Python–类

面向对象编程是最有效的软件编写方法之一。在面向对象编程中，你编写表示现实世界中的事务和场景的类，并基于这些类来创建对象。编写类时，你定义一大类对象都有的通用行为。基于类创建对象时，每个对象都自动具备这种通用行为，然后可根据需要赋予每个对象独特的个性。使用面向对象编程可模拟现实情景，其逼真程度达到了令人惊讶的地步。

根据类来创建对象称为实例化，这让你能够使用类的实例。在本文中，我将编写一些类并创建其实例。指定可在实例中存储什么信息，定义可对这些实例执行哪些操作。还将编写一些类来扩展既有类的功能，让相似的类能够高效地共享代码。将把自己编写的类存储在模块中，并在自己的程序文件中导入其他程序员编写的类。

理解面向对象编程有助于你像程序员那样看世界，还可以帮助你真正明白自己编写的代码：不仅是各行代码的作用，还有代码背后更宏大的概念。了解类背后的概念可培养逻辑思维，让你能够通过编写程序来解决遇到的几乎任何问题。

随着面临的挑战日益严峻，类还能让你以及与你合作的其他程序员的生活更轻松。如果你与其他程序员基于同样的逻辑来编写代码，你们就能明白对方所做的工作。你编写的程序能被众多合作者所理解，每个人都能事半功倍。

一、创建和使用类

使用类几乎可以模拟任何东西。下面来编写一个表示小狗的简单类Dog，它表示的不是特定的小狗，而是任何小狗。对于大多数宠物狗，我们都知道些什么呢？它们都有名字和年龄。我们还知道，大多数小狗还会蹲下和打滚。由于大多数小狗都具备上述两项信息（名字和年龄）和两种行为（蹲下和打滚），我们的Dog类将包含它们。这个类让Python知道如何创建表示小狗的对象。编写这个类后，我们将使用它来创建表示特定小狗的实例。

1. 创建Dog类

根据Dog类创建的每个实例都将存储名字和年龄，我们赋予了每条小狗蹲下sit()和打滚roll_over()的能力：

首先定义了一个名为Dog的类。根据约定，在Python中，首字母大写的名称指的是类。这个类定义中没有圆括号，因为要从空白创建这个类。然后编写了一个文档字符串，对这个类的功能做了描述。

方法__init__()

类中的函数称为方法。你在前面学到的有关函数的一切都适用于方法，就目前而言，唯一重要的差别是调用方法的方式。上面的方法__init__()是一个特殊的方法，每当你根据Dog类创建新实例时，Python都会自动运行它。在这个方法的名称中，开头和末尾各有两个下划线，这是一种约定，旨在避免Python默认方法与普通方法发生名称冲突。务必确保__init__()的两边都有两个下划线，否则当你使用类来创建实例时，将不会自动调用这个方法，进而引发难以发现的错误。

我们将方法__init__()定义包含三个形参：self、name和age。在这个方法的定义中，形参self必不可少，而且必须位于其他形参的前面。为何必须在方法定义中包含形参self呢？因为Python调用这个方法来创建Dog实例时，将自动传入实参self。每个与实例相关联的方法调用都自动传递实参self，它是一个指向实例本身的引用，让实例能够访问类中的属性和方法。创建Dog实例时，Python将调用Dog类的方法__init__()。我们将通过实参向Dog()传递名字和年龄，self会自动传递，因此不需要传递它。每当根据Dog类创建实例时，都只需给最后两个形参name和age提供值。

后面定义的两个变量都有前缀self。以self为前缀的变量可供类中的所有方法使用，可以通过类的任何实例来访问。self.name=name获取与形参name相关联的值，并将其赋给变量name，然后该变量被关联到当前创建的示例。self.age = age的作用与此类似。像这样可通过实例访问的变量称为属性。

Dog类还定义了另外两个方法：sit()和roll_over()。这些方法执行时不需要额外的信息，因此它们只有一个形参self。我们随后将创建的实例能够访问这些方法，换句话说，它们都会你蹲下和打滚。当前，sit()和roll_over()所做的有限，只是打印一条消息，指出小狗正在蹲下或打滚。但可以扩展这些方法以模拟实际情况：如果这个类包含在一个计算机游戏中，这些方法将包含创建小狗蹲下和打滚的动画效果的代码；如果这个类是用于控制机器狗的，这些方法将让机器狗作出蹲下和打滚的动作。

2. 根据类创建实例

可将类视为有关如何创建实例的说明。Dog类是一系列的说明，让Python知道如何创建表示特定小狗的实例。

下面来创建一个表示特定小狗的实例：

这里使用的是前一个示例中编写的Dog类。首先，让Python创建一条名为doudou年龄为6的小狗。遇到这行代码时，Python使用实参doudou和6调用Dog类的方法__init__()。方法__init__()创建一个表示特定小狗的实例，并使用提供的值来设置属性name和age。接下来，Python返回一个表示这条小狗的实例，而我们将这个实例赋给变量my_dog。在这里，命名约定很有用：通常可认为首字母大写的名称（如Dog）指的是类，而小写的名称（如 my_dog）指的是根据类创建的实例。

2.1 访问属性

要访问实例的属性，可使用句点表示法。上述实例编写了如下代码来访问my_dog的属性name的值：

print(f"My dog's name is {my_dog.name}.")

句点表示法在Python中很常用，这种语法演示了Python如何获悉属性的值。在这里，Python先找到实例my_dog，再查找与该实例相关联的属性name。在Dog类中引用这个属性时，使用的是self.name。然后再使用同样的方法来获取属性age的值。

输出的是有关my_dog的信息：

2.2 调用方法

根据Dog类创建实例后，就能使用句点表示法来调用Dog类中定义的任何方法了。下面来让小狗蹲下和打滚：

要调用方法，可指定实例的名称（这里是my_dog）和要调用的方法，并用句点分隔。遇到代码my_dog.sit()时，Python在类Dog中查找方法sit()并运行其代码。Python以同样的方式解读代码my_dog.roll_over()。

小狗豆豆按我们的命令做了：

2.3 创建多个实例

可按需求根据类创建任意数量的示例。下面再创建一个名为your_dog的小狗实例：

在本例中创建了两条小狗，分别名为豆豆和旺财。每条小狗都是一个独立的实例，有自己的一组属性，能够执行相同的操作：

即使给第二条小狗指定同样的名字和年龄，Python依然会根据Dog类创建另一个实例。你可按需求根据一个类创建任意数量的实例，条件是将每个实例都存储在不同的变量中，或者占用列表或字典的不同位置。

二、 使用类和实例

可使用类来模拟现实世界中的很多情景。类编写好后，你的大部分时间将花在根据类创建的实例上。你需要执行的一个重要任务时修改实例的属性。可以直接修改实例的属性，也可以编写方法以特定的方式进行修改。

1. Car类

下面来编写一个表示汽车的类。它存储了有关汽车的信息，还有一个汇总这些信息的方法：

首先，定义了方法__init__()。与前面的Dog类中一样，这个方法的第一个形参为self。该方法还包含了另外三个形参：make、model和year。方法__init__()接受这些形参的值，并将它们赋给根据这个类创建的实例的属性。创建新的Car实例时，需要指定其制造商、型号和生产年份。

然后，定义了一个名为get_descriptive_name()的方法。它使用属性year、make和model创建一个对汽车进行描述的字符串，让我们无需分别打印每个属性的值。为在这个方法中访问属性的值，使用了self.make、self.model和self.year。最后，根据Car类创建了一个实例，并将其赋给变量my_new-car。接下来，调用方法get_descriptive_name()，指出我们拥有一辆什么样的汽车：

为了让这个类更有趣，下面给它添加一个随时间变化的属性，用于存储汽车的总里程。

2. 给属性指定默认值

创建实例时，有些属性无须通过形参来定义，可在方法__init__()中为其指定默认值。

下面来添加一个名为odometer_reading的属性，其初始值总是为0,。我们还添加了一个名为read_odometer()的方法，用于读取汽车的里程表：

现在，当Python调用方法__init__()来创建实例时，将像前一个示例一样以属性的方式存储制造商、型号和生产年份。接下来，Python将创建一个名为odometer_reading的属性，并将其初始值设置为0。然后，定义一个名为read_odometer()的方法，让你能够轻松地获悉汽车的里程。

一开始汽车的里程为0：

出售时里程表读数为0的汽车不多，因此需要一种方式来修改该属性的值。

3. 修改属性的值

我们能以三种方式修改属性的值：直接通过实例进行修改，通过方法进行设置，以及通过方法进行递增（增加特定的值）。下面依次介绍这些方式。

3.1 直接修改属性的值

要修改属性的值，最简单的方式是通过实例直接访问它。下面的代码直接将里程表读取数设置为23：

首先，使用句点表示法直接访问并设置汽车的属性odometer_reading。这行代码让Python在实例my_new_car中找到属性odometer_reading，并将其值设置为23：

有时候需要像这样直接访问属性，但其他时候需要编写对属性进行更新的方法。

3.2 通过方法修改属性的值

如果有方法能替你更新属性，将大有裨益。这样就无须直接访问属性，而可将值传递给方法，由它在内部进行更新。

下面的示例演示了一个名为update_odometer()的方法：

对Car类所做的唯一修改就是添加了方法update_odometer()。这个方法接收一个里程值，并将其赋给self.odometer_reading。然后，调用update_odometer()，并向它提供了实参23（该实参对应于方法定义中的形参mileage）。它将里程表读取数设置为23，而方法read_odometer()打印该读数：

可对方法update_odometer()进行扩展，使其再修改里程表取数时做些额外的工作。下面来添加一些逻辑，禁止任何人将里程表读数往回调：

现在update_odometer()在修改属性前检查指定的读数是否合理。如果新指定的里程数mileage大于或等于原来的里程数slef.odometer_reading，就将里程表读数改为新指定的里程数；否则发出警告，指出不能将里程表往回调。

3.3 通过方法对属性的值进行递增

有时候需要将属性值递增特定的量，而不是将其设置为全新的值。假设我们购买了一辆二手车，且从购买到登记期间增加了100英里的里程。下面的方法让我们能够传递这个增量，并相应地增大里程表读数：

首先，新增的方法increment_odometer()接受一个单位为英里的数，并将其加入self.odometer_reading中。然后，创建二手车my_used_car。接着，调用方法update_odometer()并传入实参23_500，将这辆二手车的里程表读数设置为23500。最后，调用increment_odometer()并传入实参100，以增加从购买到登记期间行驶的里程数：

你也可以继续优化这个方法，以禁止增量为负数，从而防止有人利用它来回调里程表。

注意：你可以使用类似于上面的方法来控制用户修改属性值（如里程表读数）的方式，但能够访问程序的人都可以通过直接访问属性来将里程表修改为任何值。要确保安全，除了进行类似于前面的基本检查外，还需特别注意细节。

三、继承

编写类时，并非总是要从空白开始。如果要编写的类是另一个线程类的特殊版本，可使用继承。一个类继承另一个类时，将自动获得另一个类的所有属性和方法。原有的类称为父类，而新类称为子类。子类集成了父类的所有属性和方法，同时还可以定义自己的属性和方法。

1. 子类的方法__init__()

在既有类的基础上编写新类时，通常要调用父类的方法__init__()。这将初始化在父类__init__()方法中定义的所有属性，从而让子类包含这些属性。

例如，下面来模拟电动汽车。电动汽车是一种特殊的汽车，因此可在前面创建的Car类的基础上创建新类ElectricCar。这样就只需为电动汽车特有的属性和行为编写代码。

下面来创建ElectricCar类的一个简单版本，它具备Car类的所有功能：

首先是Car类的代码。创建子类时，父类必须包含在当前文件中，且位于子类前面。然后，定义了子类ElectricCar。定义子类时，必须在圆括号内指定父类的名称。方法__init__()接受创建Car实例所需的信息。

super().__init__(make, model, year)

上面是一个特殊函数，让你能够调用父类的方法。这行代码让Python调用Car类的方法__init__()，让ElectricCar实例包含这个方法中定义的所有属性。父类也称为超类（superclass），名称super由此而来。

为测试继承能够正确地发挥作用，我们尝试创建一辆电动汽车，但提供的信息与常见普通汽车时相同。最后，创建ElectricCar类的一个实例，并将其赋给变量my_tesla。这行代码调用ElectricCar类中定义的方法__init__()，后者让Python调用父类Car中定义的方法__init__()。我们提供了实参tesla、model s和2019。

除方法__init__()外，电动汽车没有其他特有的属性和方法。当前，我们只想确认电动汽车具备普通汽车的行为：

ElectricCar实例的行为与Car实例一样，现在可以开始定义电动汽车特有的属性和方法了。

2. 给子类定义属性和方法

让一个类继承另一个类后，就可以添加区分子类和父类所需的新属性和新方法了。

下面来添加一个电动汽车特有的属性（电瓶），以及一个描述该属性的方法。我们将存储电瓶容量。并编写一个打印电瓶描述的方法：

首先，添加了新属性self.battery_size，并设置其初始值75。根据ElectricCar类创建的所有实例都将包含该属性，但所有Car类实例都将不包含它。然后，还添加了一个名为describe_battery()的方法，打印有关电瓶的信息。调用这个方法时，将看到一条电动汽车特有的描述：

对于ElectricCar类的特殊程度没有任何限制。模拟电动汽车时，可根据所需的准确程度添加任意数量的属性和方法。如果一个属性或方法是任何汽车都有的，而不是电动汽车特有的，就应将其加入到Car类而非ElectricCar类中。这样，使用Car类的人将获得相应的功能，而ElectricCar类只包含处理电动汽车特有属性和行为的代码。

3. 重写父类的方法

对于父类的方法，只要它不符合子类模拟的实物的行为，都可以进行重写。为此，可在子类中定义一个与要重写的父类方法同名的方法。这样，Python将不会考虑这个父类方法，而只关注你在子类中定义的相应方法。

假设Car类有一个名为fill_gas_tank()的方法，它对全电动汽车来说毫无意义，因此你可能想重写它。下面演示了一种重写方式：

class ElectricCar(Car):
    --snip--
    
    def fill_gas_tank(self):
        """电动汽车没有油箱"""
        print("This car doesn't need a gas tank!")

现在，如果有人对电动汽车调用方法fill_gas_tank()，Python将忽略Car类中的方法fill_gas_tank()，转而运行上述代码。使用继承时，可让子类保留从父类那里继承而来的精华，并剔除不需要的糟粕。

4. 将实例用作属性

使用代码模拟实物时，你可能会发现自己给类添加的细节越来越多：属性和方法清单以及文件都越来越长。在这种情况下，可能需要将类的一部分提取出来，作为一个独立的类。可以将大型类拆分成多个协同工作的小类。

例如，不断给ElectricCar类添加细节时，我们可能发现其中包含很多专门针对汽车电瓶的属性和方法。在这种情况下，可将这些属性和方法提取出来，放到一个名为Battery的类中，并将一个Battery实例作为ElectricCar类的属性：

class Car:
    """一次模拟汽车的简单尝试"""

    def __init__(self, make, model, year):
        """初始化描述汽车的属性"""
        self.make = make
        self.model = model
        self.year = year
        self.odometer_reading = 0

    def get_descriptive_name(self):
        """返回完整的描述性信息"""
        long_name = f"{self.year} {self.make} {self.model}"
        return long_name.title()

    def read_odometer(self):
        """打印一条指出汽车里程的消息"""
        print(f"This car has {self.odometer_reading} miles on it.")

    def update_odometer(self, mileage):
        """
        将里程表读取设置为指定的值
        禁止将里程表读数往回调
        """
        if mileage >= self.odometer_reading:
            self.odometer_reading = mileage
        else:
            print("You can't roll back an odometer!")

    def increment_odometer(self, miles):
        """将里程表读数增加指定的量"""
        self.odometer_reading += miles

class Battery:
    """一次模拟电动汽车电瓶的简单尝试"""

    def __init__(self, battery_size=75):
        """初始化电瓶的属性"""
        self.battery_size = battery_size

    def describe_battery(self):
        """打印一条描述电瓶容量的消息"""
        print(f"This car has a {self.battery_size}-kWh battery.")

class ElectricCar(Car):
    """电动汽车的类"""

    def __init__(self, make, model, year):
        """初始化父类的属性"""
        """再初始化电动汽车特有的属性"""
        super().__init__(make, model, year)
        self.battery = Battery()

    def describe_battery(self):
        """打印一条描述电瓶容量的消息"""
        print(f"This car has a {self.battery_size}-kWh battery.")

my_tesla = ElectricCar('tesla', 'model s', '2019')

print(my_tesla.get_descriptive_name())
my_tesla.battery.describe_battery()

首先class Battery:定义了一个名为Battery的新类，它没有集成任何类。然后def __init__(self, battery_size=75):的方法__init__()除self外，还有另外一个形参battery_size。这个形参是可选的：如果没有给它提供值，电瓶容量将被设置为75.方法describe_battery()也移到了这个类中。

在ElectricCar类中，添加了一个名为self.battery的属性。这行代码让Python创建一个新的Battery实例（因为没有指定容量，所以为默认值75），并将该实例赋给属性self.battery。每当方法__init__()被调用时，都将执行该操作，因此现在每个ElectricCar实例都包含一个自动创建的Battery实例。

我们创建一辆电动汽车，并将其赋给变量my_tesla。描述电瓶时，需要使用电动汽车的属性battery：

my_tesla.battery.describe_battery()

这行代码让Python在实例my_tesla中查找属性battery，并对存储在该属性中的Battery实例调用方法describe_battery()。

输出与之前相同：

这看似做了很多额外的工作，但是现在想多详细地描述电瓶都可以，且不会导致ElectricCar类混乱不堪。下面再给Battery类添加一个方法，它根据电瓶容量报告汽车的续航里程：

class Car:
    """一次模拟汽车的简单尝试"""

    def __init__(self, make, model, year):
        """初始化描述汽车的属性"""
        self.make = make
        self.model = model
        self.year = year
        self.odometer_reading = 0

    def get_descriptive_name(self):
        """返回完整的描述性信息"""
        long_name = f"{self.year} {self.make} {self.model}"
        return long_name.title()

    def read_odometer(self):
        """打印一条指出汽车里程的消息"""
        print(f"This car has {self.odometer_reading} miles on it.")

    def update_odometer(self, mileage):
        """
        将里程表读取设置为指定的值
        禁止将里程表读数往回调
        """
        if mileage >= self.odometer_reading:
            self.odometer_reading = mileage
        else:
            print("You can't roll back an odometer!")

    def increment_odometer(self, miles):
        """将里程表读数增加指定的量"""
        self.odometer_reading += miles

class Battery:
    """一次模拟电动汽车电瓶的简单尝试"""

    def __init__(self, battery_size=75):
        """初始化电瓶的属性"""
        self.battery_size = battery_size

    def describe_battery(self):
        """打印一条描述电瓶容量的消息"""
        print(f"This car has a {self.battery_size}-kWh battery.")

    def get_range(self):
        """打印一条消息，指出电瓶的续航里程"""
        if self.battery_size == 75:
            range = 260
        elif self.battery_size == 100:
            range = 315

        print(f"This car can go about {range} miles on a full charge.")

class ElectricCar(Car):
    """电动汽车的类"""

    def __init__(self, make, model, year):
        """初始化父类的属性"""
        """再初始化电动汽车特有的属性"""
        super().__init__(make, model, year)
        self.battery = Battery()

    def describe_battery(self):
        """打印一条描述电瓶容量的消息"""
        print(f"This car has a {self.battery_size}-kWh battery.")

my_tesla = ElectricCar('tesla', 'model s', '2019')

print(my_tesla.get_descriptive_name())
my_tesla.battery.describe_battery()
my_tesla.battery.get_range()

首先新增的方法get_range()做了一些简单的分析：如果电瓶的容量为75kWh，就将续航里程设置为260英里；如果容量为100kWh，就将续航里程设置为315英里，然后报告这个值。为使用这个方法，也需要通过汽车的属性battery来调用。

输出指出了汽车的续航里程（这取决于电瓶的容量）：

5. 模拟实物

模拟较复杂的物件（如电动汽车）时，需要解决一些有趣的问题。续航里程是电瓶的属性还是汽车的属性呢？如果只描述一辆汽车，将方法get_range()放在Battery类中也许是合适的，但如果要描述一家汽车制造商的整个产品线，也许应该将方法get_range()移到ElectricCar类中。在这种情况下，get_range()依然根据电瓶容量来确定续航里程，但报告的是一款汽车的续航里程。也可以这样做：仍将方法get_range()留在Battery类中，但向它传递一个参数，如car_model。在这种情况下，方法get_range()将根据电瓶容量和汽车型号报告续航里程。

这让你进入了程序员的另一个境界：解决上述问题时，从较高的逻辑层面（而不是语法层面）考虑；考虑的不是Python，而是如何使用代码来表示实物。达到这种境界后，你会经常发现，对现实世界的建模方法没有对错之分。有些方法的效率更高，但要找出效率最高的表示法，需要经过一定的实践。只要代码像你希望的那样运行，就说明你做得很好！即便发现自己不得不多次尝试使用不同的方法来重写类，也不必气馁。要编写除高效、准确的代码，都得经过这样的过程。

四、导入类

随着不断给类添加功能，文件可能变得很长，即便妥善地使用了继承亦如此。为遵循Python的总体历练，应让文件尽可能整洁。Python在这方面提供了帮助，允许将类存储在模块中，然后在主程序中导入所需的模块。

1. 导入单个类

下面来创建一个只包含Car类的模块。这让我们面临一个微妙的命名问题：将之前编写的文件命名为car.py，但这个模块也应命名为car.py，因为它包含表示汽车的代码。我们讲这样解决这个命名问题：将Car类存储在一个名为car.py的模块中，该模块将覆盖前面使用的文件car.py。从现在开始，使用该模块的程序都必须使用更具体的文件名，如my_car.py。下面是模块car.py，其中只包含Car类的代码：

首先包含一个模块级文档字符串，对该模块的内容做了简要的描述。你应为自己创建的每个模块编写文档字符串。

下面来创建另一个文件my_car.py，在其中导入Car类并创建其实例：

首先import语句让Python打开模块car并导入其中的car类。这样，我们就可以使用Car类，就像它是在这个文件中定义的一样。输出与我们在前面看到的一样：

导入类是一种有效的编程方式，如果这个程序包含整个Class类，它该有多长啊！通过将这个类移到一个模块中并导入该模块，依然可以使用其所有功能，但主程序文件变得整洁而易于阅读了。这还让你能够将大部分逻辑存储在独立的文件中。确定类像你希望的那样工作后，就可以不管这些文件，而专注于主程序的高级逻辑了。

2. 在一个模块中存储多个类

虽然同一个模块中的类之间应存在某种相关性，但可根据需要在一个模块中存储任意数量的类。Battery类和ElectricCar类都可帮助模拟汽车。下面将它们都加入模块car.py中：

class Car:
    """一次模拟汽车的简单尝试"""

    def __init__(self, make, model, year):
        """初始化描述汽车的属性"""
        self.make = make
        self.model = model
        self.year = year
        self.odometer_reading = 0

    def get_descriptive_name(self):
        """返回完整的描述性信息"""
        long_name = f"{self.year} {self.make} {self.model}"
        return long_name.title()

    def read_odometer(self):
        """打印一条指出汽车里程的消息"""
        print(f"This car has {self.odometer_reading} miles on it.")

    def update_odometer(self, mileage):
        """
        将里程表读取设置为指定的值
        禁止将里程表读数往回调
        """
        if mileage >= self.odometer_reading:
            self.odometer_reading = mileage
        else:
            print("You can't roll back an odometer!")

    def increment_odometer(self, miles):
        """将里程表读数增加指定的量"""
        self.odometer_reading += miles

class Battery:
    """一次模拟电动汽车电瓶的简单尝试"""

    def __init__(self, battery_size=75):
        """初始化电瓶的属性"""
        self.battery_size = battery_size

    def describe_battery(self):
        """打印一条描述电瓶容量的消息"""
        print(f"This car has a {self.battery_size}-kWh battery.")

    def get_range(self):
        """打印一条消息，指出电瓶的续航里程"""
        if self.battery_size == 75:
            range = 260
        elif self.battery_size == 100:
            range = 315

        print(f"This car can go about {range} miles on a full change.")

class ElectricCar(Car):
    """电动汽车的类"""

    def __init__(self, make, model, year):
        """初始化父类的属性"""
        """再初始化电动汽车特有的属性"""
        super().__init__(make, model, year)
        self.battery = Battery()

    def describe_battery(self):
        """打印一条描述电瓶容量的消息"""
        print(f"This car has a {self.battery_size}-kWh battery.")

my_tesla = ElectricCar('tesla', 'model s', '2019')

print(my_tesla.get_descriptive_name())
my_tesla.battery.describe_battery()
my_tesla.battery.get_range()
[root@localhost python_work]# vi test.py 
[root@localhost python_work]# cp test.py car.py 
cp：是否覆盖"car.py"？ yes
[root@localhost python_work]# vi car.py 
[root@localhost python_work]# cat car.py 
"""一组用于表示燃油车和电动汽车的类"""

class Car:
    """一次模拟汽车的简单尝试"""

    def __init__(self, make, model, year):
        """初始化描述汽车的属性"""
        self.make = make
        self.model = model
        self.year = year
        self.odometer_reading = 0

    def get_descriptive_name(self):
        """返回完整的描述性信息"""
        long_name = f"{self.year} {self.make} {self.model}"
        return long_name.title()

    def read_odometer(self):
        """打印一条指出汽车里程的消息"""
        print(f"This car has {self.odometer_reading} miles on it.")

    def update_odometer(self, mileage):
        """
        将里程表读取设置为指定的值
        禁止将里程表读数往回调
        """
        if mileage >= self.odometer_reading:
            self.odometer_reading = mileage
        else:
            print("You can't roll back an odometer!")

    def increment_odometer(self, miles):
        """将里程表读数增加指定的量"""
        self.odometer_reading += miles

class Battery:
    """一次模拟电动汽车电瓶的简单尝试"""

    def __init__(self, battery_size=75):
        """初始化电瓶的属性"""
        self.battery_size = battery_size

    def describe_battery(self):
        """打印一条描述电瓶容量的消息"""
        print(f"This car has a {self.battery_size}-kWh battery.")

    def get_range(self):
        """打印一条消息，指出电瓶的续航里程"""
        if self.battery_size == 75:
            range = 260
        elif self.battery_size == 100:
            range = 315

        print(f"This car can go about {range} miles on a full charge.")

class ElectricCar(Car):
    """电动汽车的类"""

    def __init__(self, make, model, year):
        """初始化父类的属性"""
        """再初始化电动汽车特有的属性"""
        super().__init__(make, model, year)
        self.battery = Battery()

现在，可以新建一个名为my_electric_car.py的文件，导入ElectricCar类，并创建一辆电动汽车了：

输出与我们在前面看到的相同，但大部分逻辑隐藏在一个模块中：

3. 从一个模块中导入多个类

可根据需要在程序文件中导入任意数量的类。如果要在同一个程序中创建普通汽车和电动汽车，就需要将Car类和ElectricCar类都导入：

首先，从一个模块中导入多个类时，用逗号分隔了各个类。导入必要的类后，就可根据需要创建每个类的任意数量实例。

在本例中，首先创建了一辆奥迪A4，然后创建了一辆特斯拉model s：

4. 导入整个模块

还可以导入整个模块，再使用句点表示法访问需要的类。这种导入方式很简单，代码也易于阅读。因为创建类实例的代码都包含模块名，所以不会与当前文件使用的任何名称发生冲突。

下面的代码导入整个car模块，并创建一辆普通汽车和一辆电动汽车：

首先，导入了整个car模块。接下来，使用语法module_name.ClassName访问需要的类。像前面一样，先创建一辆奥迪A4，然后再创建一辆特斯拉model s。

5. 导入模块中的所有类

要导入模块中的每个类，可使用下面的语法：

from module_name import *

不推荐使用这种导入方式，原因有二。第一，如果只要文件开头的import语句，就能清楚地知道程序使用了哪些类，将大有裨益。然而这种导入方式没有明确地指出使用了模块中的哪些类。第二，这种方式还可能引发名称方面的迷惑。如果不小心导入了一个与程序文件中其他东西同名的类，将引发难以诊断的错误。这里之所以介绍这种导入方式，是因为虽然不推荐使用，但你可能在别人编写的代码中见到它。

需要从一个模块中导入很多类时，最好导入整个模块，并使用module_name.ClassName语法来访问类。这样做时，虽然文件开头并没有列出用到的所有类，但你清除地知道在程序的那些地方使用了导入的模块。这也避免了导入模块中的每个类可能引发的名称冲突。

6. 在一个模块中导入另一个模块

有时候，需要将类分散到多个模块中，以免模块太大或在同一个模块中存储不相关的类。将类存储在多个模块中时，你可能会发现一个模块中的类依赖于另一个模块中的类。在这种情况下，可在前一个模块中导入必要的类。

下面将Car类存储在一个模块中，并将ElectricCar类和Battery类存储在另一个模块中。将第二个模块命名为electric_car.py（这将覆盖前面创建的文件electric_car.py），并将Battery类和ElectricCar类复制到这个模块中：

​ ElectricCar类需要访问父类Car，因此首先直接将Car类导入该模块中。如果忘记了这行代码，Python将在我们试图创建ElectricCar实例时引发错误。还需要更新模块car，使其只包含car类：

现在可以分别从每个模块中导入类，以根据需要创建任何类型的汽车了：

首先，从模块car中导入了Car类，并从模块electric_car中导入ElectricCar类。接下来，创建了一辆普通汽车和一辆电动汽车。这两种汽车都被正确地创建出来了：

7. 使用别名

使用模块来组织项目代码时，别名大有裨益。导入类时，也可为其指定别名。

例如，要在程序中创建大量电动汽车实例，需要反复输入ElectricCar,非常繁琐。为避免这种烦恼，可在import语句中给ElectricCar指定一个别名：

from electric_car import ElectricCar as EC

现在每当需要创建电动汽车实例时，都可以使用这个别名：

my_tesla = EC('tesla', 'model s', '2019')

8. 自定义工作流程

如你所见，在组织大型项目的代码方面，Python提供了很多选项。熟悉所有这些选项很重要，这样你才能确定哪种项目组织方式是最佳的，并能理解别人开发的项目。

一开始应让代码结构竟可能简单。先尽可能在一个文件中完成所有的工作，确定一切都能正确运行后，再将类移到独立的模块中。如果你喜欢模块和文件的交互方式，可在项目开始时就尝试将类存储到模块中。先找出让你能够编写出可行代码的方式，再尝试改进代码。

五、Python标准库

Python标准库是一组模块，我们安装的Python都包含它。你现在对函数和类的工作原理已有大致的了解，可以开始使用其他程序员编写号的模块了。可以使用标准库中的任何函数和类，只需在程序开头包含一条简单的import语句即可。下面来看看模块random，它在你模拟很多现实情况时很有用。

在这个模块中，一个有趣的函数是randint()。它将两个整数作为参数，并随机返回一个位于这两个整数之间（含）整数。下面演示了如何生成一个位于1和6之间的随机整数：

在模块random中，另一个有用的函数是choice()。它将一个列表或元组作为参数，并随机返回其中的一个元素：

创建与安全相关的应用程序时，请不要使用模块random，但该模块可以很好地用于创建众多有趣的项目。

注意：还可以从其他地方下载外部模块。

六、类编码风格

你必须熟悉有些与类相关的编码风格问题，在编写的程序较复杂时尤其如此。

类名应采用驼峰命名法，即将类名中的每个单词的首字母都大写，而不使用下划线，实例名和模块名都采用小写格式，并在单词之间加上下划线。

对于每个类，都应紧跟在类定义后面包含一个文档字符串。这种文档字符串简要迪描述类的功能，并遵循编写函数的文档字符串时采用的格式约定。每个模块也都应包含一个文档字符串，对其中的类可用于做什么进行描述。

可使用空行来组织代码，但不要滥用。在类中，可使用一个空行来分隔方法；而在模块中，可使用两个空行来分隔类。

需要同时导入标准库中的模块和你编写的模块时，先编写导入标准模块库的import语句，再添加一个空行，然后编写导入你自己编写的模块的import语句。在包含多条import语句的程序中，这种做法让人更容易明白程序使用的各个模块都来自何处。

七、总结

在本文中，你学习了：如何编写类；如何使用属性在类中存储信息，以及如何编写方法，以让类具备所需的行为；如何编写方法__init__()，以便根据类创建包含所需属性的实例。你见识了如何修改实例的属性，包括直接修改以及通过方法进行修改。你还了解了使用继承可简化相关类的创建工作，以及将一个类的示例用作另一个类的属性可让类更简洁。

你了解到，通过将类存储在模块中，并在需要使用这些类的文件中导入它们，可让项目组织有序。你学习了Python标准库，并见识了一个使用模块random的示例。最后，你学习了编写类时应遵循的Python约定。