转载自:http://www.cnblogs.com/jeffwongishandsome/archive/2012/10/06/2713258.html
抽象是隐藏多余细节的艺术。在面向对象的概念中,抽象的直接表现形式通常为类。Python基本上提供了面向对象编程语言的所有元素,如果你已经至少掌握了一门面向对象语言,那么利用Python进行面向对象程序设计将会相当容易。
面向对象程序设计中的术语对象(Object)基本上可以看做数据(特性)以及由一系列可以存取、操作这些数据的方法所组成的集合。传统意义上的“程序=数据结构+算法”被封装”掩盖“并简化为“程序=对象+消息”。对象是类的实例,类的抽象则需要经过封装。封装可以让调用者不用关心对象是如何构建的而直接进行使用。
一个简单的Python类封装如下:
_metaclass_=type # 确定使用新式类class Animal: def __init__(self): #构造方法 一个对象创建后会立即调用此方法 self.Name="Doraemon" print self.Name def accessibleMethod(self): #绑定方法 对外公开 print "I have a self! current name is:" print self.Name print "the secret message is:" self.__inaccessible() def __inaccessible(self): #私有方法 对外不公开 以双下划线开头 print "U cannot see me..." @staticmethod def staticMethod(): #self.accessibleMethod() #在静态方法中无法直接调用实例方法 直接抛出异常 print "this is a static method" def setName(self,name): #访问器函数 self.Name=name def getName(self): #访问器函数 return self.Name name=property(getName,setName) #属性 可读可写
上面简单的示例代码可以看出,Python中的类包含了一般面向对象编程语言的主要元素,比如构造方法、绑定方法、静态方法、属性等,如果深入下去,还可以发现Python中内置了很多面向对象的“高级”主题,比如迭代器、反射、特性等等,提供了封装的直接构造要素。
继承给人的直接感觉是这是一种复用代码的行为。继承可以理解为它是以普通的类为基础建立专门的类对象,子类和它继承的父类是IS-A的关系。一个简单而不失经典的示例如下:
_metaclass_=type # 确定使用新式类class Animal: def __init__(self): self.Name="Animal" def move(self,meters): print "%s moved %sm." %(self.Name,meters) class Cat(Animal): #Cat是Animal的子类 def __init__(self): #重写超类的构造方法 self.Name="Garfield"## def move(self,meters): #重写超类的绑定方法## print "Garfield never moves more than 1m."class RobotCat(Animal): def __init__(self): #重写超类的构造方法 self.Name="Doraemon"## def move(self,meters): #重写超类的绑定方法## print "Doraemon is flying."obj=Animal()obj.move(10) #输出:Animal moved 10m.cat=Cat()cat.move(1) #输出:Garfield moved 1m.robot=RobotCat()robot.move(1000) #输出:Doraemon moved 1000m.
一个显而易见的特点是,Python的面向对象的继承特征是基于类(class)的,比javascript基于原型(prototype)的继承更容易组织和编写代码,也更容易让人接受和理解。
ps:最近几天Anders大神搞出来的TypeScript横空出世,看它的语言规范里继承也是基于类的:
class Animal { constructor(public name) { } move(meters) { alert(this.name + " moved " + meters + "m."); }}class Snake extends Animal { constructor(name) { super(name); } move() { alert("Slithering..."); super.move(5); }}class Horse extends Animal { constructor(name) { super(name); } move() { alert("Galloping..."); super.move(45); }}var sam = new Snake("Sammy the Python")var tom: Animal = new Horse("Tommy the Palomino")sam.move()tom.move(34)
感觉基于类的继承的语言好像在实现OO的可读性和编程体验上都不太差,据传说javascript是码农最想喷也是喷过最多f**k的语言。
不同于C#,Python是支持多重类继承的(C#可继承自多个Interface,但最多继承自一个类)。多重继承机制有时很好用,但是它容易让事情变得复杂。一个多重继承的示例如下:
_metaclass_=type # 确定使用新式类class Animal: def eat(self,food): print "eat %s" %food class Robot: def fly(self,kilometers): print "flyed %skm." %kilometers class RobotCat(Animal,Robot): #继承自多个超类 def __init__(self): self.Name="Doraemon"robot=RobotCat() # 一只可以吃东西的会飞行的叫哆啦A梦的机器猫print robot.Namerobot.eat("cookies") #从动物继承而来的eatrobot.fly(10000000) #从机器继承而来的fly
如你所看到的那样,多重继承的好处显而易见,我们可以轻而易举地通过类似“组合”的方式复用代码构造一个类型。
有个需要注意的地方,即如果一个方法从多个超类继承,那么务必要小心继承的超类(或者基类)的顺序:
_metaclass_=type # 确定使用新式类class Animal: def eat(self,food): print "eat %s" %food def move(self,kilometers): #动物的move方法 pass class Robot: def move(self,kilometers): #机器的move方法 print "flyed %skm." %kilometers class RobotCat(Animal,Robot): #继承自多个超类 如方法名称相同,注意继承的顺序#class RobotCat(Robot,Animal): def __init__(self): self.Name="Doraemon"robot=RobotCat() # 一只可以吃东西的会飞行的叫哆啦A梦的机器猫print robot.Namerobot.eat("cookies") #从动物继承而来的eatrobot.move(10000000) #本来是要从机器继承move方法,但是因为继承的顺序,这个方法直接继承自动物而pass掉
我们为动物和机器各实现一个相同名称的move方法,但是输出因为继承的顺序而有所不同,Python在查找给定方法或者特性时访问超类的顺序被称为MRO(Method Resolution Order,方法判定顺序)。
多态意味着可以对不同的对象使用同样的操作,但它们可能会以多种形态呈现出结果。在Python中,任何不知道对象到底是什么类型,但又需要对象做点什么的时候,都会用到多态。
能够直接说明多态的两段示例代码如下:
_metaclass_=type # 确定使用新式类class calculator: def count(self,args): return 1calc=calculator() #自定义类型from random import choiceobj=choice(['hello,world',[1,2,3],calc]) #obj是随机返回的 类型不确定#print type(obj)print obj.count('a') #方法多态
对于一个临时对象obj,它通过Python的随机函数取出来,不知道具体类型(是字符串、元组还是自定义类型),都可以调用count方法进行计算,至于count由谁(哪种类型)去做怎么去实现我们并不关心。
有一种称为”鸭子类型(duck typing)“的东西,讲的也是多态:
_metaclass_=type # 确定使用新式类class Duck: def quack(self): print "Quaaaaaack!" def feathers(self): print "The duck has white and gray feathers." class Person: def quack(self): print "The person imitates a duck." def feathers(self): print "The person takes a feather from the ground and shows it." def in_the_forest(duck): duck.quack() duck.feathers() def game(): donald = Duck() john = Person() in_the_forest(donald) in_the_forest(john) game()
就in_the_forest函数而言,参数对象是一个鸭子类型,它实现了方法多态。但是实际上我们知道,从严格的抽象来讲,Person类型和Duck完全风马牛不相及。
def add(x,y): return x+yprint add(1,2) #输出3print add("hello,","world") #输出hello,worldprint add(1,"abc") #抛出异常 TypeError: unsupported operand type(s) for +: 'int' and 'str'
上例中,显而易见,Python的加法运算符是”多态“的,理论上,我们实现的add方法支持任意支持加法的对象,但是我们不用关心两个参数x和y具体是什么类型。
一两个示例代码当然不能从根本上说明多态。普遍认为面向对象最有价值最被低估的特征其实是多态。我们所理解的多态的实现和子类的虚函数地址绑定有关系,多态的效果其实和函数地址运行时动态绑定有关。在C#中实现多态的方式通常有重写和重载两种,从上面两段代码,我们其实可以分析得出Python中实现多态也可以变相理解为重写和重载。在Python中很多内置函数和运算符都是多态的。
号外:在C#中,我们熟知接口(Interface)和多态相关,在处理多态对象时,只要关心它的接口(或者称为“协议”)而不需要显式指定特定实现类型即可,这也是IoC中面向接口(抽象)而不依赖于具体实现编程的基础。可惜在Python中根本没有Interface(有抽象类)。而在TypeScript的Specification中引入了Interface的概念:
interface Friend { name: string; favoriteColor?: string;}function add(friend: Friend) { var name = friend.name;}add({ name: "Fred" }); // Okadd({ favoriteColor: "blue" }); // Error, name requiredadd({ name: "Jill", favoriteColor: "green" }); // Ok
TypeScript语言规范里对Interface的定义是命名的对象类型(Programmers can give names to object types; we call named object types interfaces. )。它直接等价于下面的Ojbect Type:
var Friend: () => { name: string; favoriteColor?: string;};
上面这个Object Type在Playgound中等价的javascript代码如下:
var Friend;
在TypeScript编程规范文档里,对Interface的一些说明:
Interfaces provide the ability to give names to object types and the ability to compose existing named object types into new ones.
Interfaces have no run-time representation—they are purely a compile-time construct. Interfaces are particularly useful for documenting and validating the required shape of properties, objects passed as parameters, and objects returned from functions.
Interface可以继承自Interface:
interface Mover{ move(): void; getStatus(): { speed: number; };}interface Shaker{ shake(): void; getStatus(): { frequency: number; };}interface SimpleMover extends Mover{}interface MoverShaker extends Mover, Shaker{ getStatus(): { speed: number; frequency: number; };}
我们尝试让类继承自Interface:
interface Mover{ move(): void;}class SimpleMover extends Mover{ move() { alert("move") } }var mover=new SimpleMover();mover.move();
实践证明类是不能继承实现Interface的:A export class may only extend other classes, Mover is an interface.
现在大家知道TypeScript里的Interface和我们所认识和理解的接口的区别了吗?相同的一个名词Interface,不同语境下意义并不完全相同,看上去好像是挺傻的,但是学习和使用语言不做对比几乎是不可能的。
参考:
http://zh.wikipedia.org/wiki/Duck_typing
http://typescript.codeplex.com/
http://www.typescriptlang.org/Playground/
http://www.nczonline.net/blog/2012/10/04/thoughts-on-typescript/
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