面向对象3、异常、模块
2019-03-28 本文已影响216人
辽A丶孙悟空
一、练习：设计类
- 设计一个卖车的4S店，该怎样做呢？
- demo:
# 定义车类 class Car(object): # 定义车的方法 def move(self): print("---车在移动---") def stop(self): print("---停车---") # 定义一个销售车的店类 class CarStore(object): def order(self): car = Car() #找一辆车 return car # 1. 先的有个销售汽车的店铺 car_store = CarStore() # 2. 通过这家店铺，订购车 my_car = car_store.order() # 3. 开车爽。。。 my_car.move() my_car.stop()
结果：
结果.png
- 说明
- 上面的4s店，只能销售一种类型的车
- 如果这个是个销售北京现代品牌的车，比如伊兰特、索纳塔等，该怎样做呢？
- 设计一个卖北京现代车的4S店
- demo:
# 定义伊兰特车类 class YilanteCar(object): # 定义车的方法 def move(self): print("---车在移动---") def stop(self): print("---停车---") # 定义索纳塔车类 class SuonataCar(object): # 定义车的方法 def move(self): print("---车在移动---") def stop(self): print("---停车---") # 定义一个销售北京现代车的店类 class CarStore(object): def order(self, typeName): #根据客户的不同要求，生成不同的类型的车 if typeName == "伊兰特": car = YilanteCar() elif typeName == "索纳塔": car = SuonataCar() return car xiandai_store = CarStore() my_car = xiandai_store.order("索纳塔") my_car.move() my_car.stop()
结果：
结果.png
这样做，不太好，因为当北京现代又生产一种新类型的车时，那么又得在CarStore类中修改，有没有好的解决办法呢？
二、工厂模式
- 简单工厂模式
在上一节中，最后留下的个问题，该怎样解决呢？
- 使用函数实现
- demo:
# 定义伊兰特车类 class YilanteCar(object): # 定义车的方法 def move(self): print("---车在移动---") def stop(self): print("---停车---") # 定义索纳塔车类 class SuonataCar(object): # 定义车的方法 def move(self): print("---车在移动---") def stop(self): print("---停车---") # 定义一个函数，来模拟一个汽车厂，目的是创建出具体的汽车对象 def createCar(typeName): if typeName == "伊兰特": car = YilanteCar() elif typeName == "索纳塔": car = SuonataCar() return car # 定义一个销售北京现代车的店类 class CarStore(object): def order(self, typeName): # 让工厂根据类型，生产一辆汽车 car = createCar(typeName) return car xiandai_store = CarStore() my_car = xiandai_store.order("索纳塔") my_car.move() my_car.stop()
结果：
结果.png
- 使用类来实现
- demo:
# 定义伊兰特车类 class YilanteCar(object): # 定义车的方法 def move(self): print("---车在移动---") def stop(self): print("---停车---") # 定义索纳塔车类 class SuonataCar(object): # 定义车的方法 def move(self): print("---车在移动---") def stop(self): print("---停车---") # 定义一个生产汽车的工厂，让其根据具体的订单生产车 class CarFactory(object): def createCar(self,typeName): if typeName == "伊兰特": car = YilanteCar() elif typeName == "索纳塔": car = SuonataCar() return car # 定义一个销售北京现代车的店类 class CarStore(object): def __init__(self): #设置4s店的指定生产汽车的工厂 self.carFactory = CarFactory() def order(self, typeName): # 让工厂根据类型，生产一辆汽车 car = self.carFactory.createCar(typeName) return car xiandai_store = CarStore() my_car = xiandai_store.order("索纳塔") my_car.move() my_car.stop()
结果：
结果.png
- 咋一看来，好像只是把生产环节重新创建了一个类，这确实比较像是一种编程习惯，此种解决方式被称作简单工厂模式
- 工厂函数、工厂类对具体的生成环节进行了封装，这样有利于代码的后需扩展，即把功能划分的更具体，4s店只负责销售，汽车厂只负责制造
- 工厂方法模式
- 多种品牌的汽车4S店
- 当买车时，有很多种品牌可以选择，比如北京现代、别克、凯迪拉克、特斯拉等，那么此时程序又该怎样进行设计呢？
- demo:
# 定义伊兰特车类 class YilanteCar(object): # 定义车的方法 def move(self): print("---车在移动---") def stop(self): print("---停车---") # 定义索纳塔车类 class SuonataCar(object): # 定义车的方法 def move(self): print("---车在移动---") def stop(self): print("---停车---") # 定义一个生产汽车的工厂，让其根据具体的订单生产车 class CarFactory(object): def createCar(self,typeName): if typeName == "伊兰特": car = YilanteCar() elif typeName == "索纳塔": car = SuonataCar() return car # 定义一个销售北京现代车的店类 class CarStore(object): def __init__(self): #设置4s店的指定生产汽车的工厂 self.carFactory = CarFactory() def order(self, typeName): # 让工厂根据类型，生产一辆汽车 car = self.carFactory.createCar(typeName) return car xiandai_store = CarStore() my_car = xiandai_store.order("索纳塔")# 定义一个基本的4S店类 class CarStore(object): #仅仅是定义了这个方法，并没有实现具体功能，这个需要在子类中实现 def createCar(self, typeName): pass def xiChe(self): pass # 省略洗车的过程....>> self.car.x() def shangBaoXian(self): pass # 省略上保险的过程....>> self.car.xx() def shangChePai(self): pass # 省略上车牌的过程....>> self.car.xxx() def order(self, typeName): # 1. 让工厂根据类型，生产一辆汽车 self.car = self.createCar(typeName) # 2. 洗车 self.xiChe() # 3. 上保险 self.shangBaoXian() # 4. 上车牌 self.shangChePai() # 5. 将车返回给用户 return self.car # 定义一个北京现代4S店类 class XiandaiCarStore(CarStore): def __init__(self): #设置4s店的指定生产汽车的工厂 self.carFactory = XianDaiFactory() # 重写createCar方法，从而完成现代车具体的生成过程， # 而其他的像洗车、上牌的功能，都是直接继承自父类，从而让程序更简单了 def createCar(self, typeName): return self.carFactory.createCar(typeName) # 定义一个生产汽车的工厂，让其根据具体得订单生产车 class XianDaiFactory(object): def createCar(self, typeName): if typeName == "伊兰特": car = YilanteCar() elif typeName == "索纳塔": car = SuonataCar() return car # 定义伊兰特车类 class YilanteCar(object): # 定义车的方法 def move(self): print("---车在移动---") def stop(self): print("---停车---") # 定义索纳塔车类 class SuonataCar(object): # 定义车的方法 def move(self): print("---车在移动---") def stop(self): print("---停车---") suonata = XiandaiCarStore() my_car = suonata.order("索纳塔") my_car.move() my_car.stop() my_car.move() my_car.stop()
结果：
结果.png
- 最后来看看工厂方法模式的定义
- 定义了一个创建对象的接口(可以理解为函数)，但由子类决定要实例化的类是哪一个，工厂方法模式让类的实例化推迟到子类，抽象的CarStore提供了一个创建对象的方法createCar，也叫作工厂方法。
- 子类真正实现这个createCar方法创建出具体产品。 创建者类不需要直到实际创建的产品是哪一个，选择了使用了哪个子类，自然也就决定了实际创建的产品是什么。
三、__new__方法
- __new__和__init__的作用
- demo:
class A(object): def __init__(self): print("这是 init 方法") def __new__(cls): print("这是 new 方法") return object.__new__(cls) A()
结果：
结果.png
- 总结
- __new__至少要有一个参数cls，代表要实例化的类，此参数在实例化时由Python解释器自动提供
- __new__必须要有返回值，返回实例化出来的实例，这点在自己实现__new__时要特别注意，可以return父类__new__出来的实例，或者直接是object的__new__出来的实例
- __init__有一个参数self，就是这个__new__返回的实例，__init__在__new__的基础上可以完成一些其它初始化的动作，__init__不需要返回值
- 我们可以将类比作制造商，__new__方法就是前期的原材料购买环节，__init__方法就是在有原材料的基础上，加工，初始化商品环节
- 注意点
class A(object): def __init__(self): print(self) print("这是 init 方法") def __new__(cls): print(id(cls)) print("这是 new 方法") ret = object.__new__(cls) print(ret) return ret A()
结果：
结果.png
四、单例模式
- 单例是什么
- 举个常见的单例模式例子，我们日常使用的电脑上都有一个回收站，在整个操作系统中，回收站只能有一个实例，整个系统都使用这个唯一的实例，而且回收站自行提供自己的实例。因此回收站是单例模式的应用。
- 确保某一个类只有一个实例，而且自行实例化并向整个系统提供这个实例，这个类称为单例类，单例模式是一种对象创建型模式。
- 创建单例-保证只有1个对象
- demo:
# 实例化一个单例 class Singleton(object): __instance = None def __new__(cls, age, name): #如果类属性__instance的值为None， #那么就创建一个对象，并且赋值为这个对象的引用，保证下次调用这个方法时 #能够知道之前已经创建过对象了，这样就保证了只有1个对象 if not cls.__instance: cls.__instance = object.__new__(cls) return cls.__instance a = Singleton(18, "dongGe") b = Singleton(8, "dongGe") print(id(a)) print(id(b)) a.age = 19 #给a指向的对象添加一个属性 print(b.age)#获取b指向的对象的age属性
结果：
结果.png
- 创建单例时，只执行1次init方法
- demo:
# 实例化一个单例 class Singleton(object): __instance = None __first_init = False def __new__(cls, age, name): if not cls.__instance: cls.__instance = object.__new__(cls) return cls.__instance def __init__(self, age, name): if not self.__first_init: self.age = age self.name = name Singleton.__first_init = True a = Singleton(18, "dongGe") b = Singleton(8, "dongGe") print(id(a)) print(id(b)) print(a.age) print(b.age) a.age = 19 print(b.age)
结果：
结果.png
五、异常
- 异常简介
- demo:
print('-----test--1---') open('123.txt','r') print('-----test--2---')
结果：
结果.png
- 说明:
打开一个不存在的文件123.txt，当找不到123.txt 文件时，就会抛出给我们一个IOError类型的错误，No such file or directory：123.txt （没有123.txt这样的文件或目录）- 异常:
当Python检测到一个错误时，解释器就无法继续执行了，反而出现了一些错误的提示，这就是所谓的"异常"
六、捕获异常
- 捕获异常 try...except...
- demo:
try: print('-----test--1---') open('123.txt','r') print('-----test--2---') except IOError: pass
结果：
结果.png
- 说明:
- 此程序看不到任何错误，因为用except 捕获到了IOError异常，并添加了处理的方法
- pass 表示实现了相应的实现，但什么也不做；如果把pass改为print语句，那么就会输出其他信息
- 小总结:
总结.png
- 把可能出现问题的代码，放在try中
- 把处理异常的代码，放在except中
- except捕获多个异常
- demo:
try: print(num) except IOError: print('产生错误了')
结果：
结果.png
- 想一想:
上例程序，已经使用except来捕获异常了，为什么还会看到错误的信息提示？- 答:
except捕获的错误类型是IOError，而此时程序产生的异常为 NameError ，所以except没有生效
- demo:修改后
try: print(num) except NameError: print('产生错误了')
结果：
结果.png
- 实际开发中，捕获多个异常的方式，如下：
- demo:
#coding=utf-8 try: print('-----test--1---') open('123.txt','r') # 如果123.txt文件不存在，那么会产生 IOError 异常 print('-----test--2---') print(num)# 如果num变量没有定义，那么会产生 NameError 异常 except (IOError,NameError): #如果想通过一次except捕获到多个异常可以用一个元组的方式 print('出现错误了，两个！')
结果：
结果.png
- 注意：
当捕获多个异常时，可以把要捕获的异常的名字，放到except 后，并使用元组的方式仅进行存储
- 获取异常的信息描述
分析.png
分析1.png
- else
- 咱们应该对else并不陌生，在if中，它的作用是当条件不满足时执行的实行；同样在try...except...中也是如此，即如果没有捕获到异常，那么就执行else中的事情
- demo:
try: num = 100 print(num) except NameError as errorMsg: print('产生错误了:%s'%errorMsg) else: print('没有捕获到异常，真高兴')
结果：
结果.png
- try...finally...
- try...finally...语句用来表达这样的情况：
在程序中，如果一个段代码必须要执行，即无论异常是否产生都要执行，那么此时就需要使用finally。 比如文件关闭，释放锁，把数据库连接返还给连接池等- demo:
import time try: f = open('test.txt') try: while True: content = f.readline() if len(content) == 0: break time.sleep(2) print(content) except: #如果在读取文件的过程中，产生了异常，那么就会捕获到 #比如 按下了 ctrl+c pass finally: f.close() print('关闭文件') except: print("没有这个文件")
结果：
结果.png
- 说明:
- test.txt文件中每一行数据打印，但是我有意在每打印一行之前用time.sleep方法暂停2秒钟。这样做的原因是让程序运行得慢一些。在程序运行的时候，按Ctrl+c中断（取消）程序。
- 我们可以观察到KeyboardInterrupt异常被触发，程序退出。但是在程序退出之前，finally从句仍然被执行，把文件关闭。
七、异常的传递
- try嵌套中
- demo:
import time try: f = open('test.txt') try: while True: content = f.readline() if len(content) == 0: break time.sleep(2) print(content) finally: f.close() print('关闭文件') except: print("没有这个文件")
结果：
结果.png
- 函数嵌套调用中
- demo:
def test1(): print("----test1-1----") print(num) print("----test1-2----") def test2(): print("----test2-1----") test1() print("----test2-2----") def test3(): try: print("----test3-1----") test1() print("----test3-2----") except Exception as result: print("捕获到了异常，信息是:%s" % result) print("----test3-2----") test3() print("------华丽的分割线-----") test2()
结果：
结果.png
- 总结：
- 如果try嵌套，那么如果里面的try没有捕获到这个异常，那么外面的try会接收到这个异常，然后进行处理，如果外边的try依然没有捕获到，那么再进行传递。。。
- 如果一个异常是在一个函数中产生的，例如函数A---->函数B---->函数C,而异常是在函数C中产生的，那么如果函数C中没有对这个异常进行处理，那么这个异常会传递到函数B中，如果函数B有异常处理那么就会按照函数B的处理方式进行执行；如果函数B也没有异常处理，那么这个异常会继续传递，以此类推。。。如果所有的函数都没有处理，那么此时就会进行异常的默认处理，即通常见到的那样
- 注意观察上图中，当调用test3函数时，在test1函数内部产生了异常，此异常被传递到test3函数中完成了异常处理，而当异常处理完后，并没有返回到函数test1中进行执行，而是在函数test3中继续执行
八、抛出自定义的异常
你可以用raise语句来引发一个异常。异常/错误对象必须有一个名字，且它们应是Error或Exception类的子类
- demo:
class ShortInputException(Exception): '''自定义的异常类''' def __init__(self, length, atleast): #super().__init__() self.length = length self.atleast = atleast def main(): try: s = input('请输入 --> ') if len(s) < 3: # raise引发一个你定义的异常 raise ShortInputException(len(s), 3) except ShortInputException as result:#x这个变量被绑定到了错误的实例 print('ShortInputException: 输入的长度是 %d,长度至少应是 %d'% (result.length, result.atleast)) else: print('没有异常发生.') main()
结果：
结果1.png
结果2.png
结果3.png
- 注意
- 以上程序中，关于代码#super().__init__()的说明
这一行代码，可以调用也可以不调用，建议调用，因为__init__方法往往是用来对创建完的对象进行初始化工作，如果在子类中重写了父类的__init__方法，即意味着父类中的很多初始化工作没有做，这样就不保证程序的稳定了，所以在以后的开发中，如果重写了父类的__init__方法，最好是先调用父类的这个方法，然后再添加自己的功能
九、异常处理中抛出异常
- demo:
class Test(object): def __init__(self, switch): self.switch = switch #开关 def calc(self, a, b): try: return a/b except Exception as result: if self.switch: print("捕获开启，已经捕获到了异常，信息如下:") print(result) else: #重新抛出这个异常，此时就不会被这个异常处理给捕获到，从而触发默认的异常处理 raise a = Test(True) a.calc(11,0) print("----------------------华丽的分割线----------------") a.switch = False a.calc(11,0)
结果：
结果.png
十、模块
- Python中的模块
- 有过C语言编程经验的朋友都知道在C语言中如果要引用sqrt函数，必须用语句#include <math.h>引入math.h这个头文件，否则是无法正常进行调用的。
- 那么在Python中，如果要引用一些其他的函数，该怎么处理呢？
- 在Python中有一个概念叫做模块（module），这个和C语言中的头文件以及Java中的包很类似，比如在Python中要调用sqrt函数，必须用import关键字引入math这个模块，下面就来了解一下Python中的模块。
- 说的通俗点：模块就好比是工具包，要想使用这个工具包中的工具(就好比函数)，就需要导入这个模块
- import
- 在Python中用关键字import来引入某个模块，比如要引用模块math，就可以在文件最开始的地方用import math来引入。
- 形如:
import module1,mudule2...
- 当解释器遇到import语句，如果模块在当前的搜索路径就会被导入。
- 在调用math模块中的函数时，必须这样引用：
模块名.函数名- 想一想:
为什么必须加上模块名调用呢？- 答:
因为可能存在这样一种情况：在多个模块中含有相同名称的函数，此时如果只是通过函数名来调用，解释器无法知道到底要调用哪个函数。所以如果像上述这样引入模块的时候，调用函数必须加上模块名import math #这样会报错 print sqrt(2) #这样才能正确输出结果 print math.sqrt(2)有时候我们只需要用到模块中的某个函数，只需要引入该函数即可，此时可以用下面方法实现：
from 模块名 import 函数名1,函数名2....不仅可以引入函数，还可以引入一些全局变量、类等
- 注意:
- 通过这种方式引入的时候，调用函数时只能给出函数名，不能给出模块名，但是当两个模块中含有相同名称函数的时候，后面一次引入会覆盖前一次引入。也就是说假如模块A中有函数function( )，在模块B中也有函数function( )，如果引入A中的function在先、B中的function在后，那么当调用function函数的时候，是去执行模块B中的function函数。
- 如果想一次性引入math中所有的东西，还可以通过from math import *来实现
- from…import
Python的from语句让你从模块中导入一个指定的部分到当前命名空间中
- 语法如下：
from modname import name1[, name2[, ... nameN]]
- 例如，要导入模块fib的fibonacci函数，使用如下语句：
from fib import fibonacci
- 注意
不会把整个fib模块导入到当前的命名空间中，它只会将fib里的fibonacci单个引入
- from … import *
把一个模块的所有内容全都导入到当前的命名空间也是可行的，只需使用如下声明：
from modname import *
- 注意
这提供了一个简单的方法来导入一个模块中的所有项目。然而这种声明不该被过多地使用。
- as
In [1]: import time as tt In [2]: time.sleep(1) --------------------------------------------------------------------------- NameError Traceback (most recent call last) <ipython-input-2-07a34f5b1e42> in <module>() ----> 1 time.sleep(1) NameError: name 'time' is not defined In [3]: In [3]: In [3]: tt.sleep(1) In [4]: In [4]: In [4]: from time import sleep as sp In [5]: sleep(1) --------------------------------------------------------------------------- NameError Traceback (most recent call last) <ipython-input-5-82e5c2913b44> in <module>() ----> 1 sleep(1) NameError: name 'sleep' is not defined In [6]: In [6]: In [6]: sp(1) In [7]:
- 定位模块
当你导入一个模块，Python解析器对模块位置的搜索顺序是：
- 当前目录
- 如果不在当前目录，Python则搜索在shell变量PYTHONPATH下的每个目录。
- 如果都找不到，Python会察看默认路径。UNIX下，默认路径一般为/usr/local/lib/python/
- 模块搜索路径存储在system模块的sys.path变量中。变量里包含当前目录，PYTHONPATH和由安装过程决定的默认目录。
十一、模块制作
- 定义自己的模块
在Python中，每个Python文件都可以作为一个模块，模块的名字就是文件的名字。
- 比如有这样一个文件test.py，在test.py中定义了函数add
def add(a, b): return a + b
- 调用自己定义的模块
- 那么在其他文件中就可以先import test，然后通过test.add(a,b)来调用了，当然也可以通过from test import add来引入
def add(a, b): return a + b
- 测试模块
- 在实际开中，当一个开发人员编写完一个模块后，为了让模块能够在项目中达到想要的效果，这个开发人员会自行在py文件中添加一些测试信息，例如：
def add(a, b): return a + b # 用来进行测试 ret = add(12, 22) print('int test.py file,,,,12+22=%d' % ret)
- 如果此时，在其他py文件中引入了此文件的话，想想看，测试的那段代码是否也会执行呢！
import test result = test.add(11,22) print(result)
结果：
结果.png
至此，可发现test.py中的测试代码，应该是单独执行test.py文件时才应该执行的，不应该是其他的文件中引用而执行
- 为了解决这个问题，python在执行一个文件时有个变量name
直接运行此文件
结果1.png
在其他文件中import此文件
结果2.png
- 总结：
可以根据__name__变量的结果能够判断出，是直接执行的python脚本还是被引入执行的，从而能够有选择性的执行测试代码
结果3.png
十二、模块中的__all__
- 没有__all__
- demo:test.py
class Test(): def test(self): print("----Test类中的的test函数----") def test1(): print("----test1函数----") def test2(): print("----test2函数----")
- demo:main.py
from test import * a = Test() a.test() test1() test2()
结果：
结果.png
- 模块中有__all__
- demo:test.py
__all__ = ["Test","test1"] class Test(): def test(self): print("----Test类中的的test函数----") def test1(): print("----test1函数----") def test2(): print("----test2函数----")
- demo:main.py
from test import * a = Test() a.test() test1() test2()
结果：
结果.png
- 总结
如果一个文件中有all变量，那么也就意味着不在这个变量中的元素，不会被from xxx import *时导入。
十三、模块发布
- 模块发布
- mymodule目录结构体如下：
├── setup.py ├── suba │ ├── aa.py │ ├── bb.py │ └── __init__.py └── subb ├── cc.py ├── dd.py └── __init__.py
- 编辑setup.py文件
py_modules需指明所需包含的py文件
from distutils.core import setup setup(name="dongGe", version="1.0", description="dongGe's module", author="dongGe", py_modules=['suba.aa', 'suba.bb', 'subb.cc', 'subb.dd'])
- 构建模块
- python setup.py build
- 构建后目录结构
. ├── build │ └── lib.linux-i686-2.7 │ ├── suba │ │ ├── aa.py │ │ ├── bb.py │ │ └── __init__.py │ └── subb │ ├── cc.py │ ├── dd.py │ └── __init__.py ├── setup.py ├── suba │ ├── aa.py │ ├── bb.py │ └── __init__.py └── subb ├── cc.py ├── dd.py └── __init__.py
- 生成发布压缩包
- python setup.py sdist
- 打包后,生成最终发布压缩包dongGe-1.0.tar.gz , 目录结构
. ├── build │ └── lib.linux-i686-2.7 │ ├── suba │ │ ├── aa.py │ │ ├── bb.py │ │ └── __init__.py │ └── subb │ ├── cc.py │ ├── dd.py │ └── __init__.py ├── dist │ └── dongGe-1.0.tar.gz ├── MANIFEST ├── setup.py ├── suba │ ├── aa.py │ ├── bb.py │ └── __init__.py └── subb ├── cc.py ├── dd.py └── __init__.py
十四、模块安装、使用
- 安装的方式
- 找到模块的压缩包
- 解压
- 进入文件夹
- 执行命令python setup.py install
- 注意：
如果在install的时候，执行目录安装，可以使用python setup.py install --prefix=安装路径
- 模块的引入
在程序中，使用from import 即可完成对安装的模块使用
from 模块名 import 模块名或者*
