第三模块 面向对象&网络&并发编程
- 面向对象基础
- 1. 初识面向对象
- 1.1 对象和self
- 1.2 常见成员
- 1.3 应用示例
- 2. 三大特性
- 2.1 封装
- 2.2 继承
- 练习题
- 2.3 多态
- 3. 扩展：再看数据类型
- 总结
- 作业
从今天开始，我们将进入系列课程第3个模块的的学习，此模块包含如下三大部分知识：
-
面向对象，Python中支持两种编程方式来写代码，分别是：
函数式编程、面向对象式编程。-
函数式
# 定义函数，在函数中实现功能 def func(): print("一个NB的功能") # 执行函数 func() -
面向对象
# 定义类 class Foo(object): # 在类中定义方法 def func(self): print("一个NB的功能") # 实例化类的对象 obj = Foo() # 执行类中的方法 obj.func()
Python支持两种编程方式（其他很多语言只支持一种），所以初学者在刚开始学习往往不知道应如何选择，并且行业内对于 函数式编程 vs 面向对象编程 之间谁更好的讨论也是难分胜负，其实在开发中无论要实现什么样的功能，两种编程模式都能实现，那种让我们能更好实现就选择谁？不必非纠结于那种方式更好，编程语言支持工具，最重要的是把功能实现。
初学者在选择编程方式时候，可以遵循如下规则：
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函数式，推荐初学者使用。理由：上手快且逻辑简单清晰。
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面向对象，推荐有一些代码经验后使用。理由：面向对象的思想需要有一定的项目积累之后（写多了&看的多）才能真正理解其精髓，基于面向对象可以编写出扩展性更强的代码（在一定程序上也可以简化代码）。
现阶段，大家在学习面向对象时更重要的是：掌握相关知识点 & 读懂源码 & 编写简单的基于面向对象的程序。
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网络编程，学习网络知识后，可以让我们的程序通过网络来进行数据交互和传输 并 掌握其本质。
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并发编程，一个程序想要执行的速度更快是必须要掌握并发编程的相关知识。
例如：下载10个抖音视频，每个需要2分钟。 - 按照以前的思路，逐一下载就需要20分钟。 - 按照并发的思路，创建10个线程/进程来实现，大概需要2分钟就可以完成。
面向对象基础
1. 初识面向对象
想要通过面向对象去实现某个或某些功能时需要2步：
-
定义类，在类中定义方法，在方法中去实现具体的功能。
-
实例化类并的个一个对象，通过对象去调用并执行方法。
class Message:
def send_email(self, email, content):
data = "给{}发邮件，内容是：{}".format(email,content)
print(data)
msg_object = Message() # 实例化一个对象 msg_object，创建了一个一块区域。
msg_object.send_email("wupeiqi@live.com","注册成功")
注意：1.类名称首字母大写&驼峰式命名；2.py3之后默认类都继承object；3.在类种编写的函数称为方法；4.每个方法的第一个参数是self。
类中可以定义多个方法，例如：
class Message:
def send_email(self, email, content):
data = "给{}发邮件，内容是：{}".format(email, content)
print(data)
def send_wechat(self, vid, content):
data = "给{}发微信，内容是：{}".format(vid, content)
print(data)
msg_object = Message()
msg_object.send_email("wupeiqi@live.com", "注册成功")
msg_object.send_wechat("武沛齐", "注册成功")
你会发现，用面向对象编程写的类有点像归类的意思：将某些相似的函数划分到一个类中。
但，这种编写方式让人感觉有些鸡肋，直接用 函数 写多好呀。对吧？
别着急，记者往下看。
1.1 对象和self
在每个类中都可以定义个特殊的：__init__ 初始化方法 ，在实例化类创建对象时自动执行，即：对象=类()。
class Message:
def __init__(self, content):
self.data = content
def send_email(self, email):
data = "给{}发邮件，内容是：{}".format(email, self.data)
print(data)
def send_wechat(self, vid):
data = "给{}发微信，内容是：{}".format(vid, self.data)
print(data)
# 对象 = 类名() # 自动执行类中的 __init__ 方法。
# 1. 根据类型创建一个对象，内存的一块 区域 。
# 2. 执行__init__方法，模块会将创建的那块区域的内存地址当self参数传递进去。 往区域中(data="注册成功")
msg_object = Message("注册成功")
msg_object.send_email("wupeiqi@live.com") # 给wupeiqi@live.com发邮件，内容是：注册成功
msg_object.send_wechat("武沛齐") # 给武沛齐发微信，内容是：注册成功
通过上述的示例，你会发现：
- 对象，让我们可以在它的内部先封装一部分数据，以后想要使用时，再去里面获取。
- self，类中的方法需要由这个类的对象来触发并执行（ 对象.方法名 ），且在执行时会自动将对象当做参数传递给self，以供方法中获取对象中已封装的值。
注意：除了self默认参数以外，方法中的参数的定义和执行与函数是相同。
当然，根据类也可以创建多个对象并执行其中的方法，例如：
class Message:
def __init__(self, content):
self.data = content
def send_email(self, email):
data = "给{}发邮件，内容是：{}".format(email, self.data)
print(data)
def send_wechat(self, vid):
data = "给{}发微信，内容是：{}".format(vid, self.data)
print(data)
msg_object = Message("注册成功")
msg_object.send_email("wupeiqi@live.com") # 给wupeiqi@live.com发邮件，内容是：注册成功
msg_object.send_wechat("武沛齐")
login_object = Message("登录成功")
login_object.send_email("wupeiqi@live.com") # 给wupeiqi@live.com发邮件，内容是：登录成功
login_object.send_wechat("武沛齐")
面向对象的思想：将一些数据封装到对象中，在执行方法时，再去对象中获取。
函数式的思想：函数内部需要的数据均通过参数的形式传递。
- self，本质上就是一个参数。这个参数是Python内部会提供，其实本质上就是调用当前方法的那个对象。
- 对象，基于类实例化出来”一块内存“，默认里面没有数据；经过类的
__init__方法，可以在内存中初始化一些数据。
1.2 常见成员
在编写面向对象相关代码时，最常见成员有：
- 实例变量，属于对象，只能通过对象调用。
- 绑定方法，属于类，通过对象调用 或 通过类调用。
注意：还有很多其他的成员，后续再来介绍。
class Person:
def __init__(self, n1, n2):
# 实例变量
self.name = n1
self.age = n2
# 绑定方法
def show(self):
msg = "我叫{}，今年{}岁。".format(self.name, self.age)
print(msg)
def all_message(self):
msg = "我是{}人，我叫{}，今年{}岁。".format(Person.country, self.name, self.age)
print(msg)
def total_message(self):
msg = "我是{}人，我叫{}，今年{}岁。".format(self.country, self.name, self.age)
print(msg)
# 执行绑定方法
p1 = Person("武沛齐",20)
p1.show()
# 或
# p1 = Person("武沛齐",20)
# Person.show(p1)
# 初始化，实例化了Person类的对象叫p1
p1 = Person("武沛齐",20)
1.3 应用示例
-
将数据封装到一个对象，便于以后使用。
class UserInfo: def __init__(self, name, pwd,age): self.name = name self.password = pwd self.age = age def run(): user_object_list = [] # 用户注册 while True: user = input("用户名：") if user.upper() == "Q": break pwd = input("密码") # user_object对象中有：name/password user_object = UserInfo(user, pwd,19) # user_dict = {"name":user,"password":pwd} user_object_list.append(user_object) # user_object_list.append(user_dict) # 展示用户信息 for obj in user_object_list: print(obj.name, obj.password) 总结： - 数据封装到对象，以后再去获取。 - 规范数据（约束）注意：用字典也可以实现做封装，只不过字典在操作值时还需要自己写key，面向对象只需要
.即可获取对象中封装的数据。 -
将数据分装到对象中，在方法中对原始数据进行加工处理。
user_list = ["用户-{}".format(i) for i in range(1,3000)] # 分页显示，每页显示10条 while True: page = int(input("请输入页码：")) start_index = (page - 1) * 10 end_index = page * 10 page_data_list = user_list[start_index:end_index] for item in page_data_list: print(item)class Pagination: def __init__(self, current_page, per_page_num=10): self.per_page_num = per_page_num if not current_page.isdecimal(): self.current_page = 1 return current_page = int(current_page) if current_page < 1: self.current_page = 1 return self.current_page = current_page def start(self): return (self.current_page - 1) * self.per_page_num def end(self): return self.current_page * self.per_page_num user_list = ["用户-{}".format(i) for i in range(1, 3000)] # 分页显示，每页显示10条 while True: page = input("请输入页码：") # page，当前访问的页码 # 10，每页显示10条数据 # 内部执行Pagination类的init方法。 pg_object = Pagination(page, 20) page_data_list = user_list[ pg_object.start() : pg_object.end() ] for item in page_data_list: print(item)还有这个示例：将数据封装到一个对象中，然后再方法中对已封装的数据进行操作。
import os import requests class DouYin: def __init__(self, folder_path): self.folder_path = folder_path if not os.path.exists(folder_path): os.makedirs(folder_path) def download(self, file_name, url): res = requests.get( url=url, headers={ "user-agent": "Mozilla/5.0 (Macintosh; Intel Mac OS X 10_15_7) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/87.0.4280.88 Safari/537.36 FS" } ) file_path = os.path.join(self.folder_path, file_name) with open(file_path, mode='wb') as f: f.write(res.content) f.flush() def multi_download(self, video_list): for item in video_list: self.download(item[0], item[1]) if __name__ == '__main__': douyin_object = DouYin("videos") douyin_object.download( "罗斯.mp4", "https://aweme.snssdk.com/aweme/v1/playwm/?video_id=v0200f240000buuer5aa4tij4gv6ajqg" ) video_list = [ ("a1.mp4", "https://aweme.snssdk.com/aweme/v1/playwm/?video_id=v0300fc20000bvi413nedtlt5abaa8tg"), ("a2.mp4", "https://aweme.snssdk.com/aweme/v1/playwm/?video_id=v0d00fb60000bvi0ba63vni5gqts0uag"), ("a3.mp4", "https://aweme.snssdk.com/aweme/v1/playwm/?video_id=v0200f240000buuer5aa4tij4gv6ajqg") ] douyin_object.multi_download(video_list) -
根据类创建多个对象，在方法中对对象中的数据进行修改。
class Police: """警察""" def __init__(self, name, role): self.name = name self.role = role if role == "队员": self.hit_points = 200 else: self.hit_points = 500 def show_status(self): """ 查看警察状态 """ message = "警察{}的生命值为:{}".format(self.name, self.hit_points) print(message) def bomb(self, terrorist_list): """ 投炸弹，炸掉恐怖分子 """ for terrorist in terrorist_list: terrorist.blood -= 200 terrorist.show_status() """ p1 = Police("武沛齐","队员") p1.show_status() p1.bomb(["alex","李杰"]) p2 = Police("日天","队长") p2.show_status() p2.bomb(["alex","李杰"]) """ class Terrorist: """ 恐怖分子 """ def __init__(self, name, blood=300): self.name = name self.blood = blood def shoot(self, police_object): """ 开枪射击某个警察 """ police_object.hit_points -= 5 police_object.show_status() self.blood -= 2 def strafe(self, police_object_list): """ 扫射某些警察 """ for police_object in police_object_list: police_object.hit_points -= 8 police_object.show_status() def show_status(self): """ 查看恐怖分子状态 """ message = "恐怖分子{}的血量值为:{}".format(self.name, self.blood) print(message) """ t1 = Terrorist('alex') t2 = Terrorist('李杰',200) """ def run(): # 1.创建3个警察 p1 = Police("武沛齐", "队员") p2 = Police("苑昊", "队员") p3 = Police("于超", "队长") # 2.创建2个匪徒 t1 = Terrorist("alex") t2 = Terrorist("eric") # alex匪徒射击于超警察 t1.shoot(p3) # alex扫射 t1.strafe([p1, p2, p3]) # eric射击苑昊 t2.shoot(p2) # 武沛齐炸了那群匪徒王八蛋 p1.bomb([t1, t2]) # 武沛齐又炸了一次alex p1.bomb([t1]) if __name__ == '__main__': run()
总结：
- 仅做数据封装。
- 封装数据 + 方法再对数据进行加工处理。
- 创建同一类的数据且同类数据可以具有相同的功能（方法）。
2. 三大特性
面向对象编程在很多语言中都存在，这种编程方式有三大特性：封装、继承、多态。
2.1 封装
封装主要体现在两个方面：
- 将同一类方法封装到了一个类中，例如上述示例中：匪徒的相关方法都写在Terrorist类中；警察的相关方法都写在Police类中。
- 将数据封装到了对象中，在实例化一个对象时，可以通过
__init__初始化方法在对象中封装一些数据，便于以后使用。
2.2 继承
传统的理念中有：儿子可以继承父亲的财产。
在面向对象中也有这样的理念，即：子类可以继承父类中的方法和类变量（不是拷贝一份，父类的还是属于父类，子类可以继承而已）。
父类
子类
基类
派生类
class Base:
def func(self):
print("Base.func")
class Son(Base):
def show(self):
print("Son.show")
s1 = Son()
s1.show()
s1.func() # 优先在自己的类中找，自己没有才去父类。
s2 = Base()
s2.func()
class Base:
def f1(self):
pass
class Foo(Base):
def f2(self):
pass
class Bar(Base):
def f3(self):
pass
o1 = Foo()
o1.f2()
o1.f1()
练习题
class Base:
def f1(self):
print('base.f1')
class Foo(Base):
def f2(self):
print('foo.f2')
obj = Foo()
obj.f1()
obj.f2()
class Base:
def f1(self):
print('base.f1')
class Foo(Base):
def f2(self):
print('before')
self.f1() # 调用了f1方法 obj.f1()
print('foo.f2')
obj = Foo()
obj.f2()
>>> before
>>> base.f1
>>> foo.f2
class Base:
def f1(self):
print('base.f1')
class Foo(Base):
def f2(self):
print("before")
self.f1() # obj,Foo类创建出来的对象。 obj.f1
print('foo.f2')
def f1(self):
print('foo.f1')
obj = Foo()
obj.f1() # obj对象到底是谁？优先就会先去谁里面找。
obj.f2()
>>> before
>>> foo.f1
>>> foo.f2
class Base:
def f1(self):
print('before')
self.f2() # slef是obj对象（Foo类创建的对象） obj.f2
print('base.f1')
def f2(self):
print('base.f2')
class Foo(Base):
def f2(self):
print('foo.f2')
obj = Foo()
obj.f1() # 优先去Foo类中找f1，因为调用f1的那个对象是Foo类创建出来的。
>>> before
>>> foo.f2
>>> base.f1
b1 = Base()
b1.f1()
>>> before
>>> base.f2
>>> base.f1
class TCPServer:
def f1(self):
print("TCPServer")
class ThreadingMixIn:
def f1(self):
print("ThreadingMixIn")
class ThreadingTCPServer(ThreadingMixIn, TCPServer):
def run(self):
print('before')
self.f1()
print('after')
obj = ThreadingTCPServer()
obj.run()
>>> before
>>> ThreadingMixIn
>>> after
class BaseServer:
def serve_forever(self, poll_interval=0.5):
self._handle_request_noblock()
def _handle_request_noblock(self):
self.process_request(request, client_address)
def process_request(self, request, client_address):
pass
class TCPServer(BaseServer):
pass
class ThreadingMixIn:
def process_request(self, request, client_address):
pass
class ThreadingTCPServer(ThreadingMixIn, TCPServer):
pass
obj = ThreadingTCPServer()
obj.serve_forever()
小结：
- 执行对象.方法时，优先去当前对象所关联的类中找，没有的话才去她的父类中查找。
- Python支持多继承：先继承左边、再继承右边的。
- self到底是谁？去self对应的那个类中去获取成员，没有就按照继承关系向上查找 。
2.3 多态
多态，按字面翻译其实就是多种形态。
- 其他编程语言多态
- Python中多态
其他编程语言中，是不允许这样类编写的，例如：Java
class Cat{
public void eat() {
System.out.println("吃鱼");
}
}
class Dog {
public void eat() {
System.out.println("吃骨头");
}
public void work() {
System.out.println("看家");
}
}
public class Test {
public static void main(String[] args) {
obj1 = Cat()
obj2 = Cat()
show(obj1)
show(obj2)
obj3 = Dog()
show(obj3)
}
public static void show(Cat a) {
a.eat()
}
}
abstract class Animal {
abstract void eat();
}
class Cat extends Animal {
public void eat() {
System.out.println("吃鱼");
}
}
class Dog extends Animal {
public void eat() {
System.out.println("吃骨头");
}
public void work() {
System.out.println("看家");
}
}
public class Test {
public static void main(String[] args) {
obj1 = Cat()
show(obj1)
obj2 = Dog()
show(obj2)
}
public static void show(Animal a) {
a.eat()
}
}
在java或其他语言中的多态是基于：接口 或 抽象类和抽象方法来实现，让数据可以以多种形态存在。
在Python中则不一样，由于Python对数据类型没有任何限制，所以他天生支持多态。
def func(arg):
v1 = arg.copy() # 浅拷贝
print(v1)
func("武沛齐")
func([11,22,33,44])
class Email(object):
def send(self):
print("发邮件")
class Message(object):
def send(self):
print("发短信")
def func(arg):
v1 = arg.send()
print(v1)
v1 = Email()
func(v1)
v2 = Message()
func(v2)
在程序设计中，鸭子类型（duck typing）是动态类型的一种风格。在鸭子类型中，关注点在于对象的行为，能作什么；而不是关注对象所属的类型，例如：一只鸟走起来像鸭子、游泳起来像鸭子、叫起来也像鸭子，那么这只鸟可以被称为鸭子。
小结：
-
封装，将方法封装到类中 或 将数据封装到对象中，便于以后使用。
-
继承，将类中的公共的方法提取到基类中去实现。
-
多态，Python默认支持多态（这种方式称之为鸭子类型），最简单的基础下面的这段代码即可。
def func(arg): v1 = arg.copy() # 浅拷贝 print(v1) func("武沛齐") func([11,22,33,44])
3. 扩展：再看数据类型
在初步了解面向对象之后，再来看看我们之前学习的：str、list、dict等数据类型，他们其实都一个类，根据类可以创建不同类的对象。
# 实例化一个str类的对象v1
v1 = str("武沛齐")
# 通过对象执行str类中的upper方法。
data = v1.upper()
print(data)
总结
-
类和对象的关系。
-
面向对象编程中常见的成员：
- 绑定方法
- 实例变量
-
self到底是什么？
-
面向对象的三大特性。
-
面向对象的应用场景
- 数据封装。
- 封装数据 + 方法再对数据进行加工处理。
- 创建同一类的数据且同类数据可以具有相同的功能（方法）。
-
补充：在Python3中编写类时，默认都会继承object（即使不写也会自动继承）。
class Foo: pass class Foo(object): pass这一点在Python2是不同的：
- 继承object，新式类
- 不继承object，经典类
作业
-
简述面向对象三大特性?
-
将以下函数改成类的方式并调用 :
def func(a1): print(a1) -
面向对象中的self指的是什么?
-
以下代码体现 向对象的什么特性?
class Person(object): def __init__(self, name, age, gender): self.name = name self.age = age self.gender = gender obj = Person('武沛齐', 18, '男') -
以下代码体现 向对象的 么特点?
class Message(object): def email(self): """ 发送邮件 :return: """ pass def msg(self): """ 发送短信 :return: """ pass def wechat(self): """ 发送微信 :return: """ pass -
看代码写结果
class Foo: def func(self): print('foo.func') obj = Foo() result = obj.func() print(result) -
看代码写结果
class Base1: def f1(self): print('base1.f1') def f2(self): print('base1.f2') def f3(self): print('base1.f3') self.f1() class Base2: def f1(self): print('base2.f1') class Foo(Base1, Base2): def f0(self): print('foo.f0') self.f3() obj = Foo() obj.f0() -
看代码写结果:
class Base: def f1(self): print('base.f1') def f3(self): self.f1() print('base.f3') class Foo(Base): def f1(self): print('foo.f1') def f2(self): print('foo.f2') self.f3() obj = Foo() obj.f2() -
补充代码实现
user_list = [] while True: user = input("请输入用户名:") pwd = input("请输入密码:") email = input("请输入邮箱:") """ # 需求 1. while循环提示 户输 : 户名、密码、邮箱(正则满足邮箱格式) 2. 为每个用户创建一个个对象，并添加到user_list中。 3. 当列表中的添加 3个对象后，跳出循环并以此循环打印所有用户的姓名和邮箱 """ -
补充代码:实现 户注册和登录。
class User: def __init__(self, name, pwd): self.name = name self.pwd = pwd class Account: def __init__(self): # 用户列表，数据格式：[user对象，user对象，user对象] self.user_list = [] def login(self): """ 用户登录，输入用户名和密码然后去self.user_list中校验用户合法性 :return: """ pass def register(self): """ 用户注册，没注册一个用户就创建一个user对象，然后添加到self.user_list中，表示注册成功。 :return: """ pass def run(self): """ 主程序 :return: """ pass if __name__ == '__main__': obj = Account() obj.run()
