类属性和类方法
目标
- 类的结构
- 类属性和实例属性
- 类方法和静态方法
01. 类的结构
1.1 术语 —— 实例
- 使用面相对象开发,第 1 步 是设计 类
- 使用 类名() 创建对象,创建对象 的动作有两步:
- 1) 在内存中为对象 分配空间
- 2) 调用初始化方法
__init__
为 对象初始化
- 对象创建后,内存 中就有了一个对象的 实实在在 的存在 —— 实例
因此,通常也会把:
- 创建出来的 对象 叫做 类 的 实例
- 创建对象的 动作 叫做 实例化
- 对象的属性 叫做 实例属性
- 对象调用的方法 叫做 实例方法
在程序执行时:
- 对象各自拥有自己的 实例属性
- 调用对象方法,可以通过
self.
- 访问自己的属性
- 调用自己的方法
结论
- 每一个对象 都有自己 独立的内存空间,保存各自不同的属性
- 多个对象的方法,在内存中只有一份,在调用方法时,需要把对象的引用 传递到方法内部
1.2 类是一个特殊的对象
Python
中 一切皆对象:
class AAA:
定义的类属于 类对象obj1 = AAA()
属于 实例对象
- 在程序运行时,类 同样 会被加载到内存
- 在
Python
中,类 是一个特殊的对象 —— 类对象 - 在程序运行时,类对象 在内存中 只有一份,使用 一个类 可以创建出 很多个对象实例
- 除了封装 实例 的 属性 和 方法外,类对象 还可以拥有自己的 属性 和 方法
- 类属性
- 类方法
- 通过 类名. 的方式可以 访问类的属性 或者 调用类的方法
02. 类属性和实例属性
2.1 概念和使用
- 类属性 就是给 类对象 中定义的 属性
- 通常用来记录 与这个类相关 的特征
- 类属性 不会用于记录 具体对象的特征
示例需求
- 定义一个 工具类
- 每件工具都有自己的
name
- 需求 —— 知道使用这个类,创建了多少个工具对象?
class Tool(object):
# 使用赋值语句,定义类属性,记录创建工具对象的总数
count = 0
def __init__(self, name):
self.name = name
# 针对类属性做一个计数+1
Tool.count += 1
# 创建工具对象
tool1 = Tool("斧头")
tool2 = Tool("榔头")
tool3 = Tool("铁锹")
# 知道使用 Tool 类到底创建了多少个对象?
print("现在创建了 %d 个工具" % Tool.count)
2.2 属性的获取机制(科普)
- 在
Python
中 属性的获取 存在一个 向上查找机制
- 因此,要访问类属性有两种方式:
- 类名.类属性
- 对象.类属性 (不推荐)
注意
- 如果使用
对象.类属性 = 值
赋值语句,只会 给对象添加一个属性,而不会影响到 类属性的值
03. 类方法和静态方法
3.1 类方法
- 类属性 就是针对 类对象 定义的属性
- 使用 赋值语句 在
class
关键字下方可以定义 类属性 - 类属性 用于记录 与这个类相关 的特征
- 使用 赋值语句 在
- 类方法 就是针对 类对象 定义的方法
- 在 类方法 内部可以直接访问 类属性 或者调用其他的 类方法
语法如下
@classmethod
def 类方法名(cls):
pass
- 类方法需要用 修饰器
@classmethod
来标识,告诉解释器这是一个类方法 - 类方法的 第一个参数 应该是
cls
- 由 哪一个类 调用的方法,方法内的
cls
就是 哪一个类的引用 - 这个参数和 实例方法 的第一个参数是
self
类似 - 提示 使用其他名称也可以,不过习惯使用
cls
- 由 哪一个类 调用的方法,方法内的
- 通过 类名. 调用 类方法,调用方法时,不需要传递
cls
参数 - 在方法内部
- 可以通过
cls.
访问类的属性 - 也可以通过
cls.
调用其他的类方法
- 可以通过
示例需求
- 定义一个 工具类
- 每件工具都有自己的
name
- 需求 —— 在 类 封装一个
show_tool_count
的类方法,输出使用当前这个类,创建的对象个数
@classmethod
def show_tool_count(cls):
"""显示工具对象的总数"""
print("工具对象的总数 %d" % cls.count)
在类方法内部,可以直接使用
cls
访问 类属性 或者 调用类方法
3.2 静态方法
-
在开发时,如果需要在 类 中封装一个方法,这个方法:
- 既 不需要 访问 实例属性 或者调用 实例方法
- 也 不需要 访问 类属性 或者调用 类方法
-
这个时候,可以把这个方法封装成一个 静态方法
语法如下
@staticmethod
def 静态方法名():
pass
- 静态方法 需要用 修饰器
@staticmethod
来标识,告诉解释器这是一个静态方法 - 通过 类名. 调用 静态方法
class Dog(object):
# 狗对象计数
dog_count = 0
@staticmethod
def run():
# 不需要访问实例属性也不需要访问类属性的方法
print("狗在跑...")
def __init__(self, name):
self.name = name
3.3 方法综合案例
需求
- 设计一个
Game
类 - 属性:
- 定义一个 类属性
top_score
记录游戏的 历史最高分 - 定义一个 实例属性
player_name
记录 当前游戏的玩家姓名
- 定义一个 类属性
- 方法:
- 静态方法
show_help
显示游戏帮助信息 - 类方法
show_top_score
显示历史最高分 - 实例方法
start_game
开始当前玩家的游戏
- 静态方法
- 主程序步骤
- 1) 查看帮助信息
- 2) 查看历史最高分
- 3) 创建游戏对象,开始游戏
案例小结
- 实例方法 —— 方法内部需要访问 实例属性
- 实例方法 内部可以使用 类名. 访问类属性
- 类方法 —— 方法内部 只 需要访问 类属性
- 静态方法 —— 方法内部,不需要访问 实例属性 和 类属性
提问
如果方法内部 即需要访问 实例属性,又需要访问 类属性,应该定义成什么方法?
答案
- 应该定义 实例方法
- 因为,类只有一个,在 实例方法 内部可以使用 类名. 访问类属性
class Game(object):
# 游戏最高分,类属性
top_score = 0
@staticmethod
def show_help():
print("帮助信息:让僵尸走进房间")
@classmethod
def show_top_score(cls):
print("游戏最高分是 %d" % cls.top_score)
def __init__(self, player_name):
self.player_name = player_name
def start_game(self):
print("[%s] 开始游戏..." % self.player_name)
# 使用类名.修改历史最高分
Game.top_score = 999
# 1. 查看游戏帮助
Game.show_help()
# 2. 查看游戏最高分
Game.show_top_score()
# 3. 创建游戏对象,开始游戏
game = Game("小明")
game.start_game()
# 4. 游戏结束,查看游戏最高分
Game.show_top_score()
再论静态方法和类方法
1. 类属性、实例属性
它们在定义和使用中有所区别,而最本质的区别是内存中保存的位置不同,
- 实例属性属于对象
- 类属性属于类
class Province(object):
# 类属性
country = '中国'
def __init__(self, name):
# 实例属性
self.name = name
# 创建一个实例对象
obj = Province('山东省')
# 直接访问实例属性
print(obj.name)
# 直接访问类属性
Province.country
由上述代码可以看出【实例属性需要通过对象来访问】【类属性通过类访问】,在使用上可以看出实例属性和类属性的归属是不同的。
其在内容的存储方式类似如下图:
由上图看出:
- 类属性在内存中只保存一份
- 实例属性在每个对象中都要保存一份
应用场景:
- 通过类创建实例对象时,如果每个对象需要具有相同名字的属性,那么就使用类属性,用一份既可
2. 实例方法、静态方法和类方法
方法包括:实例方法、静态方法和类方法,三种方法在内存中都归属于类,区别在于调用方式不同。
- 实例方法:由对象调用;至少一个self参数;执行实例方法时,自动将调用该方法的对象赋值给self;
- 类方法:由类调用; 至少一个cls参数;执行类方法时,自动将调用该方法的类赋值给cls;
- 静态方法:由类调用;无默认参数;
class Foo(object):
def __init__(self, name):
self.name = name
def ord_func(self):
""" 定义实例方法,至少有一个self参数 """
# print(self.name)
print('实例方法')
@classmethod
def class_func(cls):
""" 定义类方法,至少有一个cls参数 """
print('类方法')
@staticmethod
def static_func():
""" 定义静态方法 ,无默认参数"""
print('静态方法')
f = Foo("中国")
# 调用实例方法
f.ord_func()
# 调用类方法
Foo.class_func()
# 调用静态方法
Foo.static_func()
对比
- 相同点:对于所有的方法而言,均属于类,所以 在内存中也只保存一份
- 不同点:方法调用者不同、调用方法时自动传入的参数不同。