把一组数据结构和处理它们的方法组成对象(object),把相同行为的对象归纳为类(class),通过类的封装(encapsulation)隐藏内部细节,通过继承(inheritance)实现类的特化(specialization)和泛化(generalization),通过多态(polymorphism)实现基于对象类型的动态分派。
程序是指令的集合:我们在程序中书写的语句在执行时会变成一条或多条指令然后由CPU去执行。
为了简化程序的设计,我们引入了函数的概念,把相对独立且经常重复使用的代码放置到函数中,在需要使用这些功能的时候只要调用函数即可;如果一个函数的功能过域复杂和臃肿,我们又可以进一步将函数继续切分为子函数还降低系统的复杂性。所谓编程就是程序员按照计算机的工作方式控制计算机完成各种任务。但是,计算机的工作方式与正常人类的思维模式是不同的,如果编程就碧血抛弃人类正常的思维方式去迎合计算机,编程的乐趣就少了很多,“每个人都应该学习编程”这样的豪言壮语就只能说说而已。实际最重要的原因是当我们需要开发一个复杂的系统时,代码的复杂性会让开发和维护工作都变得举步维艰,所以在上世纪60年代末期,“软件危机”、“软件工程”等一系列的概念开始出现。
简单的说,类是对象的蓝图和模板,而对象是类的实例。这个解释虽然有点像用概念在解释概念,但是从这句话我们至少可以看出,类是抽象的概念,而对象是具体的东西。在面向对象编程的世界中,一切皆为对象,对象都有属性和行为,每个对象都是独一无二的,而且对象一定属于某个类(型)。当我们把一大堆拥有共同特征的对象的静态特征(属性)和动态特征(行为)都抽取出来后,就可以定义出一个叫做“类”的东西。
定义类
class Student(object): # __init__是一个特殊方法用于在创建对象时进行初始化操作 # 通过这个方法我们可以为学生对象绑定name和age两个属性 def __init__(self, name, age): self.name = name self.age = age def study(self, course_name): print('%s正在学习%s.' % (self.name, course_name)) # PEP 8要求标识符的名字用全小写多个单词用下划线连接 # 但是部分程序员和公司更倾向于使用驼峰命名法(驼峰标识) def watch_movie(self): if self.age < 18: print('%s只能观看《熊出没》.' % self.name) else: print('%s正在观看岛国爱情大电影.' % self.name)
创建和使用对象
当我们定义好一个类之后,可以通过下面的方式来创建对象并给对象发消息。
def main(): # 创建学生对象并指定姓名和年龄 stu1 = Student('骆昊', 38) # 给对象发study消息 stu1.study('Python程序设计') # 给对象发watch_av消息 stu1.watch_movie() stu2 = Student('王大锤', 15) stu2.study('思想品德') stu2.watch_movie() if __name__ == '__main__': main()
访问可见性
Student
对象绑定的name
和age
属性到底具有怎样的访问权限(也称为可见性)。因为在很多面向对象编程语言中,我们通常会将对象的属性设置为私有的(private)或受保护的(protected),简单的说就是不允许外界访问,而对象的方法通常都是公开的(public),因为公开的方法就是对象能够接受的消息。在Python中,属性和方法的访问权限只有两种,也就是公开的和私有的,如果希望属性是私有的,在给属性命名时可以用两个下划线作为开头,下面的代码可以验证这一点。
class Test: def __init__(self, foo): self.__foo = foo def __bar(self): print(self.__foo) print('__bar') def main(): test = Test('hello') #报错信息 # AttributeError: 'Test' object has no attribute '__bar' test.__bar() #错误信息 # AttributeError: 'Test' object has no attribute '__foo' print(test.__foo) if __name__ == "__main__": main()
但是,Python并没有从语法上严格保证私有属性或方法的私密性,它只是给私有的属性和方法换了一个名字来“妨碍”对它们的访问,事实上如果你知道更换名字的规则仍然可以访问到它们,下面的代码就可以验证这一点。之所以这样设定,可以用这样一句名言加以解释,就是“We are all consenting adults here”。因为绝大多数程序员都认为开放比封闭要好,而且程序员要自己为自己的行为负责。
class Test: def __init__(self, foo): self.__foo = foo def __bar(self): print(self.__foo) print('__bar') def main(): test = Test('hello') test._Test__bar() print(test._Test__foo) if __name__ == "__main__": main()
《Python - 那些年我们踩过的那些坑》文章中的讲解。
面向对象的支柱
面向对象有三大支柱:封装、继承和多态。后面两个概念在下一个章节中进行详细的说明,这里我们先说一下什么是封装。我自己对封装的理解是“隐藏一切可以隐藏的实现细节,只向外界暴露(提供)简单的编程接口”。我们在类中定义的方法其实就是把数据和对数据的操作封装起来了,在我们创建了对象之后,只需要给对象发送一个消息(调用方法)就可以执行方法中的代码,也就是说我们只需要知道方法的名字和传入的参数(方法的外部视图),而不需要知道方法内部的实现细节(方法的内部视图)。
def main(): # 创建学生对象并指定姓名和年龄 stu1 = Student('骆昊', 38) # 给对象发study消息 stu1.study('Python程序设计') # 给对象发watch_av消息 stu1.watch_movie() stu2 = Student('王大锤', 15) stu2.study('思想品德') stu2.watch_movie()
if __name__ == '__main__': main()