面向?qū)ο笤O(shè)計與面向?qū)ο缶幊痰年P(guān)系

面向?qū)ο笤O(shè)計（OOD）不會特別要求面向?qū)ο缶幊陶Z言。事實上，OOD 可以由純結(jié)構(gòu)化語言來實現(xiàn)，比如 C，但如果想要構(gòu)造具備對象性質(zhì)和特點的數(shù)據(jù)類型，就需要在程序上作更多的努力。當一門語言內(nèi)建 OO 特性，OO 編程開發(fā)就會更加方便高效。另一方面，一門面向?qū)ο蟮恼Z言不一定會強制你寫 OO 方面的程序。例如 C++可以被認為“更好的C”；而 java，則要求萬物皆類，此外還規(guī)定，一個源文件對應一個類定義。然而，在 Python 中，類和 OOP 都不是日常編程所必需的。盡管它從一開始設(shè)計就是面向?qū)ο蟮模⑶医Y(jié)構(gòu)上支持 OOP，但Python 沒有限定或要求你在你的應用中寫 OO 的代碼。OOP 是一門強大的工具，不管你是準備進入，學習，過渡，或是轉(zhuǎn)向 OOP，都可以任意支配。考慮用 OOD 來工作的一個最重要的原因，在于它直接提供建模和解決現(xiàn)實世界問題和情形的途徑。

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類

類是一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，我們可以用它來定義對象，后者把數(shù)據(jù)值和行為特性融合在一起。類是現(xiàn)實世界的抽象的實體以編程形式出現(xiàn)。實例是這些對象的具體化。可以類比一下，類是藍圖或者模型，用來產(chǎn)生真實的物體（實例）。類還可以派生出相似但有差異的子類。編程中類的概念就應用了很多這樣的特征。在 Python 中，類聲明與函數(shù)聲明很相似，頭一行用一個相應的關(guān)鍵字，接下來是一個作為它的定義的代碼體，如下所示：

def functionName(args):     'function documentation string'  #函數(shù)文檔字符串      function_suite  #函數(shù)體 class ClassName(object):     'class documentation string'  #類文檔字符串      class_suite   #類體 

二者都允許你在他們的聲明中創(chuàng)建函數(shù)，閉包或者內(nèi)部函數(shù)（即函數(shù)內(nèi)的函數(shù)），還有在類中定義的方法。最大的不同在于你運行函數(shù)，而類會創(chuàng)建一個對象。類就像一個 Python 容器類型。盡管類是對象（在 Python 中，一切皆對象），但正被定義時，它們還不是對象的實現(xiàn)。

創(chuàng)建類 

Python 類使用 class 關(guān)鍵字來創(chuàng)建。簡單的類的聲明可以是關(guān)鍵字后緊跟類名：

class ClassName(bases):     'class documentation string' #'類文檔字符串'     class_suite #類體 

基類是一個或多個用于繼承的父類的集合；類體由所有聲明語句，類成員定義，數(shù)據(jù)屬性和函數(shù)組成。類通常在一個模塊的頂層進行定義，以便類實例能夠在類所定義的源代碼文件中的任何地方被創(chuàng)建。

聲明與定義
對于 Python 函數(shù)來說，聲明與定義類沒什么區(qū)別，因為他們是同時進行的，定義（類體）緊跟在聲明（含 class 關(guān)鍵字的頭行[header line])和可選的文檔字符串后面。同時，所有的方法也必須同時被定義。如果對 OOP 很熟悉，請注意 Python 并不支持純虛函數(shù)（像 C++）或者抽象方法（如在 JAVA 中），這些都強制程序員在子類中定義方法。作為替代方法，你可以簡單地在基類方法中引發(fā) NotImplementedError 異常，這樣可以獲得類似的效果。

類屬性

屬性就是屬于另一個對象的數(shù)據(jù)或者函數(shù)元素,可以通過我們熟悉的句點屬性標識法來訪問。一些 Python 類型比如復數(shù)有數(shù)據(jù)屬性（實部和虛部），而另外一些，像列表和字典，擁有方法（函數(shù)屬性）。

有關(guān)屬性的一個有趣的地方是，當你正訪問一個屬性時，它同時也是一個對象，擁有它自己的屬性，可以訪問，這導致了一個屬性鏈，比如，myThing,subThing,subSubThing.等等

類的數(shù)據(jù)屬性

數(shù)據(jù)屬性僅僅是所定義的類的變量。它們可以像任何其它變量一樣在類創(chuàng)建后被使用，并且，要么是由類中的方法來更新，要么是在主程序其它什么地方被更新。
這種屬性已為 OO 程序員所熟悉，即靜態(tài)變量，或者是靜態(tài)數(shù)據(jù)。它們表示這些數(shù)據(jù)是與它們所屬的類對象綁定的，不依賴于任何類實例。如果你是一位 Java 或 C++程序員，這種類型的數(shù)據(jù)相當于在一個變量聲明前加上 static 關(guān)鍵字。靜態(tài)成員通常僅用來跟蹤與類相關(guān)的值。

看下面的例子，使用類數(shù)據(jù)屬性(foo):

>>> class c(object):    foo = 100>>> PRint c.foo100>>> c.foo+=1>>> c.foo101

方法 

>>> class MyClass(object):         def myNoActionMethod(self):         pass >>> mc = MyClass() >>> mc.myNoActionMethod()         

任何像函數(shù)一樣對 myNoActionMethod 自身的調(diào)用都將失敗：
>>> myNoActionMethod() Traceback (innermost last):
File "<stdin>", line 1, in ?
myNoActionMethod() NameError: myNoActionMethod

甚至由類對象調(diào)用此方法也失敗了。
>>> MyClass.myNoActionMethod() Traceback (innermost last):
File "<stdin>", line 1, in ?
MyClass.myNoActionMethod()
TypeError: unbound method must be called with class
instance 1st argument

綁定（綁定及非綁定方法）
為與 OOP 慣例保持一致，Python 嚴格要求，沒有實例，方法是不能被調(diào)用的。這種限制即 Python所描述的綁定概念(binding)，在此，方法必須綁定（到一個實例）才能直接被調(diào)用。非綁定的方法可能可以被調(diào)用，但實例對象一定要明確給出，才能確保調(diào)用成功。然而，不管是否綁定，方法都是它所在的類的固有屬性，即使它們幾乎總是通過實例來調(diào)用的。

決定類的屬性 

要知道一個類有哪些屬性，有兩種方法。最簡單的是使用 dir()內(nèi)建函數(shù)。另外是通過訪問類的字典屬性__dict__，這是所有類都具備的特殊屬性之一。

看一下下面的例子：

>>> class myclass(object):    'myclass class definition' #類定義    myVersion = '1.1'          #靜態(tài)數(shù)據(jù)    def showVesion(self):      #方法        print myclass.myVersion        >>> dir(myclass)

運行結(jié)果：

['__class__', '__delattr__', '__dict__', '__doc__', '__format__', '__getattribute__', '__hash__', '__init__', '__module__', '__new__', '__reduce__', '__reduce_ex__', '__repr__', '__setattr__', '__sizeof__', '__str__', '__subclasshook__', '__weakref__', 'myVersion', 'showVesion']

使用：

>>> myclass.__dict__

dict_proxy({'__module__': '__main__', 'showVesion': <function showVesion at 0x0134C9B0>, '__dict__': <attribute '__dict__' of 'myclass' objects>, 'myVersion': '1.1', '__weakref__': <attribute '__weakref__' of 'myclass' objects>, '__doc__': 'myclass class definition'})

從上面可以看到，dir()返回的僅是對象的屬性的一個名字列表，而__dict__返回的是一個字典，它的鍵(keys)是屬性名，鍵值(values)是相應的屬性對象的數(shù)據(jù)值。
結(jié)果還顯示了 MyClass 類中兩個熟悉的屬性，showMyVersion 和 myVersion，以及一些新的屬性。這些屬性，__doc__及__module__，是所有類都具備的特殊類屬性(另外還有__dict__)。。內(nèi)建的 vars()函數(shù)接受類對象作為參數(shù)，返回類的__dict__屬性的內(nèi)容。

特殊的類屬性

對任何類Ｃ，表顯示了類Ｃ的所有特殊屬性：  
C.__name__        類Ｃ的名字（字符串）
C.__doc__         類Ｃ的文檔字符串
C.__bases__       類Ｃ的所有父類構(gòu)成的元組
C.__dict__        類Ｃ的屬性
C.__module__      類Ｃ定義所在的模塊（1.5 版本新增）
C.__class__       實例Ｃ對應的類（僅新式類中）

>>> myclass.__name__'myclass'>>> myclass.__doc__'myclass class definition'>>> myclass.__bases__(<type 'object'>,)>>> print myclass.__dict__{'__module__': '__main__', 'showVesion': <function showVesion at 0x0134C9B0>, '__dict__': <attribute '__dict__' of 'myclass' objects>, 'myVersion': '1.1', '__weakref__': <attribute '__weakref__' of 'myclass' objects>, '__doc__': 'myclass class definition'}>>> myclass.__module__'__main__'>>> myclass.__class__<type 'type'>

實例

如果說類是一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)定義類型，那么實例則聲明了一個這種類型的變量。實例是那些主要用在運行期時的對象，類被實例化得到實例，該實例的類型就是這個被實例化的類。

初始化：通過調(diào)用類對象來創(chuàng)建實例

Python 的方式更加簡單。一旦定義了一個類，創(chuàng)建實例比調(diào)用一個函數(shù)還容易------不費吹灰之力。實例化的實現(xiàn)，可以使用函數(shù)操作符，如下示：

>>> class MyClass(object): # define class 定義類         pass >>> mc = MyClass() # instantiate class 初始化類    

__init__()"構(gòu)造器"方法 

當類被調(diào)用，實例化的第一步是創(chuàng)建實例對象。一旦對象創(chuàng)建了，Python 檢查是否實現(xiàn)了__init__()方法。默認情況下，如果沒有定義（或覆蓋）特殊方法__init__()，對實例不會施加任何特別的操作.任何所需的特定操作，都需要程序員實現(xiàn)__init__()，覆蓋它的默認行為。

如果__init__()沒有實現(xiàn)，則返回它的對象，實例化過程完畢。

如果__init__()已經(jīng)被實現(xiàn)，那么它將被調(diào)用，實例對象作為第一個參數(shù)(self)被傳遞進去，像標準方法調(diào)用一樣。調(diào)用類時，傳進的任何參數(shù)都交給了__init__()。實際中，你可以想像成這樣：把創(chuàng)建實例的調(diào)用當成是對構(gòu)造器的調(diào)用。

__new__()“構(gòu)造器”方法

與__init__()相比，__new__()方法更像一個真正的構(gòu)造器。需要一種途徑來實例化不可變對象，比如，派生字符串，數(shù)字，等等。在這種情況下，解釋器則調(diào)用類的__new__()方法，一個靜態(tài)方法，并且傳入的參數(shù)是在類實例化操作時生成的。__new__()會調(diào)用父類的__new__()來創(chuàng)建對象（向上代理）。__new__()必須返回一個合法的實例。

__del__()"解構(gòu)器"方法 

同樣，有一個相應的特殊解構(gòu)器（destructor）方法名為__del__()。然而，由于 Python 具有垃圾對象回收機制（靠引用計數(shù))，這個函數(shù)要直到該實例對象所有的引用都被清除掉后才會執(zhí)行。Python 中的解構(gòu)器是在實例釋放前提供特殊處理功能的方法，它們通常沒有被實現(xiàn)，因為實例很少被顯式釋放。

注意：Python 沒有提供任何內(nèi)部機制來跟蹤一個類有多少個實例被創(chuàng)建了，或者記錄這些實例是些什么東西。如果需要這些功能，你可以顯式加入一些代碼到類定義或者__init__()和__del__()中去。最好的方式是使用一個靜態(tài)成員來記錄實例的個數(shù)。靠保存它們的引用來跟蹤實例對象是很危險的，因為你必須合理管理這些引用，不然，你的引用可能沒辦法釋放（因為還有其它的引用）！看下面一個例子：

>>> class instCt(object):    count = 0    def __init__(self):        instCt.count += 1    def __del__(self):        instCt.count -= 1    def howMany(self):        return instCt.count    >>> a = instCt()>>> b = instCt()>>> b.howMany()2>>> a.howMany()2>>> del b>>> a.howMany()1>>> del a>>> instCt.count0

實例屬性

設(shè)置實例的屬性可以在實例創(chuàng)建后任意時間進行，也可以在能夠訪問實例的代碼中進行。構(gòu)造器__init()__是設(shè)置這些屬性的關(guān)鍵點之一

能夠在“運行時”創(chuàng)建實例屬性，是 Python 類的優(yōu)秀特性之一，Python 不僅是動態(tài)類型，而且在運行時，允許這些對象屬性的動態(tài)創(chuàng)建。這種特性讓人愛不釋
手。當然，創(chuàng)建這樣的屬性時，必須謹慎。一個缺陷是，屬性在條件語句中創(chuàng)建，如果該條件語句塊并未被執(zhí)行，屬性也就不存在，而你在后面的代碼中試著去訪問這些屬性，就會有錯誤發(fā)生。

默認參數(shù)提供默認的實例安裝
在實際應用中，帶默認參數(shù)的__init__()提供一個有效的方式來初始化實例。在很多情況下，默認值表示設(shè)置實例屬性的最常見的情況，如果提供了默認值，我們就沒必要顯式給構(gòu)造器傳值了。

>> class HotelRoomCalc(object):    'hotel room rate calculate'    def __init__(self, rt, sales = 0.085, rm = 0.1):        '''HotelRoomCalc default arguments:                 sales tax == 8.5% and room tax == 10%'''        self.salesTax = sales        self.roomTax = rm        self.roomRate = rt    def calcTotal(self, days = 1):        'Calculate total: default to daily rate'        daily = round((self.roomRate * 14 * (1+self.roomTax + self.salesTax)),2)        return float(days) * daily>>> sfo = HotelRoomCalc(299)>>> sfo.calcTotal()4960.41>>> sfo.calcTotal(2)9920.82>>> sea = HotelRoomCalc(189, 0.086, 0.085)>>> sea.calcTotal()3098.47>>> sea.calcTotal(4)12393.88

函數(shù)所有的靈活性，比如默認參數(shù)，也可以應用到方法中去。在實例化時，可變長度參數(shù)也是一個好的特性

__init__()應當返回 None
采用函數(shù)操作符調(diào)用類對象會創(chuàng)建一個類實例，也就是說這樣一種調(diào)用過程返回的對象就是實例，下面示例可以看出：

>>> class MyClass(object):    pass>>> mc = MyClass()>>> mc<__main__.MyClass object at 0x0134E610>

如果定義了構(gòu)造器，它不應當返回任何對象，因為實例對象是自動在實例化調(diào)用后返回的。相應地，__init__()就不應當返回任何對象（應當為 None）；否則，就可能出現(xiàn)沖突，因為只能返回實例。試著返回非 None 的任何其它對象都會導致 TypeError 異常：

>>> class MyClass:    def __init__(self):        print 'initialized'        return 1>>> mc = MyClass()initializedTraceback (most recent call last):  File "<pyshell#86>", line 1, in <module>    mc = MyClass()TypeError: __init__() should return None

查看實例屬性 

內(nèi)建函數(shù) dir()可以顯示類屬性，同樣還可以打印所有實例屬性：

>>> c = C()>>> c.foo = 'he'>>> c.bar = 'isa'>>> dir(c)['__class__', '__delattr__', '__dict__', '__doc__', '__format__', '__getattribute__', '__hash__', '__init__', '__module__', '__new__', '__reduce__', '__reduce_ex__', '__repr__', '__setattr__', '__sizeof__', '__str__', '__subclasshook__', '__weakref__', 'bar', 'foo']

與類相似，實例也有一個__dict__特殊屬性（可以調(diào)用 vars()并傳入一個實例來獲取），它是實例屬性構(gòu)成的一個字典：

>>> c.__dict__{'foo': 'he', 'bar': 'isa'}

特殊的實例屬性

實例僅有兩個特殊屬性。對于任意對象I:
I.__class__      實例化 I 的類
I.__dict__       I 的屬性

>>> class C(object):    　　pass>>> c = C()>>> dir(c)['__class__', '__delattr__', '__dict__', '__doc__', '__format__', '__getattribute__', '__hash__', '__init__', '__module__', '__new__', '__reduce__', '__reduce_ex__', '__repr__', '__setattr__', '__sizeof__', '__str__', '__subclasshook__', '__weakref__']>>> c.__dict__{}>>> c.__class__<class '__main__.C'>>>> #可以看到，c還沒有屬性>>> c.foo = 1>>> c.bar = 'ewe'>>> '%d can of %s please' % (c.foo, c.bar)'1 can of ewe please'>>> c.__dict__{'foo': 1, 'bar': 'ewe'}

內(nèi)建類型屬性

內(nèi)建類型也是類，對內(nèi)建類型也可以使用dir()，與任何其它對象一樣，可以得到一個包含它屬性名字的列表：

>>> x = 2 + 2.4j>>> x.__class__<type 'complex'>>>> dir(x)['__abs__', '__add__', '__class__', '__coerce__', '__delattr__', '__div__', '__divmod__', '__doc__', '__eq__', '__float__', '__floordiv__', '__format__', '__ge__', '__getattribute__', '__getnewargs__', '__gt__', '__hash__', '__init__', '__int__', '__le__', '__long__', '__lt__', '__mod__', '__mul__', '__ne__', '__neg__', '__new__', '__nonzero__', '__pos__', '__pow__', '__radd__', '__rdiv__', '__rdivmod__', '__reduce__', '__reduce_ex__', '__repr__', '__rfloordiv__', '__rmod__', '__rmul__', '__rpow__', '__rsub__', '__rtruediv__', '__setattr__', '__sizeof__', '__str__', '__sub__', '__subclasshook__', '__truediv__', 'conjugate', 'imag', 'real']

View Code

試著訪問__dict__會失敗，因為在內(nèi)建類型中，不存在這個屬性

實例屬性 vs 類屬性 

類屬性僅是與類相關(guān)的數(shù)據(jù)值，和實例屬性不同，類屬性和實例無關(guān)。這些值像靜態(tài)成員那樣被引用，即使在多次實例化中調(diào)用類，它們的值都保持不變。不管如何，靜態(tài)成員不會因為實例而改變它們的值，除非實例中顯式改變它們的值。類和實例都是名字空間。類是類屬性的名字空間，實例則是實例屬性的。
關(guān)于類屬性和實例屬性，還有一些方面需要指出。可采用類來訪問類屬性，如果實例沒有同名的屬性的話，你也可以用實例來訪問。

訪問類屬性
類屬性可通過類或?qū)嵗齺碓L問。下面的示例中，類 C 在創(chuàng)建時，帶一個 version 屬性，這樣通過類對象來訪問它是很自然的了，比如，C.version

>>> class C(object):    version = 2>>> c = C()>>> C.version2>>> c.version2>>> C.version += 2>>> C.version4>>> c.version4

從實例中訪問類屬性須謹慎

與通常 Python 變量一樣，任何對實例屬性的賦值都會創(chuàng)建一個實例屬性（如果不存在的話）并且對其賦值。如果類屬性中存在同名的屬性，副作用即產(chǎn)生。

>>> class Foo(object):    x = 1>>> foo =Foo()>>> foo.x1>>> foo.x = 2>>> Foo.x1

使用del后

>>> del foo.x>>> foo.x1

靜態(tài)成員，如其名所言，任憑整個實例（及其屬性）的如何進展，它都不理不采（因此獨立于實例）。同時，當一個實例在類屬性被修改后才創(chuàng)建，那么更新的值就將生效。類屬性的修改會影響到所有的實例：

>>> class C(object):    spam = 11    >>> c1 = C()>>> c1.spam11>>> C.spam += 2>>> C.spam13>>> c1.spam13>>> c2 = C()>>> c2.spam13>>> del c1>>> C.spam += 3>>> c2.spam16

正如上面所看到的那樣，使用實例屬性來試著修改類屬性是很危險的。原因在于實例擁有它們自已的屬性集，在 Python 中沒有明確的方法來指示你想要修改同名的類屬性，修改類屬性需要使用類名，而不是實例名。

靜態(tài)方法和類方法

靜態(tài)方法和類方法在 Python2.2 中引入。經(jīng)典類及新式(new-style)類中都可以使用它。一對內(nèi)建函數(shù)被引入,用于將作為類定義的一部分的某一方法聲明“標記”(tag)，“強制類型轉(zhuǎn)換”(cast)或者“轉(zhuǎn)換”(convert)為這兩種類型的方法之一。

現(xiàn)在讓我們看一下在經(jīng)典類中創(chuàng)建靜態(tài)方法和類方法的一些例子:

>>> class TestStaticMethod:    def foo():        print 'calling static method foo()'    foo = staticmethod(foo)>>> class TestClassMethod:    def foo(cls):        print 'calling class method foo()'        print 'foo() is part of class:', cls.__name__    foo = classmethod(foo)

對應的內(nèi)建函數(shù)被轉(zhuǎn)換成它們相應的類型，并且重新賦值給了相同的變量名。如果沒有調(diào)用這兩個函數(shù)，二者都會在 Python 編譯器中產(chǎn)生錯誤，顯示需要帶 self 的常規(guī)方法聲明。

>>> tsm = TestStaticMethod()>>> TestStaticMethod.foo()calling static method foo()>>> tsm.foo()calling static method foo()>>> tcm = TestClassMethod()>>> TestClassMethod.foo()calling class method foo()foo() is part of class: TestClassMethod>>> tcm.foo()calling class method foo()foo() is part of class: TestClassMethod

使用函數(shù)修飾符:

在 Python2.4 中加入的新特征。你可以用它把一個函數(shù)應用到另個函數(shù)對象上, 而且新函數(shù)對象依然綁定在原來的變量。我們正是需要它來整理語法。通過使用 decorators，我們可以避免像上面那樣的重新賦值：

>>> class TestStaticMethod:    @staticmethod    def foo():        print 'calling static method foo()'>>> class TestClassMethod:    @classmethod    def foo(cls):        print 'calling class method foo()'        print 'foo() is part of class:', cls.__name__