Python系列：面向对象“类”之封装、继承、多态

今天就带着大家开始我们——Python学习的第二十课，Python基础之封装、继承、多态。

到这里关于类的基础知识，我们都已经讲完了。今天讲述类的最后一个知识点，也是很重要的一个知识点。类的封装、继承和多态。

1. 封装

1.1 封装性

封装就是隐藏底层的实现细节，只提供公有的接口供外界访问， 这样当底层实现细节改变的时候，就不会对外界造成影响。

1.2 私有属性

在类的设计角度，我们可以将属性或方法（类的成员）定义为私有，来实现封装。

私有成员只能在定义类的内部进行访问，在类外是无法进行访问的。

私有成员的定义方式：以_进行开头，但是不能以两个或多个进行结尾。

class Computer:
    def __init__(self,cpu):
        self.cpu = cpu
        # 私有属性（私有的实例属性）
        self.__memory = 1024
        # 在定义私有属性“类的内部”，可以访问私有成员
        #print(self.__memory)
c = Computer("某cpu")
c.__memory  # 可以发现私有属性不能够在外部直接访问

结果如下：

class Computer:
    def __init__(self,cpu):
        self.cpu = cpu
        # 私有属性（私有的实例属性）
        self.__memory = 1024
        # 在定义私有属性“类的内部”，可以访问私有成员
        print(self.__memory)
    def x(self):
        pass
    
    # 如果想要采用公有的方法（在类的外部），访问私有属性。需要额外定义两个方法
    def set_memory(self,memory):
        self.__memory = memory
    def get_memory(self):
        return self.__memory
    
c = Computer("某cpu")
c.get_memory()

c.set_memory(2048)
c.get_memory()

结果如下：

为什么非要定义为：私有属性呢？定义为一般的实例属性不是也可以吗？

原因在于：定义为私有属性后。当我们以后需要对类中某属性做出修改时，只需要在内部修改，而不会对外部的使用者，产生影响。

假如不将memory定义为私有属性，将会是以下这样：

假如说，由于某种业务要求，需要将memory改为memory2，那么，我们不仅需要在内部进行修改。同时外部调用者也需要进行修改。假如你有很多粉丝使用这个，估计都会骂你（假如代码中有很多行都需要将memory改为memory2）

其实，私有属性也并非真正的私有。只是将名称进行了一下伪装而已。

伪装成了：类名_私有属性的名称

这就意味着，在类的外部，我们可以通过真实名称对私有属性进行访问。

但是，不建议这么做。伪装就是为了保证封装性，而你非要去捅破。

class Computer:
    def __init__(self,cpu):
        self.cpu = cpu
        self.__memory = 1024
c = Computer("某cpu")
c.__memory  

c._Computer__memory  # 切记不要这么做。这样做破坏了封装性

结果如下：

2. 继承

2.1 继承之前

class PythonTeacher:
    def __init__(self,name,group):
        self.name = name
        self.group = group
        
    def introcude(self):
        print(f"我的名字是{self.name},所在小组是{self.group}")
    
    def teach(self):
        print("打开pycharm")
        print("输入代码")
        print("知识点讲解")
        
class JaVaTeacher:
    def __init__(self,name,group):
        self.name = name
        self.group = group
        
    def introcude(self):
        print(f"我的名字是{self.name},所在小组是{self.group}")
        
    def teach(self):
        print("打开eslipse")
        print("输入代码")
        print("知识点讲解")

2.2 实现继承

继承体现的是一般与特殊的关系。如果两个类A与B，A（苹果）是一种特殊的B（水果），则我们就称A继承了B，A就是子类，B就是父类。

子类一旦继承了父类，子类就会成为一种特殊的父类，子类就会具备父类的一切特征。因此，父类能够做的事情，子类也可以做到。

子类继承了父类，子类就会继承父类中定义的成员，就好象子类中自己定义了一样。

class Fruit:
    def show(self):
        print("水果")
# 继承，在定义类时，给出继承的父类
class Apple(Fruit):
    pass
f = Fruit()
f.show()

a = Apple()
a.show()

结果如下：

定义类时，若没有显示的继承任何类，则表明继承object类，object是python中最根层次的类。

我们可以将公共的功能提取出来，放入父类中。然后使用每一个子类去继承父类。这样，就无需将这些公共的功能分别放在子类中实现。从而避免了代码的重复性。

子类继承父类，子类可以吸收“父类的功能”，此外，子类还可以增加自己特有的功能。如果父类的功能对于子类来说不适用，子类就可以改造（重写）父类中的功能。

class Bird:
    def fly(self):
        print("鸟飞")
    
    def describe(self):
        print("有羽毛，无牙齿，蛋生")

class Ostrich(Bird):
    # 父类中的fly功能，不适合鸵鸟。因此，子类需要对父类的功能进行修改
    def fly(self):
        print("不会飞")
    
    # 子类增加自己特有的功能
    def run(self):
        print("高速奔跑")

c = Ostrich()
c.fly(),c.describe(),c.run()

结果如下：

2.3 成员继承

子类可以继承父类中定义的：类属性、实例属性；类方法、实例方法；静态方法。

class Father:
    class_attr = 1
    
    def __init__(self):
        self.instance_attr = 2 
    
    def instance_method(self):
        pass
    
    @classmethod
    def class_method(cls):
        pass
    
    @staticmethod
    def static_method():
        pass
    
class Son(Father):
    pass

s = Son()

然后子类就可以调用父类的类属性、实例属性；类方法、实例方法；静态方法。

对于父类中的实例属性，我们需要留意。如果子类中定义了自己的init方法，则不会调用父类的init方法。因此，父类方法中绑定的实例属性，就不会绑定到子类对象上，也就是说父类的实力属性，子类不会得到继承。

class Father:
    class_attr = 1
    
    def __init__(self):
        self.instance_attr = 2 
    
    def instance_method(self):
        pass
    
    @classmethod
    def class_method(cls):
        pass
    
    @staticmethod
    def static_method():
        pass
    
class Son(Father):
    def __init__(self):
        pass

so = Son()
so.instance_attr

结果如下：

有时候，父类的初始化，可能"并不完全适合于"子类。这是，子类需要定义自己的init方法。

"并不完全适合于"指的是：父类中，有的实例属性适合雨子类，有的不适合于子类。子类中既要定义自己的init方法，又想使用父类中部分实例属性，那么该怎么做呢？

class Person():
    delf __init__(self,name,age):
        self.name = name
        self.age = age

class Student(Person):
     delf __init__(self,name,age，id):
        self.name = name
        self.age = age
        self.id = id
 # 父类的初始化不完全适合于子类，但是，也没有完全不适合于子类   

整改：在子类的init方法中，去调用父类的init方法，这样可以"避免代码重复"。

super()方法登场

class Person():
    def __init__(self,name,age):
        self.name = name
        self.age = age
        
class Student(Person):
     def __init__(self,name,age,id):
        # 调用父类的__init__方法
        super().__init__(name,age)  # 调用父类的__init__方法
        self.id = id

s = Student("郭卫华",27,2017011)
s.name,s.age,s.id

结果如下：

2.4 私有属性的继承

实际上，私有属性也是可以被子类继承的。只不过，子类继承的不是私有属性本来的名字，而是私有属性伪装后的名字。

虽然子类可以继承并访问父类的私有属性，但是不建议这么做。既然是私有的，肯定是不愿意我们去访问的。

class Father: 
    def __m(self):
        print("私有方法")
    
class Son(Father):
    def p(self):
        # 通过伪装之后的名字，进行访问
        self._Father__m()

s = Son()
s.p()

结果如下：

2.5 两个关于继承的内建函数

① isinstance(参数一,参数二)

• 第一个参数：对象；
• 第二个参数：类型；
• 含义：判断第一个指定的参数指定的"对象"，是否是第二个参数的指定类型（包括其父类性）；

class Father: 
    pass
    
class Son(Father):
    pass

f = Father()
s = Son()

来检测一下：

② issubclass()

• 第一个参数：类型；
• 第二个参数：类型；
• 含义：判断第一个指定的参数类型，是否是第二个参数的指定类型（或者是其子类型）；

class Father: 
    pass
    
class Son(Father):
    pass

f = Father()
s = Son()

再来检测一下：

2.6 重写

当父类中的成员，对子类不完全适用时，子类就可以重新定义该成员。

class Bird:
    def fly(self):
        print("鸟飞")

class Ostrich(Bird):
    # 父类中的fly功能，不适合鸵鸟。因此，子类需要对父类的功能进行修改
    def fly(self):
        print("不会飞")
    
    # 子类增加自己特有的功能
    def run(self):
        print("高速奔跑")

o = Ostrich()
o.fly()

结果：不会飞

class Bird:
    def fly(self):
        print("鸟飞")

class Ostrich(Bird):
    # 父类中的fly功能，不适合鸵鸟。因此，子类需要对父类的功能进行修改
    def fly(self):
        # 通过super()方法，可以实现对父类中同名方法的访问
        super().fly()   # super()既可以调用父类中的私有属性。也可以调用父类中的方法
        print("不会飞")

o = Ostrich()
o.fly()

结果如下：

2.6 多重继承

python中，一个子类可以继承多个父类。多个父类的成员，都可以被子类所继承。继承多个父类使用 , 分割。

class Rectangle:
    def area(self):
        print("矩形求面积")
        
class Diamond:
    def area(self):
        print("菱形求面积")
        
class Square(Rectangle,Diamond): #总是按照这里的先后顺序，一一继承
    def t(self):
        self.area()

s = Square()
s.t()

结果如下：

class Rectangle:
    def area(self):
        print("矩形求面积")
        
class Diamond:
    def area(self):
        print("菱形求面积")
        
class Square(Diamond,Rectangle): #总是按照这里的先后顺序，一一继承
    def t(self):
        self.area()

s = Square()
s.t()

结果如下：

多继承： 按照继承原则，每个父类看作一个分支。按照顺序进行查找，深度优先。但是有一个原则：子类一定会在父类之前被搜索。

class Teacher:
    def __init__(self,name,group):
        self.name = name
        self.group = group
    
    def introcude(self):
        print(f"我的名字是{self.name},所在小组是{self.group}")
      
    def teach(self):
        print("输入代码")
        print("知识点讲解")

class PythonTeacher(Teacher):
    def __init__(self,name,group):
        super().__init__(name,group)
    def teach(self):
        print("打开pycharm")
        super().teach()
        
class JaVaTeacher(Teacher):
    def __init__(self,name,group):
        super().__init__(name,group) 
    def teach(self):
        print("打开eslipse")
        super().teach()

p = PythonTeacher("郭卫华",10)
p.introcude(),p.teach()

结果如下：

j = JaVaTeacher("黄总",666)
j.group,j.teach()

结果如下：

3. 多态

这个在python中基本体现不出来，知道面向对象有多态这个特性就行了。