类属性和类方法

目标

  • 类的结构
  • 类属性和实例属性
  • 类方法和静态方法

01. 类的结构

1.1 术语 —— 实例

  1. 使用面相对象开发，第 1 步 是设计 类
  2. 使用 类名() 创建对象，创建对象 的动作有两步：
    • 1) 在内存中为对象 分配空间
    • 2) 调用初始化方法 __init__ 为 对象初始化
  3. 对象创建后，内存 中就有了一个对象的 实实在在 的存在 —— 实例

017_类的结构示意图I.png

因此，通常也会把：

  1. 创建出来的 对象 叫做 类 的 实例
  2. 创建对象的 动作 叫做 实例化
  3. 对象的属性 叫做 实例属性
  4. 对象调用的方法 叫做 实例方法

在程序执行时：

  1. 对象各自拥有自己的 实例属性
  2. 调用对象方法，可以通过 self.
    • 访问自己的属性
    • 调用自己的方法

结论

  • 每一个对象 都有自己 独立的内存空间，保存各自不同的属性
  • 多个对象的方法，在内存中只有一份，在调用方法时，需要把对象的引用 传递到方法内部

1.2 类是一个特殊的对象

Python 中 一切皆对象：

  • class AAA: 定义的类属于 类对象
  • obj1 = AAA() 属于 实例对象
  • 在程序运行时，类 同样 会被加载到内存
  • 在 Python 中，类 是一个特殊的对象 —— 类对象
  • 在程序运行时，类对象 在内存中 只有一份，使用 一个类 可以创建出 很多个对象实例
  • 除了封装 实例 的 属性 和 方法**外，**类对象 还可以拥有自己的 属性 和 方法
    1. 类属性
    2. 类方法
  • 通过 类名. 的方式可以 访问类的属性 或者 调用类的方法

017_类的结构示意图II.png

02. 类属性和实例属性

2.1 概念和使用

  • 类属性 就是给 类对象 中定义的 属性
  • 通常用来记录 与这个类相关 的特征
  • 类属性 不会用于**记录 **具体对象的特征

示例需求

  • 定义一个 工具类
  • 每件工具都有自己的 name
  • 需求 —— 知道使用这个类，创建了多少个工具对象？

018_类属性案例I.png

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class Tool(object):

    # 使用赋值语句，定义类属性，记录创建工具对象的总数
    count = 0

    def __init__(self, name):
        self.name = name

        # 针对类属性做一个计数+1
        Tool.count += 1


# 创建工具对象
tool1 = Tool("斧头")
tool2 = Tool("榔头")
tool3 = Tool("铁锹")

# 知道使用 Tool 类到底创建了多少个对象?
print("现在创建了 %d 个工具" % Tool.count)

2.2 属性的获取机制（科普）

  • 在 Python 中 属性的获取 存在一个 向上查找机制

019_通过对象访问类属性.png

  • 因此，要访问类属性有两种方式：
    1. 类名.类属性
    2. 对象.类属性 （不推荐）

注意

  • 如果使用 对象.类属性 = 值 赋值语句，只会 给对象添加一个属性，而不会影响到 类属性的值 例:
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class Tool(object):

    # 使用赋值语句定义类属性，记录所有工具对象的数量
    count = 0

    def __init__(self, name):
        self.name = name

        # 让类属性的值+1
        Tool.count += 1


# 1. 创建工具对象
tool1 = Tool("斧头")
tool2 = Tool("榔头")
tool3 = Tool("水桶")

# 2. 输出工具对象的总数
tool3.count = 99  #设置属性值,直接在对象中添加这个属性
print("工具对象总数 %d" % tool3.count)
print("===> %d" % Tool.count)

执行结果:

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工具对象总数 99
===> 3

03. 类方法和静态方法

3.1 类方法

  • 类属性 就是针对 类对象 定义的属性
    • 使用 赋值语句 在 class 关键字下方可以定义 类属性
    • 类属性 用于记录 与这个类相关 的特征
  • 类方法 就是针对 类对象 定义的方法
    • 在 类方法 内部可以直接访问 类属性 或者调用其他的 类方法

语法如下

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@classmethod
def 类方法名(cls):
    pass
  • 类方法需要用 修饰器 @classmethod 来标识，告诉解释器这是一个类方法
  • 类方法的 第一个参数 应该是 cls
    • 由 哪一个类 调用的方法，方法内的 cls 就是 哪一个类的引用
    • 这个参数和 实例方法 的第一个参数是 self 类似
    • 提示 使用其他名称也可以，不过习惯使用 cls
  • 通过 类名. 调用 类方法，调用方法时，不需要传递 cls 参数
  • 在方法内部
    • 可以通过 cls. 访问类的属性
    • 也可以通过 cls. 调用其他的类方法

示例需求

  • 定义一个 工具类
  • 每件工具都有自己的 name
  • 需求 —— 在 类 封装一个 show_tool_count 的类方法，输出使用当前这个类，创建的对象个数

020_类方法案例.png

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@classmethod
def show_tool_count(cls):
    """显示工具对象的总数"""
    print("工具对象的总数 %d" % cls.count)

在类方法内部，可以直接使用 cls 访问 类属性 或者 调用类方法 例:

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class Tool(object):

    # 使用赋值语句定义类属性，记录所有工具对象的数量
    count = 0

    @classmethod
    def show_tool_count(cls):

        print("工具对象的数量 %d" % cls.count)

    def __init__(self, name):
        self.name = name

        # 让类属性的值+1
        Tool.count += 1


# 创建工具对象
tool1 = Tool("斧头")
tool2 = Tool("榔头")

# 调用类方法,使用的类.方法名
Tool.show_tool_count()

执行结果:

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工具对象的数量 2

3.2 静态方法

  • 在开发时，如果需要在 类 中封装一个方法，这个方法(不调用其它的玩意)：

    • 既 不需要 访问 实例属性 或者调用 实例方法
    • 也 不需要 访问 类属性 或者调用 类方法

  • 这个时候，可以把这个方法封装成一个 静态方法

语法如下

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@staticmethod
def 静态方法名():   #不需要定义第一个参数
    pass
  • 静态方法 需要用 修饰器 @staticmethod 来标识，告诉解释器这是一个静态方法
  • 通过 类名. 调用 静态方法
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class Dog(object):

    @staticmethod
    def run():

        # 不访问实例属性/类属性
        print("小狗要跑...")

# 通过类名.调用静态方法 - 不需要创建对象
Dog.run()

执行结果:

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小狗要跑...

3.3 方法综合案例

需求

  1. 设计一个 Game 类
  2. 属性：
    • 定义一个 类属性 top_score 记录游戏的 历史最高分
    • 定义一个 实例属性 player_name 记录 当前游戏的玩家姓名
  3. 方法：
    • 静态方法 show_help 显示游戏帮助信息
    • 类方法 show_top_score 显示历史最高分
    • 实例方法 start_game 开始当前玩家的游戏
  4. 主程序步骤
    • 1) 查看帮助信息
    • 2) 查看历史最高分
    • 3) 创建游戏对象，开始游戏

021_方法综合案例.png

案例小结

  1. 实例方法 —— 方法内部需要访问 实例属性
    • 实例方法 内部可以使用 类名. 访问类属性
  2. 类方法 —— 方法内部 只 需要访问 类属性
  3. 静态方法 —— 方法内部，不需要访问 实例属性 和 类属性

提问

如果方法内部 即需要访问 实例属性，又需要访问 类属性，应该定义成什么方法？

答案

  • 应该定义 实例方法
  • 因为，类只有一个，在 实例方法 内部可以使用 类名. 访问类属性
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class Game(object):

    # 游戏最高分，类属性
    top_score = 0 #初始值为零

    @staticmethod  #静态方法
    def show_help():
        print("帮助信息：让僵尸走进房间")

    @classmethod #类方法
    def show_top_score(cls): 
        print("游戏最高分是 %d" % cls.top_score)

    def __init__(self, player_name):  #实例方法初始化
        self.player_name = player_name

    def start_game(self):
        print("[%s] 开始游戏..." % self.player_name)  #调用实例属性

        # 使用类名.修改历史最高分
        Game.top_score = 999

# 1. 查看游戏帮助
Game.show_help()

# 2. 查看游戏最高分
Game.show_top_score()

# 3. 创建游戏对象，开始游戏
game = Game("小明")

game.start_game()

# 4. 游戏结束，查看游戏最高分
Game.show_top_score()