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八、Python面向对象编程(下篇)

1 创建抽象方法

上篇讲解多态部分,定义了基类模块animals2.py,它里面有一个方法getSpeedBehavior,然后2个继承类中分别重写了此方法。虽然这种模式并不会报错,但却不是最佳编程写法。

class Animal():
   cprop = "我是类上的属性cprop"

   def __init__(self,name,speed):
       self.name = name # 动物名字
       self._speed = speed # 动物行走或飞行速度

   def __str__(self):
        return '''Animal({0.name},{0._speed}) is printed
                name={0.name}
                speed={0._speed}'''.format(self)

   def getSpeedBehavior(self):
       pass 

更加优秀的做法,显示的定义基类的此方法为抽象方法,并且明确指名这两个继承类需要重写此方法。

借助Python内置的abc模块,使用abstractmethod装饰器,Animal类的改进版:

import abc

class Animal():
   cprop = "我是类上的属性cprop"

   def __init__(self,name,speed):
       self.name = name # 动物名字
       self._speed = speed # 动物行走或飞行速度

   def __str__(self):
        return '''Animal({0.name},{0._speed}) is printed
                name={0.name}
                speed={0._speed}'''.format(self)

   # 使用abstractmethod装饰器后,变为抽象方法
   @abc.abstractmethod
   def getSpeedBehavior(self):
       pass

其他类都不改变。以上就是创建抽象类的方法。

2 检查属性取值

已经在Animal类中定义2个属性name和_speed:

class Animal():
   cprop = "我是类上的属性cprop"

   def __init__(self,name,speed):
       self.name = name # 动物名字
       self._speed = speed # 动物行走或飞行速度

像这种方法定义的属性,外界可以对属性赋任意值,这不是合理的。如下speed参数被赋值为负值,这肯定不合理:

jiafeimao = Cat('jiafeimao',-2,'gray','CatGenre')

所以一种解决方法便是使用@property,写法也很简洁:

   # 读
   @property 
   def _speed(self):
       return self.__speed
  # 写
   @_speed.setter
   def _speed(self,val):
       if val < 0:
           raise ValueError('speed value is negative')
       self.__speed = val

Cat('jiafeimao',-2,'gray','CatGenre')执行时,会进入到@_speed.setter,检查不满足,抛出取值异常。

@property就是给_speed函数增加功能后返回一个更强大的函数,@属性.setter也是一个函数,装饰后控制着属性的写入操作。

3 给类添加属性

基础篇说到为实例添加属性,只对此实例生效,其他属性还是没有此属性。怎样在外面一次添加属性后,所有实例都能具有呢。

答案是为类添加属性,如下所示,为Cat类增加属性age后,jiafeimao实例 和jiqimao实例都有了age属性,且都可被修改:

if __name__ == "__main__":
    jiafeimao = Cat('jiafeimao',2,'gray','CatGenre')

    Cat.age = 1
    jiafeimao.age = 3
    print(jiafeimao.age) # 3 
    jiqimao = Cat('jiqimao',3,'dark','CatGenre')
    jiqimao.age = 5
    print(jiqimao.age) # 5

这就说明,一次为类添加一个属性,类的所有实例都会有这个新增的属性。

这种虽然写法便利,但是会带来副作用,支持动态添加实际上破坏了类的封装性,为维护程序带来不便。同时,如果泛滥使用,属性过多占用内存就会变大,影响程序的性能。

4 控制随意添加属性

Python应该意识到上面动态添加属性带来的副作用,因此留出一个系统魔法函数__slots__,以此来控制随意在外添加属性。

使用__slots__,定义这个类只能有哪些属性,不在这个元组里的属性添加都会失败。

如下这样做后,控制Student类只能有属性name和age,不允许添加其他属性:

class Student(object):
    __slots__ = ('name', 'age') # 用tuple定义允许绑定的属性名称

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


s = Student('xiaoming',100) # 创建新的实例
s.score=10

如下异常:

5 链式调用

每个对外公开的方法,都返回self,这样在外面调用时,便能形成一条链式调用线,在pyecharts等框架中可以看到这种调用风格。

class Student(object):
    __slots__ = ('name', 'age') # 用tuple定义允许绑定的属性名称

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

    def set_name(self,val):
        self.name = val 
        return self 

    def set_age(self,age):
        self.age = age 
        return self

    def print_info(self):
        print("name: "+self.name)
        print("age: "+ str(self.age))
        return self

s = Student('xiaoming',100) # 创建新的实例

(
    s
    .set_name('xiaoming1')
    .set_age(25)
    .print_info()
)

关于面向对象编程的进阶部分,还有一个重要的设计原则:MixIn 原则,这个我们放到后面在讲设计模式时一起讨论。


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