了解Python中的类

Python中的类（Class）概念

类是Python面向对象编程的核心概念，它是对现实世界中事物的抽象，将数据（属性）和操作数据的方法（行为）封装在一起。

1. 什么是类，什么是对象？

• 类（Class）：是创建对象的蓝图或模板，定义了对象的属性和方法。（通俗来讲就是：将现实中的事物的某些特点抽离出来，形成一个描述这个事物的概念，这就叫类）
• 对象（Object）：是类的实例，具有类定义的属性和方法。（通俗来讲就是：通过类来具体的描述出一个事物，这个事物就是对象。）

3. 类的定义
   类是由类属性、实例属性、实例方法、静态方法、类方法等等组成的。

• 类属性：从事物中抽离的一些特征在class类中被叫做类属性。即，直接在类中定义的变量，所有的实例共有的属性。
• 实例属性：在构造方法（_ _ init_ _）中定义的属性，每个实例特有的属性，可以通过 self.属性名 进行反复调用。
• 实例方法：定义在类中的函数，包含self。一般通过变量.实例方法进行调用。
• 静态方法：定义在类中的函数，但是需要使用@staticmethod修饰器进行修饰的方法。一般通过类.方法进行调用
• 类方法：定义在类中的方法，但需要使用修饰器@classmethod进行修饰的方法，自带class参数。一般通过类.方法进行调用
  定义类和实例化类的示例：

# 在Python中需要使用关键字class来定义一个类，以下这个类的类名就叫Dog
class Dog:

	# 定义一个构造方法
    def __init__(self, name, breed):
        self.name = name 	# 实例属性
        self.breed = breed
    
    # 定义一个实例方法
    def speak(self):
        return f"{self.name} 汪汪叫!"

# 创建对象（实例化）
dog1 = Dog("阿黄", "金毛")
dog2 = Dog("小黑", "拉布拉多")

print(dog1.speak())  # 输出: 阿黄 汪汪叫!
print(dog2.speak())  # 输出: 小黑 汪汪叫!

• 使用静态方法修饰器和类方法修饰器的示例：

class MyClass:
    def instance_method(self):
        """实例方法，可以访问实例和类属性"""
        return f"实例方法: {self}"
    
    @classmethod
    def class_method(cls):
        """类方法，可以访问类属性"""
        return f"类方法: {cls}"
    
    @staticmethod
    def static_method():
        """静态方法，不能访问类或实例属性"""
        return "静态方法"

obj = MyClass() 				# 类的实例化
print(obj.instance_method())  # 调用实例方法
print(MyClass.class_method())  # 调用类方法
print(MyClass.static_method())  # 调用静态方法

3. 类的三大特性

• 封装（Encapsulation）
  将数据和对数据的操作封装在一起，隐藏内部实现细节（直接调用方法不会直接访问到其内部的属性）：

class BankAccount:
    def __init__(self, owner, balance=0):
        self._owner = owner       # 受保护属性
        self.__balance = balance  # 私有属性
    
    def deposit(self, amount):
        """存款方法"""
        if amount > 0:
            self.__balance += amount
            return True
        return False
    
    def get_balance(self):
        """获取余额"""
        return self.__balance

account = BankAccount("张三")
account.deposit(1000)
print(account.get_balance())  # 输出: 1000

• 继承（Inheritance）
  子类继承父类的属性和方法：

# Animal是cat 类的父类
class Animal:
    def __init__(self, name):
        self.name = name
    
    def speak(self):
        return "动物声音"
# cat就属于Animal的子类
class Cat(Animal):
    def speak(self):
        return "喵喵!"

cat = Cat("小花")
# 如果在cat中没有重写speak方法的话，那么会输出：动物声音
print(cat.speak())  # 输出: 喵喵!

• 多态（Polymorphism）

多态就是：即便不知道变量所引用的对象到底是什么类型，但仍然可以通过这个变量调用对象的方法。即不同类的对象对同一方法调用做出不同响应：

class Dog:
    def speak(self):
        return "汪汪!"

class Cat:
    def speak(self):
        return "喵喵!"

def animal_sound(animal):
    print(animal.speak())

dog = Dog()
cat = Cat()

animal_sound(dog)  # 输出: 汪汪!
animal_sound(cat)  # 输出: 喵喵!

4. Python类中的一些特殊方法
   Python类可以通过特殊方法实现各种功能：

class Vector:
    def __init__(self, x, y):
        self.x = x
        self.y = y
    
    def __add__(self, other):
        """定义加法行为"""
        return Vector(self.x + other.x, self.y + other.y)
    
    def __str__(self):
        """定义打印行为"""
        return f"Vector({self.x}, {self.y})"

v1 = Vector(1, 2)
v2 = Vector(3, 4)
print(v1 + v2)  # 输出: Vector(4, 6)

5. 在自己编写类的时候需要注意的事项：

• 遵循单一职责原则：一个类只负责一项功能
• 优先使用组合而非继承：除非确实是"is-a"关系
• 合理使用访问控制：保护内部实现细节
• 适当使用属性装饰器：控制属性访问
• 为类和方法添加文档字符串：提高代码可读性

总结：Python的类机制提供了强大的面向对象编程能力，理解并合理使用类在编写程序的过程中会减少很多不必要的代码，减少运行所花费的时间。