class Student(object): pass
可以自由地给一个实例变量绑定属性,比如,给实例bart
绑定一个name
属性:
>>> bart.name = 'Bart Simpson' >>> bart.name 'Bart Simpson'
或者通过__init__(self)类函数实现。
如果要让内部属性不被外部访问,可以把属性的名称前加上两个下划线__
,在Python中,实例的变量名如果以__
开头,就变成了一个私有变量(private),只有内部可以访问,外部不能直接通过“实例名.属性名”这种方式, 只能通过内部函数进行访问或修改。
原先那种直接通过bart.score = 99
也可以修改啊,为什么要定义一个方法大费周折?因为在方法中,可以对参数做检查,避免传入无效的参数:
class Student(object): ... def set_score(self, score): if 0 <= score <= 100: self.__score = score else: raise ValueError('bad score')
需要注意的是,在Python中,变量名类似__xxx__
的,也就是以双下划线开头,并且以双下划线结尾的,是特殊变量,特殊变量是可以直接访问的,不是private变量,所以,不能用__name__
、__score__
这样的变量名。
有些时候,你会看到以一个下划线开头的实例变量名,比如_name
,这样的实例变量外部是可以访问的,但是,按照约定俗成的规定,当你看到这样的变量时,意思就是,“虽然我可以被访问,但是,请把我视为私有变量,不要随意访问”。
双下划线开头的实例变量是不是一定不能从外部访问呢?其实也不是。不能直接访问__name
是因为Python解释器对外把__name
变量改成了_Student__name
,所以,仍然可以通过_Student__name
来访问__name
变量:
>>> bart._Student__name 'Bart Simpson'
但是强烈建议你不要这么干,因为不同版本的Python解释器可能会把__name
改成不同的变量名。
总的来说就是,Python本身没有任何机制阻止你干坏事,一切全靠自觉。
最后注意下面的这种错误写法:
>>> bart = Student('Bart Simpson', 59) >>> bart.get_name() 'Bart Simpson' >>> bart.__name = 'New Name' # 设置__name变量! >>> bart.__name 'New Name'
表面上看,外部代码“成功”地设置了__name
变量,但实际上这个__name
变量和class内部的__name
变量不是一个变量!内部的__name
变量已经被Python解释器自动改成了_Student__name
,而外部代码给bart
新增了一个__name
变量。
继承和多态
当子类和父类都存在相同的run()
方法时,我们说,子类的run()
覆盖了父类的run()
,在代码运行的时候,总是会调用子类的run()
。这样,我们就获得了继承的另一个好处:多态。
要理解什么是多态,我们首先要对数据类型再作一点说明。当我们定义一个class的时候,我们实际上就定义了一种数据类型。我们定义的数据类型和Python自带的数据类型,比如str、list、dict没什么两样:
a = list() # a是list类型 b = Animal() # b是Animal类型 c = Dog() # c是Dog类型
>>> isinstance(c, Animal)
True
看来c
不仅仅是Dog
,c
还是Animal
!
不过仔细想想,这是有道理的,因为Dog
是从Animal
继承下来的,当我们创建了一个Dog
的实例c
时,我们认为c
的数据类型是Dog
没错,但c
同时也是Animal
也没错,Dog
本来就是Animal
的一种!
所以,在继承关系中,如果一个实例的数据类型是某个子类,那它的数据类型也可以被看做是父类,但是,反过来就不行。
要理解多态的好处,我们还需要再编写一个函数,这个函数接受一个Animal
类型的变量:
def run_twice(animal):
animal.run()
animal.run()
你会发现,新增一个Animal
的子类,不必对run_twice()
做任何修改,实际上,任何依赖Animal
作为参数的函数或者方法都可以不加修改地正常运行,原因就在于多态。
多态的好处就是,当我们需要传入Dog
、Cat
、Tortoise
……时,我们只需要接收Animal
类型就可以了,因为Dog
、Cat
、Tortoise
……都是Animal
类型,然后,按照Animal
类型进行操作即可。由于Animal
类型有run()
方法,因此,传入的任意类型,只要是Animal
类或者子类,就会自动调用实际类型的run()
方法,这就是多态的意思:
对于一个变量,我们只需要知道它是Animal
类型,无需确切地知道它的子类型,就可以放心地调用run()
方法,而具体调用的run()
方法是作用在Animal
、Dog
、Cat
还是Tortoise
对象上,由运行时该对象的确切类型决定,这就是多态真正的威力:调用方只管调用,不管细节,而当我们新增一种Animal
的子类时,只要确保run()
方法编写正确,不用管原来的代码是如何调用的。这就是著名的“开闭”原则:
对扩展开放:允许新增Animal
子类;
对修改封闭:不需要修改依赖Animal
类型的run_twice()
等函数。
静态语言 vs 动态语言
对于静态语言(例如Java)来说,如果需要传入Animal
类型,则传入的对象必须是Animal
类型或者它的子类,否则,将无法调用run()
方法。
对于Python这样的动态语言来说,则不一定需要传入Animal
类型。我们只需要保证传入的对象有一个run()
方法就可以了:
class Timer(object): def run(self): print('Start...')
这就是动态语言的“鸭子类型”,它并不要求严格的继承体系,一个对象只要“看起来像鸭子,走起路来像鸭子”,那它就可以被看做是鸭子。
Python的“file-like object“就是一种鸭子类型。对真正的文件对象,它有一个read()
方法,返回其内容。但是,许多对象,只要有read()
方法,都被视为“file-like object“。许多函数接收的参数就是“file-like object“,你不一定要传入真正的文件对象,完全可以传入任何实现了read()
方法的对象。
我们来判断对象类型,使用type()
函数,它返回对应的Class类型。
>>> type(123)==type(456) True >>> type(123)==int True >>> type('abc')==type('123') True
如果要判断一个对象是否是函数怎么办?可以使用types
模块中定义的常量:
>>> import types >>> def fn(): ... pass ... >>> type(fn)==types.FunctionType True >>> type(abs)==types.BuiltinFunctionType True >>> type(lambda x: x)==types.LambdaType True >>> type((x for x in range(10)))==types.GeneratorType True
对于class的继承关系来说,使用type()
就很不方便。我们要判断class的类型,可以使用isinstance()
函数,能用type()
判断的基本类型也可以用isinstance()
判断。并且还可以判断一个变量是否是某些类型中的一种,比如下面的代码就可以判断是否是list或者tuple:
>>> isinstance([1, 2, 3], (list, tuple)) True >>> isinstance((1, 2, 3), (list, tuple)) True
如果要获得一个对象的所有属性和方法,可以使用dir()
函数,它返回一个包含字符串的list,仅仅把属性和方法列出来是不够的,配合getattr()
、setattr()
以及hasattr()
,我们可以直接操作一个对象的状态:
>>> hasattr(obj, 'x') # 有属性'x'吗? True >>> obj.x 9 >>> hasattr(obj, 'y') # 有属性'y'吗? False >>> setattr(obj, 'y', 19) # 设置一个属性'y' >>> hasattr(obj, 'y') # 有属性'y'吗? True >>> getattr(obj, 'y') # 获取属性'y' 19 >>> obj.y # 获取属性'y' 19
可以传入一个default参数,如果属性不存在,就返回默认值:
>>> getattr(obj, 'z', 404) # 获取属性'z',如果不存在,返回默认值404 404
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