使用 __slots__
限制實(shí)例屬性, 比如胎源,只允許對(duì)Student實(shí)例添加name和age屬性棉钧。
class Student(object): # slot英文意思 位置 插槽
__slots__ = ('name', 'age') # 用tuple定義允許綁定的屬性名稱
然后,我們?cè)囋嚕?/p>
>>> s = Student() # 創(chuàng)建新的實(shí)例
>>> s.name = 'Michael' # 綁定屬性'name'
>>> s.age = 25 # 綁定屬性'age'
>>> s.score = 99 # 綁定屬性'score'
Traceback (most recent call last):
File "<stdin>", line 1, in <module>
AttributeError: 'Student' object has no attribute 'score'
由于'score'
沒有被放到__slots__
中涕蚤,所以不能綁定score屬性宪卿,試圖綁定score
將得到AttributeError
的錯(cuò)誤的诵。
使用__slots__
要注意,__slots__
定義的屬性僅對(duì)當(dāng)前類實(shí)例起作用佑钾,對(duì)繼承的子類是不起作用的
使用@property
還記得裝飾器(decorator)可以給函數(shù)動(dòng)態(tài)加上功能嗎西疤?對(duì)于類的方法,裝飾器一樣起作用休溶。Python內(nèi)置的@property
裝飾器就是負(fù)責(zé)把一個(gè)方法變成屬性調(diào)用的:
class Student(object):
@property
def score(self):
return self._score
@score.setter
def score(self, value):
if not isinstance(value, int):
raise ValueError('score must be an integer!')
if value < 0 or value > 100:
raise ValueError('score must between 0 ~ 100!')
self._score = value
@property
的實(shí)現(xiàn)比較復(fù)雜代赁,我們先考察如何使用。把一個(gè)getter
方法變成屬性兽掰,只需要加上@property
就可以了芭碍,此時(shí),@property
本身又創(chuàng)建了另一個(gè)裝飾器@score.setter
孽尽,負(fù)責(zé)把一個(gè)setter
方法變成屬性賦值窖壕,于是,我們就擁有一個(gè)可控的屬性操作
>>> s = Student()
>>> s.score = 60 # OK杉女,實(shí)際轉(zhuǎn)化為s.set_score(60)
>>> s.score # OK瞻讽,實(shí)際轉(zhuǎn)化為s.get_score()
60
>>> s.score = 9999
Traceback (most recent call last):
...
ValueError: score must between 0 ~ 100!
注意到這個(gè)神奇的@property
,我們?cè)趯?duì)實(shí)例屬性操作的時(shí)候宠纯,就知道該屬性很可能不是直接暴露的卸夕,而是通過getter
和setter
方法來實(shí)現(xiàn)的层释。
還可以定義只讀屬性婆瓜,只定義getter
方法,不定義setter
方法就是一個(gè)只讀屬性:
class Student(object):
@property
def birth(self):
return self._birth
@birth.setter
def birth(self, value):
self._birth = value
@property
def age(self):
return 2015 - self._birth
上面的birth
是可讀寫屬性贡羔,而age
就是一個(gè)只讀屬性廉白,因?yàn)?code>age可以根據(jù)birth
和當(dāng)前時(shí)間計(jì)算出來
練習(xí)
請(qǐng)利用@property
給一個(gè)Screen對(duì)象加上width
和height
屬性,以及一個(gè)只讀屬性resolution
class Screen(object): # 自己做的乖寒,仔細(xì)對(duì)照上方猴蹂,就是一個(gè)套路,照著套路來就像
@property
def width(self):
return self._width
@width.setter # 設(shè)置value
def width(self,value):
if not isinstance(value, int):
raise ValueError('width must be an int!')
if value <= 0:
raise ValueError('width must be positive number')
self._width = value
@property
def height(self):
return self._width
@height.setter
def height(self, value):
if not isinstance(value, int):
raise ValueError('height must be an int!')
if value <= 0:
raise ValueError('height must be positive number')
self._height = value
@property
def resolution(self):
return self._height * self._width
s = Screen()
s.width = 24
s.height = 3
print(s.resolution)
assert s.resolution == 72, '1024 * 768 = %d ?' % s.resolution
多重繼承
對(duì)于需要Flyable功能的動(dòng)物楣嘁,就多繼承一個(gè)Flyable磅轻,例如Bat:
class Bat(Mammal, Flyable): # 蝙蝠(哺乳動(dòng)物,飛行動(dòng)物)
pass # 部分代碼 敘述已略逐虚,明白意思就行聋溜,簡(jiǎn)單
通過多重繼承,一個(gè)子類就可以同時(shí)獲得多個(gè)父類的所有功能叭爱。
MixIn
在設(shè)計(jì)類的繼承關(guān)系時(shí)撮躁,通常,主線都是單一繼承下來的买雾,例如把曼,Ostrich繼承自Bird杨帽。但是,如果需要“混入”額外的功能嗤军,通過多重繼承就可以實(shí)現(xiàn)注盈,比如,讓Ostrich除了繼承自Bird外叙赚,再同時(shí)繼承Runnable当凡。這種設(shè)計(jì)通常稱之為MixIn
。
為了更好地看出繼承關(guān)系纠俭,我們把Runnable
和Flyable
改為RunnableMixIn
和FlyableMixIn
沿量。類似的,你還可以定義出肉食動(dòng)物CarnivorousMixIn
和植食動(dòng)物HerbivoresMixIn
冤荆,讓某個(gè)動(dòng)物同時(shí)擁有好幾個(gè)MixIn
:
class Dog(Mammal, RunnableMixIn, CarnivorousMixIn):
pass # 哺乳動(dòng)物朴则,可跑的,食肉動(dòng)物
MixIn的目的就是給一個(gè)類增加多個(gè)功能钓简,這樣乌妒,在設(shè)計(jì)類的時(shí)候,我們優(yōu)先考慮通過多重繼承來組合多個(gè)MixIn的功能外邓,而不是設(shè)計(jì)多層次的復(fù)雜的繼承關(guān)系撤蚊。
關(guān)聯(lián): MRO算法
定制類
__str__
>>> class Student(object):
... def __init__(self, name):
... self.name = name
...
>>> print(Student('Michael'))
<__main__.Student object at 0x109afb190>
打印出一堆<__main__.Student object at 0x109afb190>
,不好看损话。
怎么才能打印得好看呢侦啸?只需要定義好__str__()
方法,返回一個(gè)好看的字符串就可以了:
>>> class Student(object):
... def __init__(self, name):
... self.name = name
... def __str__(self):
... return 'Student object (name: %s)' % self.name
...
>>> print(Student('Michael'))
Student object (name: Michael)
這樣打印出來的實(shí)例丧枪,不但好看光涂,而且容易看出實(shí)例內(nèi)部重要的數(shù)據(jù)。
但是細(xì)心的朋友會(huì)發(fā)現(xiàn)直接敲變量不用print
拧烦,打印出來的實(shí)例還是不好看:
>>> s = Student('Michael')
>>> s
<__main__.Student object at 0x109afb310>
這是因?yàn)橹苯语@示變量調(diào)用的不是__str__()
忘闻,而是__repr__()
,兩者的區(qū)別是__str__()
返回用戶看到的字符串恋博,而__repr__()
返回程序開發(fā)者看到的字符串齐佳,也就是說,__repr__()
是為調(diào)試服務(wù)的债沮。
解決辦法是再定義一個(gè)__repr__()
炼吴。但是通常__str__()
和__repr__()
代碼都是一樣的,所以秦士,有個(gè)偷懶的寫法:
class Student(object):
def __init__(self, name):
self.name = name
def __str__(self):
return 'Student object (name=%s)' % self.name
__repr__ = __str__
__iter__
如果一個(gè)類想被用于for ... in循環(huán)缺厉,類似list或tuple那樣,就必須實(shí)現(xiàn)一個(gè)
__iter__()
方法,該方法返回一個(gè)迭代對(duì)象提针,然后命爬,Python的for循環(huán)就會(huì)不斷調(diào)用該迭代對(duì)象的__next__()
方法拿到循環(huán)的下一個(gè)值,直到遇到StopIteration錯(cuò)誤時(shí)退出循環(huán)辐脖。
我們以斐波那契數(shù)列為例饲宛,寫一個(gè)Fib類,可以作用于for循環(huán):
class Fib(object):
def __init__(self):
self.a, self.b = 0, 1 # 初始化兩個(gè)計(jì)數(shù)器a嗜价,b
def __iter__(self):
return self # 實(shí)例本身就是迭代對(duì)象艇抠,故返回自己
def __next__(self): # 就是 a = b , b = a + b,二者不斷相加,所以開始會(huì)出現(xiàn)1久锥,1
self.a, self.b = self.b, self.a + self.b # 計(jì)算下一個(gè)值
if self.a > 100000: # 退出循環(huán)的條件
raise StopIteration()
return self.a # 返回下一個(gè)值
現(xiàn)在家淤,試試把Fib實(shí)例作用于for循環(huán):
>>> for n in Fib():
... print(n)
...
1
1
2
3
...
46368
__getitem__
Fib實(shí)例雖然能作用于for循環(huán),看起來和list有點(diǎn)像瑟由,但是絮重,把它當(dāng)成list來使用還是不行,比如歹苦,取第5個(gè)元素:
>>> Fib()[5]
Traceback (most recent call last):
File "<stdin>", line 1, in <module>
TypeError: 'Fib' object does not support indexing
要表現(xiàn)得像list那樣按照下標(biāo)取出元素青伤,需要實(shí)現(xiàn)__getitem__()
方法:
class Fib(object):
def __getitem__(self, n):
a, b = 1, 1
for x in range(n):
a, b = b, a + b
return a
現(xiàn)在,就可以按下標(biāo)訪問數(shù)列的任意一項(xiàng)了:
>>> f = Fib()
>>> f[0]
1
>>> f[1]
1
>>> f[2]
2
廖神官網(wǎng)這里還有個(gè)用法殴瘦,這里省略狠角,研究可去官網(wǎng)
__getattr__
正常情況下,當(dāng)我們調(diào)用類的方法或?qū)傩詴r(shí)蚪腋,如果不存在丰歌,就會(huì)報(bào)錯(cuò)。比如定義Student類:
class Student(object):
def __init__(self):
self.name = 'Michael'
調(diào)用name屬性辣吃,沒問題动遭,但是芬探,調(diào)用不存在的score屬性神得,就有問題了:
>>> s = Student()
>>> print(s.name)
Michael
>>> print(s.score)
Traceback (most recent call last):
...
AttributeError: 'Student' object has no attribute 'score'
錯(cuò)誤信息很清楚地告訴我們,沒有找到score這個(gè)attribute偷仿。
要避免這個(gè)錯(cuò)誤哩簿,除了可以加上一個(gè)score屬性外,Python還有另一個(gè)機(jī)制酝静,那就是寫一個(gè)__getattr__()
方法节榜,動(dòng)態(tài)返回一個(gè)屬性。修改如下:
class Student(object):
def __init__(self):
self.name = 'Michael'
def __getattr__(self, attr):
if attr=='score':
return 99
當(dāng)調(diào)用不存在的屬性時(shí)别智,比如score宗苍,Python解釋器會(huì)試圖調(diào)用__getattr__(self, 'score')
來嘗試獲得屬性,這樣,我們就有機(jī)會(huì)返回score的值:
>>> s = Student()
>>> s.name
'Michael'
>>> s.score
99
返回函數(shù)也是完全可以的:
class Student(object):
def __getattr__(self, attr):
if attr=='age':
return lambda: 25
只是調(diào)用方式要變?yōu)椋?/p>
>>> s.age()
25
注意讳窟,只有在沒有找到屬性的情況下让歼,才調(diào)用__getattr__
,已有的屬性丽啡,比如name谋右,不會(huì)在__getattr__
中查找。
此外补箍,注意到任意調(diào)用如s.abc
都會(huì)返回None改执,這是因?yàn)槲覀兌x的__getattr__
默認(rèn)返回就是None
。要讓class只響應(yīng)特定的幾個(gè)屬性坑雅,我們就要按照約定辈挂,拋出AttributeError
的錯(cuò)誤:
class Student(object):
def __getattr__(self, attr):
if attr=='age':
return lambda: 25
raise AttributeError('\'Student\' object has no attribute \'%s\'' % attr)
這實(shí)際上可以把一個(gè)類的所有屬性和方法調(diào)用全部動(dòng)態(tài)化處理了,不需要任何特殊手段裹粤。
這種完全動(dòng)態(tài)調(diào)用的特性有什么實(shí)際作用呢呢岗?作用就是,可以針對(duì)完全動(dòng)態(tài)的情況作調(diào)用蛹尝。
舉個(gè)例子:
現(xiàn)在很多網(wǎng)站都搞REST API后豫,比如新浪微博、豆瓣啥的突那,調(diào)用API的URL類似:
.........
如果要寫SDK挫酿,給每個(gè)URL對(duì)應(yīng)的API都寫一個(gè)方法,那得累死愕难,而且早龟,API一旦改動(dòng),SDK也要改猫缭。
利用完全動(dòng)態(tài)的__getattr__
葱弟,我們可以寫出一個(gè)鏈?zhǔn)秸{(diào)用:
class Chain(object):
def __init__(self, path=''):
self._path = path
def __getattr__(self, path):
return Chain('%s/%s' % (self._path, path))
def __str__(self):
return self._path
__repr__ = __str__
試試:
>>> Chain().status.user.timeline.list
'/status/user/timeline/list'
這樣,無論API
怎么變猜丹,SDK
都可以根據(jù)URL
實(shí)現(xiàn)完全動(dòng)態(tài)的調(diào)用芝加,而且,不隨API
的增加而改變
還有些REST API會(huì)把參數(shù)放到URL中射窒,比如GitHub的API:
GET /users/:user/repos
調(diào)用時(shí)藏杖,需要把:user
替換為實(shí)際用戶名。如果我們能寫出這樣的鏈?zhǔn)秸{(diào)用:
Chain().users('michael').repos
就可以非常方便地調(diào)用API了脉顿。有興趣的童鞋可以試試寫出來蝌麸。
__call__
一個(gè)對(duì)象實(shí)例可以有自己的屬性和方法,當(dāng)我們調(diào)用實(shí)例方法時(shí)艾疟,我們用instance.method()
來調(diào)用来吩。能不能直接在實(shí)例本身上調(diào)用呢敢辩?在Python中,答案是肯定的弟疆。
任何類责鳍,只需要定義一個(gè)__call__()
方法,就可以直接對(duì)實(shí)例進(jìn)行調(diào)用兽间。請(qǐng)看示例:
class Student(object):
def __init__(self, name):
self.name = name
def __call__(self):
print('My name is %s.' % self.name)
調(diào)用方式如下:
>>> s = Student('Michael')
>>> s() # self參數(shù)不要傳入
My name is Michael.
__call__()
還可以定義參數(shù)历葛。對(duì)實(shí)例進(jìn)行直接調(diào)用就好比對(duì)一個(gè)函數(shù)進(jìn)行調(diào)用一樣,所以你完全可以把對(duì)象看成函數(shù)嘀略,把函數(shù)看成對(duì)象恤溶,因?yàn)檫@兩者之間本來就沒啥根本的區(qū)別。
如果你把對(duì)象看成函數(shù)帜羊,那么函數(shù)本身其實(shí)也可以在運(yùn)行期動(dòng)態(tài)創(chuàng)建出來咒程,因?yàn)轭惖膶?shí)例都是運(yùn)行期創(chuàng)建出來的,這么一來讼育,我們就模糊了對(duì)象和函數(shù)的界限帐姻。
那么,怎么判斷一個(gè)變量是對(duì)象還是函數(shù)呢奶段?其實(shí)饥瓷,更多的時(shí)候,我們需要判斷一個(gè)對(duì)象是否能被調(diào)用痹籍,能被調(diào)用的對(duì)象就是一個(gè)Callable
對(duì)象呢铆,比如函數(shù)和我們上面定義的帶有__call__()
的類實(shí)例:
>>> callable(Student())
True
>>> callable(max)
True
>>> callable([1, 2, 3])
False
>>> callable(None)
False
>>> callable('str')
False
通過callable()
函數(shù),我們就可以判斷一個(gè)對(duì)象是否是“可調(diào)用”對(duì)象蹲缠。
還有很多可定制的方法棺克,請(qǐng)參考Python的官方文檔
使用枚舉類型
當(dāng)我們需要定義常量時(shí),一個(gè)辦法是用大寫變量通過整數(shù)來定義线定,例如月份:
JAN = 1
FEB = 2
MAR = 3
...
好處是簡(jiǎn)單娜谊,缺點(diǎn)是類型是int
,并且仍然是變量斤讥。
更好的方法是為這樣的枚舉類型定義一個(gè)class類型纱皆,然后,每個(gè)常量都是class的一個(gè)唯一實(shí)例周偎。Python提供了Enum類來實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能:
from enum import Enum
Month = Enum('Month', ('Jan', 'Feb', 'Mar', 'Apr', 'May', 'Jun', 'Jul', 'Aug', 'Sep', 'Oct', 'Nov', 'Dec'))
這樣我們就獲得了Month類型的枚舉類抹剩,可以直接使用Month.Jan
來引用一個(gè)常量,或者枚舉它的所有成員:
for name, member in Month.__members__.items():
print(name, '=>', member, ',', member.value)
value
屬性則是自動(dòng)賦給成員的int
常量蓉坎,默認(rèn)從1開始計(jì)數(shù)。
如果需要更精確地控制枚舉類型胡嘿,可以從Enum派生出自定義類:
from enum import Enum, unique
@unique
class Weekday(Enum):
Sun = 0 # Sun的value被設(shè)定為0
Mon = 1
Tue = 2
Wed = 3
@unique
裝飾器可以幫助我們檢查保證沒有重復(fù)值
Enum
可以把一組相關(guān)常量定義在一個(gè)class中蛉艾,且class不可變,而且成員可以直接比較
使用元類
type()
動(dòng)態(tài)語言和靜態(tài)語言最大的不同,就是函數(shù)和類的定義勿侯,不是編譯時(shí)定義的拓瞪,而是運(yùn)行時(shí)動(dòng)態(tài)創(chuàng)建的。
比方說我們要定義一個(gè)Hello的class助琐,就寫一個(gè)hello.py
模塊:
class Hello(object):
def hello(self, name='world'):
print('Hello, %s.' % name)
當(dāng)Python解釋器載入hello模塊時(shí)祭埂,就會(huì)依次執(zhí)行該模塊的所有語句,執(zhí)行結(jié)果就是動(dòng)態(tài)創(chuàng)建出一個(gè)Hello的class對(duì)象兵钮,測(cè)試如下:
>>> from hello import Hello
>>> h = Hello()
>>> h.hello()
Hello, world.
>>> print(type(Hello))
<class 'type'>
>>> print(type(h))
<class 'hello.Hello'>
type()
函數(shù)可以查看一個(gè)類型或變量的類型蛆橡,Hello是一個(gè)class,它的類型就是type掘譬,而h是一個(gè)實(shí)例泰演,它的類型就是class Hello。
我們說class的定義是運(yùn)行時(shí)動(dòng)態(tài)創(chuàng)建的葱轩,而創(chuàng)建class的方法就是使用type()
函數(shù)睦焕。
要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)class對(duì)象,type()
函數(shù)依次傳入3個(gè)參數(shù):
1.class的名稱靴拱;
2.繼承的父類集合垃喊,注意Python支持多重繼承,如果只有一個(gè)父類袜炕,別忘了tuple的單元素寫法缔御;
3.class的方法名稱與函數(shù)綁定,這里我們把函數(shù)fn綁定到方法名hello上妇蛀。
通過type()
函數(shù)創(chuàng)建的類和直接寫class是完全一樣的耕突,因?yàn)镻ython解釋器遇到class定義時(shí),僅僅是掃描一下class定義的語法评架,然后調(diào)用type()函數(shù)創(chuàng)建出class眷茁。
正常情況下,我們都用class Xxx...來定義類纵诞,但是上祈,type()
函數(shù)也允許我們動(dòng)態(tài)創(chuàng)建出類來,也就是說浙芙,動(dòng)態(tài)語言本身支持運(yùn)行期動(dòng)態(tài)創(chuàng)建類登刺,這和靜態(tài)語言有非常大的不同,要在靜態(tài)語言運(yùn)行期創(chuàng)建類嗡呼,必須構(gòu)造源代碼字符串再調(diào)用編譯器纸俭,或者借助一些工具生成字節(jié)碼實(shí)現(xiàn),本質(zhì)上都是動(dòng)態(tài)編譯南窗,會(huì)非常復(fù)雜揍很。
metaclass 元類
本質(zhì)上郎楼,type()
可以創(chuàng)建一個(gè)class的實(shí)例對(duì)象,而class是由metaclass元類創(chuàng)建了窒悔。
所以呜袁,metaclass允許你創(chuàng)建類或者修改類。換句話說简珠,你可以把類看成是metaclass創(chuàng)建出來的“實(shí)例”阶界。
復(fù)
雜
暫
時(shí)
擱
置