面向對象編程（OOP） · JavaBeginnersTutorial 中文系列教程

# 面向對象編程（OOP） > 原文： [https://javabeginnerstutorial.com/python-tutorial/object-oriented-programming-oop/](https://javabeginnerstutorial.com/python-tutorial/object-oriented-programming-oop/) 現在，我們進行了面向對象的編程。曾經有過這樣一種炒作：每種語言都是圍繞對象設計的，而 Python 開發人員 Guido van Rossum 認為“為什么不呢？” 并添加了類以支持面向對象的開發。一些 python 傳福音者認為這是一個錯誤的決定，有些認為這是一個好方法…… 面向對象是一個大話題。可以寫一本關于它的書，但我會堅持在文章的狹小范圍內。或最多有兩篇有關 OO 的常規文章和 Python 中的 OO 文章。 ## 一般的面向對象面向對象技術大約在 60 年代后期，但直到 90 年代初才在開發人員中獲得了發展空間。我們將學習以下四個主要原則： * 封裝 * 數據抽象 * 繼承 * 多態如果我想模擬現實生活，我會說 OO 就像一家餐館。您可以有兩種類型：一種可以在柜臺上找到食物，也可以用食物自助服務。另一個是您進餐的地方，它是由專業服務準備并帶給您的。帶有自助服務的第一個版本是命令式語言使用的東西（例如 C 或簡單的 Python 腳本），在這里每個人都可以訪問所有內容，并且他們可以使用他們想要的東西。在這種情況下，有時會將碗碟留在桌子上，因為帶回碗碟是客戶的工作。第二個版本是 OO。在那里您可以封裝功能，并且只能訪問那些公開可用的部分。如果您已經使用 Java 或 C++ 開發過，您可能會知道公開，受保護和私有訪問的概念。在這種情況下，通過員工來獲取食物并帶回餐具。他們知道從何處，何處放東西可以得到什么，而最終用戶并不需要了解一切。如果我們回頭看面向對象，那么我們可以說一類是一個對象的定義，一個對象是指定類的實例。一個類定義了未來對象具有的屬性和函數，以及該語言是否使用訪問限制，您可以在類定義中告訴公眾可以訪問哪些部分，該類的擴展還是僅內部使用。現在是時候深入研究 OOP 的四大原則了。 ### 封裝封裝是指將數據和函數打包到單個組件中。但是，在我們的情況下，進入一類，其他編程語言支持其他替代方法。該類的函數將根據存儲在該類的字段中的數據進行操作。在某些編程語言中，封裝用于隱藏信息，或更準確地說：限制對數據和函數的訪問。這些語言包括 C++ 和 Java，例如，您可以在其中使用`private`，`protected`和`public`來限制對字段和方法的訪問。但是在 Python 中沒有這樣的限制級別。您可以訪問類的每個字段和函數。但是，有一個約定沒有寫下來，但是每個 Python 開發人員都知道并且應該知道：名稱以雙下劃線（`__`）開頭的類（字段和函數）的成員應視為私有的，不應調用或訪問。 ### 數據抽象數據抽象強制將類型的抽象屬性與實現細節之間的清晰區分。抽象屬性是那些使用此數據類型對客戶端可見的屬性（在我們的情況下為類，在其他編程語言中為接口定義），并且實現對客戶端隱藏并為私有。而且由于實現是私有的，因此可以隨時間更改（例如，使代碼更快），并且客戶端不會注意到此更改，因為抽象保持不變。好吧，在 Python 中，沒有什么比其他 OO 語言的接口更好。您只有一個類，這個類有它的字段和功能。當然，您可以具有一個“公開”函數作為外部代碼的接口，以及一個或多個實現該“公開”函數的邏輯的“私有”函數。但這不是真正的抽象。但是，Python 知道用于只讀字段的解決方案，這些字段是通過所謂的“獲取器”方法即時計算的。當然，對于讀寫字段，Python 也使我們也可以使用“設置器”方法。我們將在后面看到這兩個示例。 ### 繼承繼承是 OOP 的一項關鍵功能，其中一個類基于另一類的模板/實現（從該類繼承）。這是一種代碼重用的基本方法，您可以將子類之間的通用函數和信息封裝到一個基類中。繼承模型有不同類型，但是最常見的兩種是*單繼承*和*多繼承*。 Python 使用**多重繼承**，這意味著一個類可以根據需要擴展任意多個類。繼承通常與*對象組成*混淆。有時，新的開發人員會嘗試解決繼承的所有問題，即使繼承應該是對象組合。對象組合意味著您擁有另一個類的實例的屬性，但是您的類沒有擴展它。如果您不知道需要哪一個，請記住以下簡單的解決方案：繼承是 **is-a** 關系，意思是*汽車是車輛*。對象組成是**與**的關系，意味著*汽車具有車輪*（或至少汽車具有車輪）。 ### 多態在 OOP 中，多態是為多個類型提供單個接口。在 Python 中，這意味著您希望將超類作為參數（例如，執行`isinstance()`檢查）并在對象上調用該超類的通用方法。現在，通過多態，將在所使用的子類中執行該方法的實際實現。 ```py >>> class Animal: ... def sound(self): ... raise NotImplementedError ... >>> class Dog: ... def sound(self): ... print('woof') ... >>> class Dog(Animal): ... def sound(self): ... print('woof') ... >>> class Cat(Animal): ... def sound(self): ... print('meow') ... >>> def animal_sound(animal): ... if isinstance(animal, Animal): ... animal.sound() ... else: ... print("Not an animal, do not know how to make it sound") ... >>> cat = Cat() >>> dog = Dog() >>> animal_sound(dog) woof >>> animal_sound(cat) meow ``` 如您在上面的示例中所看到的，`animal_sound`函數驗證該參數是`Animal`，然后調用該特定動物的`sound`方法。 ## 什么時候使用 OO？自然，OO 不是萬能的油。因此，在開發時應考慮使用 OOP。在本節中，我將更深入地探討何時應用本章的原理和技術。確定何時使用面向對象的編程并不容易。我們必須記住，對象具有數據**和**行為，這使事情變得復雜。這就是為什么許多 Python 開發人員使用簡單的數據結構（列表，集合，字典）和簡單的函數的原因，除非確實需要額外的層抽象（我也是）。現在，如果我們看到使用相同數據集調用函數，則可以考慮將數據封裝到一個類中，然后將這些函數添加為類函數以表示行為。一個簡單的示例就是幾何圖形之外的東西。在那里，您使用一個 2 元組（一對）來存儲點。點列表代表一個形狀（多邊形）。因此，您首先要定義一個列表，其中包含一些表示點的對： ```py triangle = [(2,3), (5,7), (0,0)] ``` 現在，如果您要計算該三角形的周長，可以編寫一個如下所示的函數： ```py import math def perimeter(points): perimeter = 0 points_extended = points + [points[0]] for i in range(len(points)): perimeter += math.sqrt((points_extended[i][0] - points_extended[i+1][0])**2 + (points_extended[i][1] - points_extended[i+1][1])**2) return perimeter ``` 到達這一點之后，您可能會感覺到有一個對象封裝了三角形的所有點（數據）和周長函數（行為）。如果您想得更多，可以將三角形點的 x 和 y 坐標封裝到另一個對象中，然后將兩個點的距離計算添加到該對象中。 Python 中有一些類可用于此封裝。在下一篇文章中，我將深入探討 Python 定義和使用對象（類）的方式，并且我必須事先告訴您還有許多您無法想象的方式。