类和实例

类是一个抽象的概念，我们可以把它理解为具有相同属性和方法的一组对象的集合，而实例则是一个具体的对象。我们还是先来看看在 Python 中怎么定义一个类。

这里以动物（Animal）类为例，Python 提供关键字 class 来声明一个类：

  1. class Animal(object):
  2.     pass

其中，Animal 是类名，通常类名的首字母采用大写（如果有多个单词，则每个单词的首字母大写），后面紧跟着 (object)，表示该类是从哪个类继承而来的，所有类最终都会继承自 object 类。

类定义好了，接下来我们就可以创建实例了：

  1. >>> animal = Animal()  # 创建一个实例对象
  2. >>> animal
  3. <__main__.Animal at 0x1030a44d0>

我们在创建实例的时候，还可以传入一些参数，以初始化对象的属性，为此，我们需要添加一个 __init__ 方法：

  1. class Animal(object):
  2.     def __init__(self, name):
  3.         self.name = name

然后，在创建实例的时候，传入参数：

  1. >>> animal = Aniaml('dog1')   # 传入参数 'dog1'
  2. >>> animal.name               # 访问对象的 name 属性
  3. 'dog1'

我们可以把 __init__ 理解为对象的初始化方法，它的第一个参数永远是 self，指向创建的实例本身。定义了 __init__ 方法，我们在创建实例的时候，就需要传入与 __init__ 方法匹配的参数。

接下来，我们再来添加一个方法：

  1. class Animal(object):
  2.     def __init__(self, name):
  3.         self.name = name
  4.     def greet(self):
  5.         print 'Hello, I am %s.' % self.name

我们添加了方法 greet，看看下面的使用：

  1. >>> dog1 = Animal('dog1')
  2. >>> dog1.name
  3. 'dog1'
  4. >>> dog1.greet()
  5. Hello, I am dog1.

现在，让我们做一下总结。我们在 Animal 类定义了两个方法：__init__ 和 greet。__init__ 是 Python 中的特殊方法（special method），它用于对对象进行初始化，类似于 C++ 中的构造函数；greet 是我们自定义的方法。

注意到，我们在上面定义的两个方法有一个共同点，就是它们的第一个参数都是 self，指向实例本身，也就是说它们是和实例绑定的函数，这也是我们称它们为方法而不是函数的原因。

访问限制

在某些情况下，我们希望限制用户访问对象的属性或方法，也就是希望它是私有的，对外隐蔽。比如，对于上面的例子，我们希望 name 属性在外部不能被访问，我们可以在属性或方法的名称前面加上两个下划线，即 __，对上面的例子做一点改动：

  1. class Animal(object):
  2.     def __init__(self, name):
  3.         self.__name = name
  4.     def greet(self):
  5.         print 'Hello, I am %s.' % self.__name
  1. >>> dog1 = Animal('dog1')
  2. >>> dog1.__name   # 访问不了
  3. ---------------------------------------------------------------------------
  4. AttributeError                            Traceback (most recent call last)
  5. <ipython-input-206-7f6730db631e> in <module>()
  6. ----> 1 dog1.__name
  8. AttributeError: 'Animal' object has no attribute '__name'
  9. >>> dog1.greet()   # 可以访问
  10. Hello, I am dog1.

可以看到，加了 __ 的 __name 是不能访问的，而原来的 greet 仍可以正常访问。

需要注意的是，在 Python 中，以双下划线开头，并且以双下划线结尾（即 __xxx__）的变量是特殊变量，特殊变量是可以直接访问的。所以，不要用 __name__ 这样的变量名。

另外，如果变量名前面只有一个下划线 _，表示不要随意访问这个变量，虽然它可以直接被访问。

获取对象信息

当我们拿到一个对象时，我们往往会考察它的类型和方法等，比如：

  1. >>> a = 123
  2. >>> type(a)
  3. int
  4. >>> b = '123'
  5. >>> type(b)
  6. str

当我们拿到一个类的对象时，我们用什么去考察它呢？回到前面的例子：

  1. class Animal(object):
  2.     def __init__(self, name):
  3.         self.name = name
  4.     def greet(self):
  5.         print 'Hello, I am %s.' % self.name
  • 第 1 招：使用 type

使用 type(obj) 来获取对象的相应类型：

  1. >>> dog1 = Animal('dog1')
  2. >>> type(dog1)
  3. __main__.Animal
  • 第 2 招：使用 isinstance

使用 isinstance(obj, type) 判断对象是否为指定的 type 类型的实例：

  1. >>> isinstance(dog1, Animal)
  2. True

  • 第 3 招：使用 hasattr/getattr/setattr

    • 使用 hasattr(obj, attr) 判断对象是否具有指定属性/方法；
    • 使用 getattr(obj, attr[, default]) 获取属性/方法的值, 要是没有对应的属性则返回 default 值（前提是设置了 default），否则会抛出 AttributeError 异常；
    • 使用 setattr(obj, attr, value) 设定该属性/方法的值，类似于 obj.attr=value；

看下面例子：

  1. >>> hasattr(dog1, 'name')
  2. True
  3. >>> hasattr(dog1, 'x')
  4. False
  5. >>> hasattr(dog1, 'greet')
  6. True
  7. >>> getattr(dog1, 'name')
  8. 'dog1'
  9. >>> getattr(dog1, 'greet')
  10. <bound method Animal.greet of <__main__.Animal object at 0x10c3564d0>>
  11. >>> getattr(dog1, 'x')
  12. ---------------------------------------------------------------------------
  13. AttributeError                            Traceback (most recent call last)
  14. <ipython-input-241-42f5b7da1012> in <module>()
  15. ----> 1 getattr(dog1, 'x')
  17. AttributeError: 'Animal' object has no attribute 'x'
  18. >>> getattr(dog1, 'x', 'xvalue')
  19. 'xvalue'
  20. >>> setattr(dog1, 'age', 12)
  21. >>> dog1.age
  22. 12
  • 第 4 招：使用 dir

使用 dir(obj) 可以获取相应对象的所有属性和方法名的列表：

  1. >>> dir(dog1)
  2. ['__class__',
  3.  '__delattr__',
  4.  '__dict__',
  5.  '__doc__',
  6.  '__format__',
  7.  '__getattribute__',
  8.  '__hash__',
  9.  '__init__',
  10.  '__module__',
  11.  '__new__',
  12.  '__reduce__',
  13.  '__reduce_ex__',
  14.  '__repr__',
  15.  '__setattr__',
  16.  '__sizeof__',
  17.  '__str__',
  18.  '__subclasshook__',
  19.  '__weakref__',
  20.  'age',
  21.  'greet',
  22.  'name']

小结

  • 类是具有相同属性和方法的一组对象的集合，实例是一个个具体的对象。
  • 方法是与实例绑定的函数。
  • 获取对象信息可使用下面方法：
    • type(obj)：来获取对象的相应类型；
    • isinstance(obj, type)：判断对象是否为指定的 type 类型的实例；
    • hasattr(obj, attr)：判断对象是否具有指定属性/方法；
    • getattr(obj, attr[, default]) 获取属性/方法的值, 要是没有对应的属性则返回 default 值（前提是设置了 default），否则会抛出 AttributeError 异常；
    • setattr(obj, attr, value)：设定该属性/方法的值，类似于 obj.attr=value；
    • dir(obj)：可以获取相应对象的所有属性和方法名的列表：

参考资料