Python笔记(三)：高级特性之面向对象编程
0x00. 概述
在学习Java编程之初就接触到了“面向对象编程”这个概念，因为Java就是一门面向对象语言。由于当时没有接触过“面向过程编程”的概念，所以很难理解透彻“面向对象”的概念。
现在，在学习了既可以“面向对象”又可以“面向过程”的Python语言后，是时候来个总结了。
0x01. 介绍
面向对象程序设计（英语：Object-oriented programming，缩写：OOP）是一种程序设计范型，同时也是一种程序开发的方法。对象指的是类的实例。它将对象作为程序的基本单元，将程序和数据封装其中，以提高软件的重用性、灵活性和扩展性。
——摘自维基百科
其实，面向对象和面向对象程序设计是两个概念。面向对象的概念和应用已超越了程序设计和软件开发，扩展到如数据库系统、交互式界面、应用结构、应用平台、分布式系统、网络管理结构、CAD技术、人工智能等领域。面向对象是一种对现实世界理解和抽象的方法，是计算机编程技术发展到一定阶段后的产物。
本文主要讨论面向对象编程的意义和面向对象编程在Python中的应用。
面向过程&面向对象
在讨论面向对象时，不得不提的一个概念就是面向过程。那么，这两者到底是什么关系呢？其实也没什么关系啦，面向对象编程出现在面向过程之后，但两者并不是继承关系。相反地，经常把两者放在一起是因为这两种编程方法的设计思想完全不同。
面向过程以过程为中心，完成功能时先分析步骤，用函数将各步骤实现，使用时按步骤依次调用；面向对象则以事物为中心，先从问题中抽象出一个或多个事物，每个事物都具有自己的属性和行为，通过事物之间的消息传递共同完成功能。
举个例子：早起出门去上班。
面向过程实现代码：
def get_up():
print('get up....')
def have_breakfast():
print('have breakfast...')
def open_door():
print('open the door...')
def lock_door():
print('lock the door...')
def drive_car():
print('driving...')
def working():
print('work hard...')
# 依次调用完成功能
get_up()
have_breakfast()
open_door()
lock_door()
drive_car()
working()
面向对象实现代码：
class Person():
def get_up(self):
print('get up....')
def have_breakfast(self):
print('have breakfast...')
def open_door(self, door):
door.open()
def lock_door(self, door):
door.lock()
def drive_car(self, car):
car.drive()
def working(self):
print('work hard...')
class Door():
def open(self):
print('open...')
def lock(self):
print('lock...')
class Car():
def drive(self):
print('drive...')
# 通过各对象之间的消息传递共同完成功能
p = Person()
car = Car()
door = Door()
p.get_up()
p.have_breakfast()
p.open_door(door)
p.lock_door(door)
p.drive_car(car)
p.working()
面向对象的特点
对照上面的例子，我们来看一下面向对象的特点：
a) 封装：将相关的属性和逻辑组合起来形成一个函数，将相关的属性和行为（函数）组合起来形成一个类。
封装的主要优点是隐藏不相关逻辑，拿“开车去上班”来说，我们只需要驾驶汽车，不需要关注发动机是怎么驱动汽车前进的，所以驱动汽车前进的逻辑被封装到了类Car的drive方法中。
b) 继承：继承在上面的例子中没有体现，我们再举个简单的例子：
class Chinese(Person):
def __init__(self, hair_color):
self.hair_color = hair_color
上面的例子中，类Chinese继承自Person，那么类Chinese就自然拥有了Person的所有公开的属性和方法，你可以这样使用：
ch = Chinese('black')
ch.get_up()
ch.have_breakfast()
...
另外需要注意，Python是支持多继承的，即一个子类可以有多个父类。
c) 多态：多态是面向对象三大特征之一，但是对于Python来说，这个特征并不明显，因为Python是动态语言，支持“鸭子类型”。什么是鸭子类型呢？“只要长得像鸭子，走路像鸭子，就认为它是鸭子，在代码中的表现如下：
# 我们定义一个Computer类，也有open和close
class Computer():
def open():
print('open...')
def close():
print('open...')
#虽然Computer与Door没有继承关系，依然可以被Person类中的相关方法调用
c = Computer()
p.open_door(c)
p.lock_door(c)
虽然多态在Python中的特征并不明显，这里我们还是了解一下多态的概念和意义。多态是指一个名称可以表示多个对象，这多个对象有一个共同的超类。那么多态有什么作用呢，在静态语言中，如Java，如果一个函数的形式参数是Person类型，则所有Person类型及其子类的对象都可以实际参数传入该函数。
最后我们讲一个面向对象编程设计中的常用原则：开闭原则
开闭原则即“对扩展开放，对修改关闭”，翻译成人话就是：当软件需求变化时，尽量通过扩展软件实体的行为和属性来实现变化，而不是修改已有代码来实现。如果还是不理解，可以参考文章末尾的链接，本文不再赘述。
0x02. 结语
虽然笔者在学习编程过程中一直接触“面向对象”的概念，但是到目前为止还是没能完全掌握面向对象的设计思想。在此分享下笔者对面向对象编程的理解：
- 面向对象编程设计原则：谁的数据谁处理；
- 在设计程序结构时多用基类，函数接口尽量做到灵活
面向对象思想有趣而深奥，欢迎大家对文章多作批评指正。
