时，会自动调用这个方法。你可以在类中定义__setattr__方法来自定义属性赋值的行为。 __getattr__是Python中的一个特殊方法，主要用于获取对象的属性时使用。当尝试访问一个对象不存在的属性时，Python会调用这个方法。

python

class MyClass:
    def __setattr__(self, name, value):
        print(f"设置属性 {name} 的值为 {value}")
        super().__setattr__(name, value)

obj = MyClass()
obj.x = 10  # 输出：设置属性 x 的值为 10

python

class MyClass:
    def __init__(self):
        self._my_attribute = "This is a real attribute"

    def __getattr__(self, name):
        """当尝试访问不存在的属性时，Python会调用此方法"""
        if name == 'my_magic_attribute':
            return "This is a magic attribute"
        else:
            raise AttributeError(f"'MyClass' object has no attribute '{name}'")

#创建一个对象
obj = MyClass()
#访问实际存在的属性
print(obj._my_attribute)  # 输出: This is a real attribute
#访问不存在的属性，但我们在__getattr__中定义了处理逻辑
print(obj.my_magic_attribute)  # 输出: This is a magic attribute
#访问其他未定义的属性将触发AttributeError
print(obj.some_other_attribute)  # 抛出异常: 'MyClass' object has no attribute 'some_other_attribute'

7、特殊属性

特殊属性	功能描述
`obj.__dict__`	对象属性字典
`obj.__class__`	对象所属的类
`class.__doc__`	类的注释
`class.__bases__`	类的父类元组
`class.__base__`	类的父类
`class.__mro__`	类的层次结构
`class.__subclasses__()`	类的子类列表

python

class A:
  """类A的注释信息"""
  def __init__(self,name):
    self.name = name

class B(A):
  pass

a = A('yage')
print(a.__dict__)   #{'name': 'yage'}
print(a.__class__)  #<class '__main__.A'>
print(A.__doc__)    #类A的注释信息
print(A.__base__)   #<class 'object'>
print(B.__bases__)  #(<class '__main__.A'>,)
print(B.__mro__)    #(<class '__main__.B'>, <class '__main__.A'>, <class 'object'>)
print(A.__subclasses__())  #[<class '__main__.B'>]

8、总结

提到魔术方法：① 这个方法在什么情况下被触发 ② 这个方法有什么实际的作用。

__init__()：初始化方法或者称之为“构造函数”，在对象初始化时执行，其主要作用就是在对象初始化时，对对象进行初始化操作（如赋予属性）

__str__()：对象字符串方法，当我们在类的外部，使用print方法输出对象时被触发，其主要功能就是对对象进行打印输出操作，要求方法必须使用return返回字符串格式的数据。

__del__()：删除方法或者称之为“析构方法”，在对象被del删除时触发，其主要作用就是适用于关闭文件、关闭数据库连接等等。

五、面向对象的综合案例

案例1：定义学员信息类，包含姓名、成绩属性，定义成绩打印方法（90分及以上显示优秀，80分及以上显示良好，70分及以上显示中等，60分及以上显示合格，60分以下显示不及格）

学员对象（属性、方法）

python

#1、定义学员信息类
class Student():
    # 2、定义学员对象属性
    def __init__(self, name, score):
        self.name = name
        self.score = score

    # 3、定义一个方法，用于打印学员的成绩等级
    def print_grade(self):
        if self.score >= 90:
            print(f'学员姓名：{self.name}，学员成绩：{self.score}，优秀')
        elif self.score >= 80:
            print(f'学员姓名：{self.name}，学员成绩：{self.score}，良好')
        elif self.score >= 70:
            print(f'学员姓名：{self.name}，学员成绩：{self.score}，中等')
        elif self.score >= 60:
            print(f'学员姓名：{self.name}，学员成绩：{self.score}，及格')
        else:
            print(f'学员姓名：{self.name}，学员成绩：{self.score}，不及格')

#4、实例化对象
tom = Student('Tom', 80)
tom.print_grade()

jennifier = Student('Jennifier', 59)
jennifier.print_grade()

案例2：小明体重75.0公斤，小明每次跑步会减掉0.50公斤，小明每次吃东西体重增加1公斤分析：① 对象：小明② 属性：姓名、体重③ 方法：跑步、吃东西

python

#1、定义Person类
class Person():
    # 2、初始化对象属性，name和weight
    def __init__(self, name, weight):
        self.name = name
        self.weight = weight

    # 3、定义一个__str__方法打印对象的信息
    def __str__(self):
        return f'姓名：{self.name}，目前体重：{self.weight}KG'

    # 4、定义一个run方法代表跑步
    def run(self):
        self.weight -= 0.5

    # 5、定义一个eat方法代表吃饭
    def eat(self):
        self.weight += 1

#6、实例化对象
xiaoming = Person('小明', 75.0)
print(xiaoming)

#7、吃饭
xiaoming.eat()
print(xiaoming)

#8、减肥跑步
xiaoming.run()
print(xiaoming)

六、面向对象的三大特性

1、面向对象有哪些特性

三种：封装性、继承性、多态性

2、Python中的封装

在Python代码中，封装有两层含义：

① 隐藏内部细节，对外提供操作方式即为封装

python

class Person():
    # 封装属性
    # 封装方法

② 封装可以为属性和方法添加为私有权限

3、封装中的私有属性和私有方法

在面向对象代码中，我们可以把属性和方法分为两大类：公有（属性、方法）、私有（属性、方法）

公有属性和公有方法：无论在类的内部还是在类的外部我们都可以对属性和方法进行操作。但是有些情况下，我们不希望在类的外部对类内部的属性和方法进行操作。我们就可以把这个属性或方法封装成私有形式。

单下划线开头：以单下划线开头的属性或方法表示protected受保护的成员，这类成员被视为仅供内部使用，允许类本身和子类进行访问，但实际上它可以被外部代码访问。

双下划线开头：表示private私有的成员，这类成员只允许定义该属性或方法的类本身进行访问。

首尾双下划线：一般表示特殊的方法，魔术方法。

4、私有属性的访问限制

设置私有属性和私有方法的方式非常简单：在属性名和方法名前面加上两个下划线 __ 即可。

基本语法：

python

class Girl():
    def __init__(self, name):
        self.name = name
        self.__age = 18

xiaomei = Girl('小美')
print(xiaomei.name)
print(xiaomei.__age)  # 报错，提示Girl对象没有__age属性

类中的私有属性和私有方法，不能被其子类继承。

由以上代码运行可知，私有属性不能在类的外部被直接访问。但是出于种种原因，我们想在外部对私有属性进行访问，该如何操作呢？

答：我们可以定义一个统计的访问"接口"（函数），专门用于实现私有属性的访问。

5、私有属性设置与访问接口

在Python中，一般定义函数名' get_xx '用来获取私有属性，定义' set_xx '用来修改私有属性值。

python

class Girl():
    def __init__(self, name):
        self.name = name
        self.__age = 18

    # 公共方法：提供给外部的访问接口
    def get_age(self):
        # 本人访问：允许直接访问
        # 外人访问：加上限制条件
        return self.__age

    # 公共方法：提供给外部的设置接口
    def set_age(self, age):
        self.__age = age


girl = Girl('小美')
girl.set_age(19)
print(girl.get_age())

6、私有方法

私有方法的定义方式与私有属性基本一致，在方法名的前面添加两个下划线__方法名()，只能在类的内部被访问。

7、封装性到底有何意义

① 以面向对象的编程思想进行项目开发

② 封装数据属性：明确的区分内外，控制外部对隐藏的属性的操作行为（过滤掉异常数据）

python

class People():
    def __init__(self, name, age):
        self.__name = name
        self.__age = age

    def tell_info(self):
        print('Name:<%s> Age:<%s>' % (self.__name, self.__age))

    # 对私有属性的访问接口
    def set_info(self, name, age):
        if not isinstance(name, str):
            print('名字必须是字符串类型')
            return
        if not isinstance(age, int):
            print('年龄必须是数字类型')
            return
        self.__name = name
        self.__age = age

p = People('jack', 38)
p.tell_info()

p.set_info('jennifer', 18)
p.tell_info()

p.set_info(123, 35)
p.tell_info()

③ 私有方法封装的意义：降低程序的复杂度

python

class ATM:
    def  __card(self):
         print('插卡')
    def  __auth(self):
         print('用户认证')
    def __input(self):
          print('输入取款金额')
    def __print_bill(self):
          print('打印账单')
    def __take_money(self):
          print('取款')

    # 定义一个对外提供服务的公共方法
    def withdraw(self):
          self.__card()
          self.__auth()
          self.__input()
          self.__print_bill()
          self.__take_money()

atm = ATM()
atm.withdraw()

七、Python中的继承

1、什么是继承

我们接下来来聊聊Python代码中的“继承”：类是用来描述现实世界中同一组事务的共有特性的抽象模型，但是类也有上下级和范围之分，比如：生物 => 动物 => 哺乳动物 => 灵长型动物 => 人类 => 黄种人

从哲学上说，就是共性与个性之间的关系，比如：白马和马！所以，我们在OOP代码中，也一样要体现出类与类之间的共性与个性关系，这里就需要通过类的继承来体现。简单来说，如果一个类A使用了另一个类B的成员（属性和方法），我们就可以说A类继承了B类，同时这也体现了OOP中代码重用的特性！

2、继承的基本语法

假设A类要继承B类中的所有属性和方法（私有属性和私有方法除外）

python

class B(object):
    pass

clss A(B):
    pass

a = A()
a.B中的所有公共属性
a.B中的所有公共方法

案例：Person类与Teacher、Student类之间的继承关系

python

class Person(object):
    def eat(self):
        print('i can eat food!')

    def speak(self):
        print('i can speak!')
        
class Teacher(Person):
    pass

class Student(Person):
    pass

teacher = Teacher()
teacher.eat()
teacher.speak()

student = Student()
student.eat()
studnet.speak()

3、与继承相关的几个概念

继承：一个类从另一个已有的类获得其成员的相关特性，就叫作继承！

派生：从一个已有的类产生一个新的类，称为派生！

很显然，继承和派生其实就是从不同的方向来描述的相同的概念而已，本质上是一样的！

父类：也叫作基类，就是指已有被继承的类！

子类：也叫作派生类或扩展类

扩展：在子类中增加一些自己特有的特性，就叫作扩展，没有扩展，继承也就没有意义了！

单继承：一个类只能继承自一个其他的类，不能继承多个类，单继承也是大多数面向对象语言的特性！

多继承：一个类同时继承了多个父类，（C++、Python等语言都支持多继承）

4、单继承

单继承：一个类只能继承自一个其他的类，不能继承多个类。这个类会有具有父类的属性和方法。

基本语法：

python

#1、定义一个共性类（父类）
class Person(object):
    pass
#2、定义一个个性类（子类）
class Teacher(Person):
    pass

案例：比如汽车可以分为两种类型（汽油车、电动车）

python

#1、定义一个共性类（车类）
class Car(object):
    def run(self):
        print('i can run')
#2、定义汽油车
class GasolineCar(Car):
    pass
#3、定义电动车
class EletricCar(Car):
    pass

bwm = GasolineCar()
bwm.run()

5、单继承特性：传递性

在Python继承中，如A类继承了B类，B类又继承了C类。则根据继承的传递性，则A类也会自动继承C类中所有属性和方法（公共）

python

class C(object):
    def func(self):
        print('我是C类中的相关方法func')
        
class B(C):
    pass

class A(B):
    pass

a = A()
a.func()

6、编写面向对象代码中的常见问题

问题1：在定义类时，其没有遵循类的命名规则

答：在Python中，类理论上是不区分大小写的。但是要遵循一定的命名规范：首字母必须是字母或下划线，其中可以包含字母、数字和下划线，而且要求其命名方式采用大驼峰。

电动汽车：EletricCar

父类：Father

子类：Son

问题2：父类一定要继承object么？Car(object)

答：在Python面向对象代码中，建议在编写父类时，让其自动继承object类。但是其实不写也可以，因为默认情况下，Python中的所有类都继承自object。

问题3：打印属性和方法时，都喜欢用print

python

class Person():
    def __init__(self, name):
        self.name = name
        
    def speak(self):
        print('i can speak')
        
#创建对象，打印属性和方法
p = Person('Tom')
print(p.name)
p.speak()

7、多继承

什么是多继承？

Python语言是少数支持多继承的一门编程语言，所谓的多继承就是允许一个类同时继承自多个类的特性。

基本语法：

python

class B(object):
    pass

class C(object):
    pass

class A(B, C):
    pass

a = A()
a.B中的所有属性和方法
a.C中的所有属性和方法

案例：汽油车、电动车 => 混合动力汽车（汽车 + 电动）

python

class GasolineCar(object):
    def run_with_gasoline(self):
        print('i can run with gasoline')
        
class EletricCar(object):
    def run_with_eletric(self):
        print('i can run with eletric')
        
class HybridCar(GasolineCar, EletricCar):
    pass

tesla = HybridCar()
tesla.run_with_gasoline()
tesla.run_with_eletric()

注意：虽然多继承允许我们同时继承自多个类，但是实际开发中，应尽量避免使用多继承，因为如果两个类中出现了相同的属性和方法就会产生命名冲突，谁先继承用谁。

8、子类扩展：重写父类属性和方法

扩展特性：继承让子类继承父类的所有公共属性和方法，但是如果仅仅是为了继承公共属性和方法，继承就没有实际的意义了，应该是在继承以后，子类应该有一些自己的属性和方法。

什么是重写？

重写也叫作覆盖，就是当子类成员与父类成员名字相同的时候，从父类继承下来的成员会重新定义！

此时，通过子类实例化出来的对象访问相关成员的时候，真正其作用的是子类中定义的成员！

上面单继承例子中 Animal 的子类 Cat和Dog 继承了父类的属性和方法，但是我们狗类Dog 有自己的叫声'汪汪叫'，猫类 Cat 有自己的叫声 '喵喵叫' ，这时我们需要对父类的 call() 方法进行重构。如下：

python

class Animal(object):
    def eat(self):
        print('i can eat')
    
    def call(self):
        print('i can call')
        
class Dog(Animal):
    pass

class Cat(Animal):
    pass

wangcai = Dog()
wangcai.eat()
wangcai.call()

miaomiao = Cat()
miaomiao.eat()
miaomiao.call()

Dog、Cat子类重写父类Animal中的call方法：

python

class Animal(object):
    def eat(self):
        print('i can eat')
    # 公共方法
    def call(self):
        print('i can call')


class Dog(Animal):
    # 重写父类的call方法
    def call(self):
        print('i can wang wang wang')


class Cat(Animal):
    # 重写父类的call方法
    def call(self):
        print('i can miao miao miao')


wangcai = Dog()
wangcai.eat()
wangcai.call()

miaomiao = Cat()
miaomiao.eat()
miaomiao.call()

思考：重写父类中的call方法以后，此时父类中的call方法还在不在？

答：还在，只不过是在其子类中找不到了。类方法的调用顺序，当我们在子类中重构父类的方法后，Cat子类的实例先会在自己的类 Cat 中查找该方法，当找不到该方法时才会去父类 Animal 中查找对应的方法。

9、super()调用父类属性和方法

super() 函数是一个用于调用父类（超类）的方法的内置工具。它常用于实现方法重写（override）和继承，让子类可以访问父类的属性和方法。

案例：Car汽车类、GasolineCar汽油车、ElectricCar电动车

python

class Car(object):
    def __init__(self, brand, model, color):
        self.brand = brand
        self.model = model
        self.color = color
    def run(self):
        print('i can run')
        
class GasolineCar(Car):
    #重写：在子类中定义一个和父类同名的方法来实现
    def run(self):
        print('i can run with gasoline')
        
class ElectricCar(Car):
    def __init__(self, brand, model, color):
        #继承父类的__init__方法并添加属性
        super().__init__(brand, model, color)
        # 电池属性
        self.battery = 70
        
    def run(self):
        #继承父类的run方法
        super().run()
        #Car.run(self)   #也可以调用父类的run()方法
        print(f'remain:{self.battery}')
        
bwm = GasolineCar('宝马', 'X5', '白色')
bwm.run()

tesla = ElectricCar('特斯拉', 'Model S', '红色')
tesla.run()

10、MRO属性或MRO方法：方法解析顺序

MRO(Method Resolution Order)：方法解析顺序，我们可以通过类名.__mro__或类名.mro()获得“类的层次结构”，方法解析顺序也是按照这个“类的层次结构”寻找到。

python

class Car(object):
    def __init__(self, brand, model, color):
        self.brand = brand
        self.model = model
        self.color = color
     def run(self):
        print('i can run')
        
class GasolineCar(Car):
    def __init__(self, brand, model, color):
        super().__init__(brand, model, color)
        
    def run(self):
        print('i can run with gasoline')
        
class ElectricCar(Car):
    def __init__(self, brand, model, color):
        super().__init__(brand, model, color)
        # 电池属性
        self.battery = 70
        
    def run(self):
        print(f'i can run with electric，remain:{self.battery}')
        
print(ElectricCar.__mro__)
print(ElectricCar.mro())

说明：有MRO方法解析顺序可知，在类的继承中，当某个类创建了一个对象时，调用属性或方法，首先在自身类中去寻找，如找到，则直接使用，停止后续的查找。如果未找到，继续向上一级继承的类中去寻找，如找到，则直接使用，没有找到则继续向上寻找...直到object类，这就是Python类继承中，其方法解析顺序。

综上：object类还是所有类的基类（因为这个查找关系到object才终止）

八、Python中多态

1、什么是多态

多态指的是一类事物有多种形态。

定义：多态是一种使用对象的方式，子类重写父类方法，调用不同子类对象的相同父类方法，可以产生不同的执行结果。

① 多态依赖继承

② 子类方法必须要重写父类方法

首先定义一个父类，其可能拥有多个子类对象。当我们调用一个公共方法时，传递的对象不同，则返回的结果不同。

好处：调用灵活，有了多态，更容易编写出通用的代码，做出通用的编程，以适应需求的不断变化！

2、多态原理图

公共接口service就是多态的体现，随着传入水果对象的不同，能返回不同的结果。

3、多态代码实现

多态：可以基于继承也可以不基于继承

python

class Fruit(object):
    # 公共方法
    def makejuice(self):
        print('i can make juice')

class Apple(Fruit):
    def makejuice(self):
        print('i can make apple juice')

class Banana(Fruit):
    def makejuice(self):
        print('i can make banana juice')

class Orange(Fruit):
    def makejuice(self):
        print('i can make orange juice')

class Peach(Fruit):
    def makejuice(self):
        print('i can make peach juice')


#定义公共方法如service
def service(obj):
    obj.makejuice()


apple = Apple()
banana = Banana()
orange = Orange()

for i in (apple, banana, orange):
    service(i)

扩展：在Python中还有哪些多态的案例呢？

+多态体现

+加号只有一个，但是不同的对象调用+方法，其返回结果不同。

1 + 1 = 2

'a' + 'b' = 'ab'

[1,2,3] + [4,5,6] = [1,2,3,4,5,6]

九、类的深拷贝和浅拷贝

在Python中，深拷贝和浅拷贝是两种不同的对象复制方式。

浅拷贝：创建一个新的对象，但它包含的是对原始对象中包含项的引用，而不是副本。如果原始对象中的项是可变的，改变它们将影响浅拷贝。
深拷贝：创建一个新的对象，并且递归地复制原始对象中的所有对象。这意味着如果原始对象中的项是可变的，改变它们不会影响深拷贝。

在Python中，可以使用copy模块的copy()函数进行浅拷贝，使用deepcopy()函数进行深拷贝。

python

import copy

class MyClass:
    def __init__(self, value):
        self.value = value

obj1 = MyClass([1, 2, 3])
obj2 = copy.copy(obj1)  # 浅拷贝
obj3 = copy.deepcopy(obj1)  # 深拷贝

obj1.value.append(4)
print(obj2.value)  # [1, 2, 3, 4]
print(obj3.value)  # [1, 2, 3]

十、面向对象其他特性

1、类属性

Python中，属性可以分为实例属性和类属性。

类属性就是类对象中定义的属性，它被该类的所有实例对象所共有。通常用来记录与这类相关的特征，类属性不会用于记录具体对象的特征。

在Python中，一切皆对象。类也是一个特殊的对象，我们可以单独为类定义属性。

python

class Person(object):
    # 定义类属性
    count = 0
    def __init__(self, name, age):
        self.name = name
        self.age = age
        
p1 = Person('Tom', 23)
p2 = Person('Harry', 26)

2、类属性代码实现

定义count类属性，用于记录实例化Person类，产生对象的数量。

python

class Person(object):
    # 定义类属性count
    count = 0

    # 定义一个__init__魔术方法，用于进行初始化操作
    def __init__(self, name):
        self.name = name
        # 对count类属性进行+1操作，用于记录这个Person类一共生成了多少个对象
        Person.count += 1

#1、实例化对象p1
p1 = Person('Tom')
p2 = Person('Harry')
p3 = Person('Jennifer')
#2、在类外部输出类属性
print(f'我们共使用Person类生成了{Person.count}个实例对象')

3、类方法

为什么需要类方法，在面向对象中，特别强调数据封装性。所以不建议直接在类的外部对属性进行直接设置和获取。所以我们如果想操作类属性，建议使用类方法。

需要使用装饰器@classmethod来表示其为类方法，对于类方法，第一个参数必须是类对象，一般以cls作为第一个参数。

python

class Tool(object):
    # 定义一个类属性count
    count = 0
    # 定义一个__init__初始化方法
    def __init__(self, name):
        self.name = name
        Tool.count += 1
    # 封装一个类方法：专门实现对Tool.count类属性进行操作
    @classmethod
    def get_count(cls):
        print(f'我们使用Tool类共实例化了{cls.count}个工具')
        
t1 = Tool('斧头')
t2 = Tool('榔头')
t3 = Tool('铁锹')

Tool.get_count()  #我们使用 Tool类共实例化了3个工具
t1.get_count()   #对象也能调用类方法

类方法主要用于操作类属性或类中的其他方法。

4、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：

① 既不需要访问实例属性或者调用实例方法

② 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

python

#开发一款游戏
class Game(object):
    # 开始游戏，打印游戏功能菜单
    @staticmethod
    def menu():
        print('1、开始游戏')
        print('2、游戏暂停')
        print('3、退出游戏')

#开始游戏、打印菜单
Game.menu()

十一、综合案例

1、需求分析

设计一个Game类

属性：

定义一个类属性top_score记录游戏的历史最高分

定义一个实例属性player_name记录当前游戏的玩家姓名

方法：

静态方法show_help显示游戏帮助信息

类方法show_top_score显示历史最高分

实例方法start_game开始当前玩家的游戏

2、实例代码

python

class Game(object):
    # 1、定义类属性top_score
    top_score = 0

    # 2、定义初始化方法__init__
    def __init__(self, player_name):
        self.player_name = player_name

    # 3、定义静态方法，用于输出帮助信息
    @staticmethod
    def show_help():
        print('游戏帮助信息')

    # 4、定义类方法
    @classmethod
    def show_top_score(cls):
        print(f'本游戏历史最高分：{cls.top_score}')

    # 5、定义实例方法，start_game()
    def start_game(self):
        print(f'{self.player_name}，游戏开始了，你准备好了么？')


#实例化类生成实例对象
mario = Game('itheima')
mario.start_game()

#显示历史最高分
Game.show_top_score()

#弹出游戏帮助信息
Game.show_help()

十二、面向对象中的单例模式

1、什么是设计模式

设计模式就是前人根据实际的问题提出的问题解决方案，我们把这种就称之为设计模式。

2、单例模式

单例模式是一种常见的设计模式！

所谓的设计模式，不是一种新的语法，而是人们在实际的应用中，面对某种特定的情形而设计出来的某种常见的有效的解决方案，所以，设计模式只是经验的总结！

什么又是单例模式？单例，就是单一实例！

在实际的运用中，存在一些类，只需要实例化一个对象，就可以完成其所有的功能操作。所以，如果我们能够通过某些技巧，使得一个类只能开辟一个对象空间的话，这样就可以节省相应的对象资源，这种模式就叫作单例模式！

应用场景：音乐播放器对象、回收站对象、打印机对象

3、_new_()方法

在Python中，我们目前已经学了3个魔术方法了，分别是__init__()、__str__()、__del__()，接下来介绍一下__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积累提供的内置的静态方法，主要作用有两个：

○ 在内存中为对象分配空间

○ 返回对象的引用

Python解析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，一定要使用return super(). __new__(cls)，否则Python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。

__new__方法是一个静态方法，在调用时，要求将自身类信息cls作为参数传递到这个方法中，这个方法属于object类中的一个静态方法。

案例：

python

#定义一个播放器类
class MusicPlayer(object):
    # 重写__new__()魔术方法
    def __new__(cls, *args, **kwargs):
        print('1、开辟内存空间')
        print('2、返回实例化对象引用地址')
        return super().__new__(cls)

    def __init__(self, name):
        self.name = name

#1、实例mp1对象
mp1 = MusicPlayer('红色的高跟鞋')
print(mp1)

#2、实例化mp2对象
mp2 = MusicPlayer('春夏秋冬')
print(mp2)

4、单例模式的代码实现

python

#定义一个播放器类
class MusicPlayer(object):
    # 定义一个类属性，如instance，用于记录之前实例化对象返回的内存引用
    instance = None
    # 重写__new__()魔术方法
    def __new__(cls, *args, **kwargs):
        # 判断实例化时有没有分配过内存空间
        if cls.instance is None:
            cls.instance = super().__new__(cls)
        return cls.instance

    def __init__(self, name):
        self.name = name

#1、实例mp1对象
mp1 = MusicPlayer('红色的高跟鞋')
print(mp1)

#2、实例化mp2对象
mp2 = MusicPlayer('春夏秋冬')
print(mp2)

注：类属性在内存中是一个特殊的存在，其不用于以前讲过的局部变量（局部变量当函数执行完毕后，其会被内存所销毁）。但是类属性一旦定义，除非对象以及这个类在内存中被销毁了，否则其不会自动销毁。

Python面向对象 ​

一、面向对象编程思想 ​

1、什么是面向过程 ​

2、什么是面向对象 ​

3、举个栗子：使用面向对象实现报名系统开发 ​

☆ 第一步：分析哪些动作是由哪些实体发出的 ​

☆ 第二步：定义这些实体，为其增加相应的属性和功能 ​

☆ 第三步：让实体去执行相应的功能或动作 ​

4、面向对象编程思想迁移 ​

5、面向对象要比面向过程好？ ​

二、面向对象的基本概念 ​

1、面向对象中两个比较重要概念 ​

☆ 对象 ​

☆ 类 ​

2、类的定义 ​

3、类的实例化（创建对象） ​

4、类中的self关键字 ​

三、对象的属性添加与获取 ​

1、什么是属性 ​

2、在类的外面添加属性和获取属性 ​

☆ 设置 ​

☆ 获取 ​

3、在类的内部获取外部定义的属性 ​

四、魔术方法 ​

1、什么是魔术方法 ​

2、_init_()方法(初始化方法或构造方法) ​

3、_str_()方法 ​

4、_del_()方法（删除方法或析构方法） ​

5、_call__()方法 ​

6、_setattr__()、__getattr()__方法 ​

7、特殊属性 ​

8、总结 ​

五、面向对象的综合案例 ​

六、面向对象的三大特性 ​

1、面向对象有哪些特性 ​

2、Python中的封装 ​

3、封装中的私有属性和私有方法 ​

4、私有属性的访问限制 ​

5、私有属性设置与访问接口 ​

6、私有方法 ​

7、封装性到底有何意义 ​

七、Python中的继承 ​

1、什么是继承 ​

2、继承的基本语法 ​

3、与继承相关的几个概念 ​

4、单继承 ​

5、单继承特性：传递性 ​

6、编写面向对象代码中的常见问题 ​

7、多继承 ​

8、子类扩展：重写父类属性和方法 ​

9、super()调用父类属性和方法 ​

10、MRO属性或MRO方法：方法解析顺序 ​

八、Python中多态 ​

1、什么是多态 ​

2、多态原理图 ​

3、多态代码实现 ​

九、类的深拷贝和浅拷贝 ​

十、面向对象其他特性 ​

1、类属性 ​

2、类属性代码实现 ​

3、类方法 ​

4、静态方法 ​

十一、综合案例 ​

1、需求分析 ​

2、实例代码 ​

十二、面向对象中的单例模式 ​

1、什么是设计模式 ​

2、单例模式 ​

3、_new_()方法 ​

4、单例模式的代码实现 ​

Python面向对象

一、面向对象编程思想

1、什么是面向过程

2、什么是面向对象

3、举个栗子：使用面向对象实现报名系统开发

☆ 第一步：分析哪些动作是由哪些实体发出的

☆ 第二步：定义这些实体，为其增加相应的属性和功能

☆ 第三步：让实体去执行相应的功能或动作

4、面向对象编程思想迁移

5、面向对象要比面向过程好？

二、面向对象的基本概念

1、面向对象中两个比较重要概念

☆ 对象

☆ 类

2、类的定义

3、类的实例化（创建对象）

4、类中的self关键字

三、对象的属性添加与获取

1、什么是属性

2、在类的外面添加属性和获取属性

☆ 设置

☆ 获取

3、在类的内部获取外部定义的属性

四、魔术方法

1、什么是魔术方法

2、_init_()方法(初始化方法或构造方法)

3、_str_()方法

4、_del_()方法（删除方法或析构方法）

5、_call__()方法

6、_setattr()、getattr()__方法

7、特殊属性

8、总结

五、面向对象的综合案例

六、面向对象的三大特性

1、面向对象有哪些特性

2、Python中的封装

3、封装中的私有属性和私有方法

4、私有属性的访问限制

5、私有属性设置与访问接口

6、私有方法

7、封装性到底有何意义

七、Python中的继承

1、什么是继承

2、继承的基本语法

3、与继承相关的几个概念

4、单继承

5、单继承特性：传递性

6、编写面向对象代码中的常见问题

7、多继承

8、子类扩展：重写父类属性和方法

9、super()调用父类属性和方法

10、MRO属性或MRO方法：方法解析顺序

八、Python中多态

1、什么是多态

2、多态原理图

3、多态代码实现

九、类的深拷贝和浅拷贝

十、面向对象其他特性

1、类属性

2、类属性代码实现

3、类方法

4、静态方法

十一、综合案例

1、需求分析

2、实例代码

十二、面向对象中的单例模式

1、什么是设计模式

2、单例模式

3、_new_()方法

4、单例模式的代码实现