五.类型与对象
1. 一点基础理论
对象代表现实世界中像轿车、狗、自行车这些事物。对象具有数据和行为两个主要特征。
在面向对象编程中，我们把数据当作属性，把行为当作方法。即：数据 → 属性 和 行为 → 方法
类型是创造单个对象实例的蓝本。在现实世界中，我们经常发现很多对象实例拥有相同的类型，比如轿车。他们都具有相同的构造和模型（具有发动机，轮子，门等等）。每辆车都是根据同一张设计图制作的，并且具有相同的组成部分。
2. Python 的面向对象编程模式：ON
Python，作为一门面向对象编程的语言，具有类和对象的概念。
类是蓝图，对象是模型。
同样，一个类，它只是一个模型，或者一种定义属性和行为的方法（正如我们在理论部分所讨论的）。例如，车辆类有自己的属性，定义什么是车辆。车轮的数量、能源的类型、座位容量和最大速度都是车辆的属性。
考虑到这一点，让我们看看类的Python语法：
class Vehicle:
pass
我们用一个类声明来定义类 ，仅此而已。很简单，不是吗？
对象是一个类的实例，我们用命名类来创建一个实例。
car = Vehicle()
print(car) # <__main__.Vehicle instance at 0x7fb1de6c2638>
这里 ‘car’ 是 ‘Vehicle’ 类的一个对象（或者说实例）。
记住，我们的 ‘Vehicle’ 类有四个属性：轮子数量，能源类型，座位容量，和最大速度。我们创建一个 ‘Vehicle’ 对象时设置所有这些属性 。所以在这里，我们定义我们的类初始化时要接收数据时：
class Vehicle:
def __init__(self, number_of_wheels, type_of_tank, seating_capacity, maximum_velocity):
self.number_of_wheels = number_of_wheels
self.type_of_tank = type_of_tank
self.seating_capacity = seating_capacity
self.maximum_velocity = maximum_velocity
我们使用了 ‘init’方法。我们称它为构造方法。所以创建 ‘vehicle’ 对象时可以定义这些属性。假设我们喜欢Tesla Model S，我们要创建这种对象。它有4个轮子，使用电能，有5个座位，最大时速250km/h (155mph）
tesla_model_s = Vehicle(4, "electric", 5, 250)
4个"轮子"+电能"能源"+5个"座位"+250km/h"最大速度"。
所有属性都设置完成了。但是我们如何获取这些属性值？我们发送一个消息到对象来问他们。我们称之为方法，方法是对象的行为，让我们来实现它：
class Vehicle:
def __init__(self, number_of_wheels, type_of_tank, seating_capacity, maximum_velocity):
self.number_of_wheels = number_of_wheels
self.type_of_tank = type_of_tank
self.seating_capacity = seating_capacity
self.maximum_velocity = maximum_velocity
def number_of_wheels(self):
return self.number_of_wheels
def set_number_of_wheels(self, number):
self.number_of_wheels = number
这里创建了两个方法: number_of_wheels 和 set_number_of_wheels. 我们称它为 获取 & 设置。因为第一个获取了属性值,然后第二个设置了一个新的属性值。
Python 中，我们可以用 "@property" ("decorator") 去定义 "getters" 和 "setters"。请看以下代码：
class Vehicle:
def __init__(self, number_of_wheels, type_of_tank, seating_capacity, maximum_velocity):
self.number_of_wheels = number_of_wheels
self.type_of_tank = type_of_tank
self.seating_capacity = seating_capacity
self.maximum_velocity = maximum_velocity
@property
def number_of_wheels(self):
return self.number_of_wheels
@number_of_wheels.setter
def number_of_wheels(self, number):
self.number_of_wheels = number
同时，我们可以使用这些方法作为属性：
tesla_model_s = Vehicle(4, "electric", 5, 250)
print(tesla_model_s.number_of_wheels) # 4
tesla_model_s.number_of_wheels = 2 # setting number of wheels to 2
print(tesla_model_s.number_of_wheels) # 2
这个与定义方法有些许不同。这些方法的工作机制与属性不同。例如，当我们设置轮子数量时，我们需要把2赋值给一个变量，只需要设置 "number_of_wheels" 的值为2。这是一种写 "pythonic"、 "getter"、"setter" 代码的方法。
而且同时我们也可以使用其他方法，比如 "make_noise" 方法。请看下面的例子：
class Vehicle:
def __init__(self, number_of_wheels, type_of_tank, seating_capacity, maximum_velocity):
self.number_of_wheels = number_of_wheels
self.type_of_tank = type_of_tank
self.seating_capacity = seating_capacity
self.maximum_velocity = maximum_velocity
def make_noise(self):
print("VRUUUUUUUM")
当我们调用这个方法时，它返回字符串 "VRRRRUUUUM"。
tesla_model_s = Vehicle(4, "electric", 5, 250)
tesla_model_s.make_noise() # VRUUUUUUUM
六.封装：信息隐藏
封装是一种限制直接访问对象数据和方法的机制。但是它加快了对象方法中数据的访问。
"封装可以在定义中隐藏数据和函数成员，意味着从外部隐藏了对象定义中的内部描述"--- Wikipedia
对象从外部隐藏了其内部描述。只有对象可以与它的内部数据进行交互。
首先，我们需要了解 "public" 和 "non-public" 变量实例的工作机制。
1. Public 变量实例
对于一个 Python 类型，我们可以使用构造方法初始化一个公共变量实例。我们看这个：
通过构造方法:
class Person:
def __init__(self, first_name):
self.first_name = first_name
这里我们使用 "first_name" 的值作为一个参数传递给公共变量实例。
tk = Person("TK")
print(tk.first_name) # => TK
在类中：
class Person:
first_name = "TK"
这里，我们不需要使用 "first_name" 作为一个参数，所有的对象实例都有一个用 "TK" 初始化的类属性。
tk = Person()
print(tk.first_name) # => TK
漂亮。我们已经学习到可以使用公共变量实例和类型属性。另一件关于 "public" 部分有趣的事情是我们可以管理它的变量的值。我的意思是什么呢？我们的对象可以管理它的变量值：获取和设置变量值。
记住 "Person" 类，我们想要设置另一个值给它的 "first_name" 变量：
tk = Person("TK")
tk.first_name = "Kaio"
print(tk.first_name) # => Kaio
好了，我们刚刚设置了另一个值（"kaio"）给对象变量 "first_name"，并且它更新了它的值。就是这么简单，因为这个 "public" 变量，我们可以这样做。
2. Non-public 变量实例
"在这里，我们不用‘私有‘来形容 ，因为在Python中没有真正"私有"的属性（避免了一般情况下不必要的工作）。"--- PEP 8
和公共变量实例一样，我们可以在构造函数或类内部定义非公共变量实例。语法上的差异是：对于非公共变量实例，我们在变量名前加一道下划线(_)。
"在Python中，无法从内部访问‘私有’变量实例的对象是不存在的。但是，大多数Python代码遵循一个惯例：一个名字前有一道下划线的对象应该被认为是API中非公共的部分，例如_spam，无论它是一个函数、方法或是数据成员。" --- Python Software Foundation
这是一个例子：
class Person:
def __init__(self, first_name, email):
self.first_name = first_name
self._email = email
看到email变量了吗？这就是定义一个非公共变量的方法。
tk = Person("TK", "tk@mail.com")
print(tk._email) # tk@mail.com
所谓非公共变量只是一个惯例，没有机制禁止我们从外部访问并更新它。但按照惯例，我们应该把它作为API中非公共的部分来对待。
在类内部，我们通常使用方法来操作"非公共变量"，让我们实现两个方法（email和update_email）来理解。
class Person:
def __init__(self, first_name, email):
self.first_name = first_name
self._email = email
def update_email(self, new_email):
self._email = new_email
def email(self):
return self._email
现在，我们可以通过这些方法来访问、更新非公共变量。
tk = Person("TK", "tk@mail.com")
print(tk.email()) # => tk@mail.com
tk._email = "new_tk@mail.com"
print(tk.email()) # => tk@mail.com
tk.update_email("new_tk@mail.com")
print(tk.email()) # => new_tk@mail.com
我们以first_name TK 和 email tk@mail.com 初始化一个Person对象
通过方法访问非公共变量 email，并打印出来
从类外部直接设置一个新的email
我们应该把非公共变量作为API中非公共的部分来对待
通过实例方法更新非公共变量 email
成功！我们可以通过预设的方法来更新它
3. 公共方法
通过 公共方法, 我们也可以在我们类的外部使用这些方法了：
class Person:
def __init__(self, first_name, age):
self.first_name = first_name
self._age = age
def show_age(self):
return self._age
让我们来试下：
tk = Person("TK", 25)
print(tk.show_age()) # => 25
赞——用起来没有任何问题。
4. 非公共方法
但是通过 非公共方法 我们却无法做到这一点。我们先来实现一个同样的 Person 类，不过这回我们加个下划线(_)来定义一个 show_age 的非公共方法。
class Person:
def __init__(self, first_name, age):
self.first_name = first_name
self._age = age
def _show_age(self):
return self._age
那么现在，我们来试着通过我们的对象调用这个 非公共方法：
tk = Person("TK", 25)
print(tk._show_age()) # => 25
我们可以访问并且更新它。 非公共方法 只是一类约定俗成的规定，并且应当被看做接口中的非公共部分。
关于我们该怎么使用它，这有个例子：
class Person:
def __init__(self, first_name, age):
self.first_name = first_name
self._age = age
def show_age(self):
return self._get_age()
def _get_age(self):
return self._age
tk = Person("TK", 25)
print(tk.show_age()) # => 25
这里我们有一个 _get_age 非公共方法和一个show_age 公共方法。show_age可以由我们的对象调用（在类的外部）而_get_age只能在我们类定义的内部使用(内部show_age方法)。但是再次强调下，这只是个约定俗成的规定。
5. 封装总结
通过封装我们可以从外部隐藏对象的内部表示。
七.继承：行为和特征
某些对象具有共同点：如行为和特征。
例如，我从我父亲那里继承了一些特征和行为。我继承了他的眼睛和头发作为特征，继承了他的急躁和内向作为行为。
在面向对象编程中，类能够从其他类中继承特征（数据）和行为（方法）。
让我们看另外一个例子。
假定一辆车。轮子的数量、载客量和最高时速是车的所有属性。那么我们可以认为ElectricCar类从这个Car类中继承了这些属性。
class Car:
def __init__(self, number_of_wheels, seating_capacity, maximum_velocity):
self.number_of_wheels = number_of_wheels
self.seating_capacity = seating_capacity
self.maximum_velocity = maximum_velocity
我们的Car类实现之后:
my_car = Car(4, 5, 250)
print(my_car.number_of_wheels)
print(my_car.seating_capacity)
print(my_car.maximum_velocity)
一旦初始化后，我们可以使用所有已创建的实例变量。很好。
在Python中我们可以将父类作为子类定义时的参数。一个ElectricCar类能从之前的Car类中继承。
class ElectricCar(Car):
def __init__(self, number_of_wheels, seating_capacity, maximum_velocity):
Car.__init__(self, number_of_wheels, seating_capacity, maximum_velocity)
简单如上。我们不需要实现任何其他的方法，因为这个类已经有了（继承自Car类）。让我们确认一下：
my_electric_car = ElectricCar(4, 5, 250)
print(my_electric_car.number_of_wheels) # => 4
print(my_electric_car.seating_capacity) # => 5
print(my_electric_car.maximum_velocity) # => 250
漂亮。就到这里！
恭喜！你完成了Python的这段密集的内容。
坚持学习，坚持编程，祝你玩得开心！
End.
作者：TK
翻译：LearnKu
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