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每天5分钟玩转Python(21) - 类和实例

面向对象编程(OOP)跟面向过程编程是两种程序设计思想,OOP将计算机程序视为一组对象的集合, 这些对象直接可通过发送消息来通信,程序执行的就是这一系列的消息。而面向过程将程序视为一组命令或函数集合, 函数又划分为多个子函数以降低系统复杂度。

Python既支持面向过程编程,又支持面向对象编程。封装、继承和多态是面向对象编程的三大特点。 面向过程就是以函数为中心的编程,这个在前面已经讲过,从这篇开始正式讲解Python面向对象编程。

类和实例

面向对象编程中最重要的两个概念是类(Class)和实例(Instance),实例有时候也可称为对象(Object)。 由于实例这个词更能体现其本质含义,后面我都用实例(Instance)来表述。类就是一个抽象模板, 而实例是这个抽象模板的具体实现,这个就是为了模拟现实世界的,比较好理解。比如手机是一个类, 而在双十一抢购的某一个华为P30手机就是一个手机的实例。

我们以手机为例子来说明一下类和实例的使用。在Python中,定义类是通过class关键字:

class Phone(object):
    pass

这里定义了一个Phone类,从object继承,继承的概念后面会讲。

类的属性

前面讲过类的本质就是一个抽象模板,所以我们可以在这个模板中定义类必须有的属性。 比如手机会有品牌、型号、重量、机身颜色等属性。可以通过一个特殊的初始化方法__init__来讲这些属性绑定上去:

class Phone(object):
    def __init__(self, brand, model, weight, color):
        self.brand = brand
        self.model = model
        self.weight = weight
        self.color = color

注意到__init__方法的第一个参数永远是self,代表的是实例本身。

通过调用构造函数,传入必要的参数,就能初始化一个手机实例出来:

phone = Phone('Huawei', 'P30', '174.00g', '幻影蓝')

注意调用类的实例化方法的时候,不需要传递第一个self参数。

类的方法

之前讲过OOP中程序执行就是通过实例间发送消息来实现的,而发送消息就是调用实例的方法。 比如我们在Phone这个类中定义一个展示手机颜色的方法:

class Phone(object):
    def __init__(self, brand, model, weight, color):
        self.brand = brand
        self.model = model
        self.weight = weight
        self.color = color

    def print_color(self):
        print('color is {}'.format(self.color))

测试一下这个方法:

phone = Phone('Huawei', 'P30', '174.00g', '幻影蓝')
phone.print_color()

注意方法调用也不需要传递第一个self参数。

这样做的好处是我们只需要给这个类提供初始化的属性值,至于打印颜色是如何打印的客户端不需要关注里面的细节。 这就是面向对象中的封装。可以根据需要为类增加多个方法,完成不同的功能。

访问限制

虽说我们通过方法将内部的实现细节隐藏起来,但是外部代码可以直接修改实例的属性值。比如上面的weight、color等。

phone = Phone('Huawei', 'P30', '174.00g', '幻影蓝')
phone.color = 'blue'

有时候我并不想外部直接访问我的属性,只能通过方法来执行修改动作。这样我就能在方法中控制外部对类的操作,实现可控。

我们可以将实例的变量前面加两个下划线__。在python中如果遇到变量以__开头,则认为是私有变量。只能内部访问到。

class Phone(object):
    def __init__(self, brand, model, weight, color):
        self.__brand = brand
        self.__model = model
        self.__weight = weight
        self.__color = color

    def print_color(self):
        print('color is {}'.format(self.__color))

phone = Phone('Huawei', 'P30', '174.00g', '幻影蓝')
phone.print_color()
print(phone.__color)

运行后报错:

AttributeError: 'Phone' object has no attribute '__color'

如果想让外部访问/修改私有属性,则可以增加响应的方法:

class Phone(object):
    # ...前面省略

    def get_color(self):
        return self.__color

    def set_color(self, color):
        self.__color = color

还有一点要注意,在python中有很多内置的变量或方法名是同时以双下划线开头和结尾,比如上面的__init__, 所以我们定义的私有变量名称不要同时以双下划线开头和结尾。

是否我定了一个私有变量__color就一定不能直接访问了呢?答案是还可以访问, 只不过访问的方式变成phone._Phone__color。就是在变量前面加上下划线和类名称。虽然你可以这样做, 但是强烈建议你不要去搞事情。Python本身不会限制你做坏事,一切得靠自觉。