什麼是面向物件程式設計?

引用百度百科解釋:

面向物件程式設計(Object Oriented Programming)作為一種新方法，其本質是以建立模型體現出來的抽象思維過程和麵向物件的方法。模型是用來反映現實世界中事物特徵的。任何一個模型都不可能反映客觀事物的一切具體特徵，只能對事物特徵和變化規律的一種抽象，且在它所涉及的範圍內更普遍、更集中、更深刻地描述客體的特徵。通過建立模型而達到的抽象是人們對客體認識的深化。

既然說到面向物件，也就不能不提面向過程。

那麼是什麼是面向過程呢?

“面向過程”(Procedure Oriented)是一種以過程為中心的程式設計思想。“面向過程”也可稱之為“面向記錄”程式設計思想，他們不支援豐富的“

面向物件”特性（比如繼承、多型），並且它們不允許混合持久化狀態和域邏輯。就是分析出解決問題所需要的步驟，然後用函式把這些步驟一步一步實現，使用的時候一個一個依次呼叫就可以了。

 

或許還會有人問，面向過程和麵向物件的區別是什麼?

這個聰哥哥我也不知道，所以參考一位博友朋友所說的:

面向過程就是分析出解決問題所需要的步驟，然後用函式把這些步驟一步一步實現，使用的時候一個一個依次呼叫就可以了；

面向物件是把構成問題事務分解成各個物件，建立物件的目的不是為了完成一個步驟，而是為了描敘某個事物在整個解決問題的步驟中的行為。

可以拿生活中的例項來理解面向過程與面向物件，例如五子棋，面向過程的設計思路就是首先分析問題的步驟：

1、開始遊戲，2、黑子先走，3、繪製畫面，4、判斷輸贏，5、輪到白子，6、繪製畫面，7、判斷輸贏，8、返回步驟2，9、輸出最後結果。把上面每個步驟用不同的方法來實現。

如果是面向物件的設計思想來解決問題。面向物件的設計則是從另外的思路來解決問題。整個五子棋可以分為:

1、黑白雙方，這兩方的行為是一模一樣的，2、棋盤系統，負責繪製畫面，3、規則系統，負責判定諸如犯規、輸贏等。第一類物件（玩家物件）負責接受使用者輸入，並告知第二類物件（棋盤物件）棋子佈局的變化，棋盤物件接收到了棋子的變化就要負責在螢幕上面顯示出這種變化，同時利用第三類物件（規則系統）來對棋局進行判定。

可以明顯地看出，面向物件是以功能來劃分問題，而不是步驟。同樣是繪製棋局，這樣的行為在面向過程的設計中分散在了多個步驟中，很可能出現不同的繪製版本，因為通常設計人員會考慮到實際情況進行各種各樣的簡化。而面向物件的設計中，繪圖只可能在棋盤物件中出現，從而保證了繪圖的統一。

 

面向物件和麵向過程程式設計的優缺點是什麼?

面向過程
　　優點：效能比面向物件高，因為類呼叫時需要例項化，開銷比較大，比較消耗資源，比如微控制器、嵌入式開發、Linux/Unix等一般採用面向過程開發，效能是最重要的因素。 
　　缺點：沒有面向物件易維護、易複用、易擴充套件

面向物件
　　優點：易維護、易複用、易擴充套件，由於面向物件有封裝、繼承、多型性的特性，可以設計出低耦合的系統，使系統更加靈活、更加易於維護 
　　缺點：效能比面向過程低

 

今天聰哥哥我主要講的是類和例項、訪問限制、繼承和多型、獲取物件資訊、例項屬性和類屬性等五個方面。

有一定程式語言基礎的朋友們，可以聯絡到自身經常用到的程式語言，通過對比進行學習，同時也可以溫習。

 

一、類和例項

面向物件最重要的概念就是類（Class）和例項（Instance），必須牢記類是抽象的模板，比如Student類，而例項是根據類創建出來的一個個具體的“物件”，每個物件都擁有相同的方法，但各自的資料可能不同。

 

示例一：

# -*- coding: utf-8 -*-

class Student(object):
    def __init__(self, name, score):
        self.name = name
        self.score = score

    def get_grade(self):
        if self.score >= 90:
            return 'A'
        elif self.score >= 60:
            return 'B'
        else:
            return 'C'

lisa = Student("Lisa",100)
bart = Student("Bart",50)
print(lisa.name,lisa.get_grade())
print(bart.name,bart.get_grade())

聰哥哥有話說:

(1)類是建立例項的模板，而例項則是一個一個具體的物件，各個例項擁有的資料都互相獨立，互不影響；

(2)方法就是與例項繫結的函式，和普通函式不同，方法可以直接訪問例項的資料；

(3)通過在例項上呼叫方法，我們就直接操作了物件內部的資料，但無需知道方法內部的實現細節。

 

二、訪問限制

在Class內部，可以有屬性和方法，而外部程式碼可以通過直接呼叫例項變數的方法來操作資料，這樣，就隱藏了內部的複雜邏輯。

示例一(如果要讓內部屬性不被外部訪問，可以把屬性的名稱前加上兩個下劃線__，在Python中，例項的變數名如果以__開頭，就變成了一個私有變數（private），只有內部可以訪問，外部不能訪問，所以，我們把Student類改一改）:

# -*- coding: utf-8 -*-

class Student(object):

    def __init__(self, name, score):
        self.__name = name
        self.__score = score

    def print_score(self):
        print('%s: %s' % (self.__name, self.__score))

bart = Student("聰哥哥",100)
print(bart.__name)

改完後，對於外部程式碼來說，沒什麼變動，但是已經無法從外部訪問例項變數.__name和例項變數.__score了

結果如圖:

 

三、繼承和多型

在OOP程式設計中，當我們定義一個class的時候，可以從某個現有的class繼承，新的class稱為子類（Subclass），而被繼承的class稱為基類、父類或超類（Base class、Super class）。

繼承的好處是不言而喻的，繼承是為了複用，複用是為了降低程式碼冗餘。

來一段示例說明，比如動物類繼承示例

示例一:

# -*- coding: utf-8 -*-

class Animal(object):
    def run(self):
        print('Animal is running...')
		
class Dog(Animal):

    def run(self):
        print('Dog is running...')

    def eat(self):
        print('Eating meat...')

class Cat(Animal):
    pass
	
dog = Dog()
dog.run()
dog.eat()

cat = Cat()
cat.run()

聰哥哥有話說:

繼承可以把父類的所有功能都直接拿過來，這樣就不必重零做起，子類只需要新增自己特有的方法，也可以把父類不適合的方法覆蓋重寫。

四、獲取物件資訊

當我們拿到一個物件的引用時，如何知道這個物件是什麼型別、有哪些方法呢？

基本型別都可以用type()來判斷，例如:

# -*- coding: utf-8 -*-
print(type(1234))

如圖:

繼承關係可以使用isinstance()

例如:

# -*- coding: utf-8 -*-

class Animal(object):
    def run(self):
        print('Animal is running...')
		
class Dog(Animal):

    def run(self):
        print('Dog is running...')

    def eat(self):
        print('Eating meat...')

class Cat(Animal):
    pass
	
dog = Dog()
cat = Cat()
print(isinstance(cat,Cat))

結果如:

 

如果要獲得一個物件的所有屬性和方法，可以使用dir()函式，它返回一個包含字串的list，比如，獲得一個str物件的所有屬性和方法:

# -*- coding: utf-8 -*-
print(dir("ABC"))

結果如圖:

 

聰哥哥有話說:

通過內建的一系列函式，我們可以對任意一個Python物件進行剖析，拿到其內部的資料。要注意的是，只有在不知道物件資訊的時候，我們才會去獲取物件資訊。

 

五、例項屬性和類屬性

由於Python是動態語言，根據類建立的例項可以任意繫結屬性。

或許有哪位小哥哥或是小姐姐會問什麼是動態語言，然後接著又會問，有動態語言，就有與之相反的靜態語言，那麼什麼是靜態語言。

最後產生的問題就是什麼是動態語言？什麼是靜態語言？動態語言和靜態語言的區別？動態語言和靜態語言的優劣？

問題一個一個來回答。

問:什麼是動態語言?

答:引用百度百科:動態語言，是指程式在執行時可以改變其結構：新的函式可以被引進，已有的函式可以被刪除等在結構上的變化，型別的檢查是在執行時做的，優點為方便閱讀，清晰明瞭，缺點為不方便除錯。

問:什麼是靜態語言?

答:靜態語言是在編譯時變數的資料型別即可確定的語言，多數靜態型別語言要求在使用變數之前必須宣告資料型別。

或許有人說，我聽不懂這麼官方的說辭。

那好，接下來由聰哥哥來通俗解答：動態語言不需要編譯即可執行，而靜態語言需要編譯後才能執行（關於動態語言和靜態語言的區別，這個也是答案）。

問:動態語言和靜態語言的優劣比較?

答:

靜態語言的優勢:

(1)由於型別的強制宣告，使得IDE有很強的程式碼感知能力，故，在實現複雜的業務邏輯、開發大型商業系統、以及那些生命週期很長的應用中，依託IDE對系統的開發很有保障；

(2)由於靜態語言相對比較封閉，使得第三方開發包對程式碼的侵害性可以降到最低；

(3)程式碼執行速度快。

靜態語言的劣勢:

程式碼不夠簡潔。

動態語言的優勢:

(1)思維不受束縛，可以任意發揮，把更多的精力放在產品本身上；

(2)集中思考業務邏輯實現，思考過程即實現過程。

動態語言的劣勢:

不方便除錯,命名容易混淆。

程式碼示例:

# -*- coding: utf-8 -*-
class Student(object):
     name = '聰哥哥'
	 
s = Student() #例項
print(s.name)

聰哥哥有話說:

(1)例項屬性屬於各個例項所有，互不干擾；

(2)類屬性屬於類所有，所有例項共享一個屬性；

(3)不要對例項屬性和類屬性使用相同的名字，否則將產生難以發現的錯誤。

 

 

小結:

聰哥哥有話說,對於本章學習，有一定的程式設計經驗人士學習起來，特別是接觸過面向物件這個概念，或者是有Java的開發經驗，很容易學習。