第三模块面向对象网络并发编程

第三模块面向对象&网络&并发编程

面向对象基础
- 1. 初识面向对象
- - 1.1 对象和self
  - 1.2 常见成员
  - 1.3 应用示例
- 2. 三大特性
- - 2.1 封装
  - 2.2 继承
  - 练习题
  - 2.3 多态
- 3. 扩展：再看数据类型
- 总结
- 作业

在这里插入图片描述

从今天开始，我们将进入系列课程第3个模块的的学习，此模块包含如下三大部分知识：

面向对象，Python中支持两种编程方式来写代码，分别是：函数式编程、面向对象式编程。
- 函数式
```
# 定义函数，在函数中实现功能
def func():print("一个NB的功能")# 执行函数
func()
```
- 面向对象
```
# 定义类
class Foo(object):# 在类中定义方法def func(self):print("一个NB的功能")# 实例化类的对象
obj = Foo()
# 执行类中的方法
obj.func()
```
Python支持两种编程方式（其他很多语言只支持一种），所以初学者在刚开始学习往往不知道应如何选择，并且行业内对于函数式编程 vs 面向对象编程之间谁更好的讨论也是难分胜负，其实在开发中无论要实现什么样的功能，两种编程模式都能实现，那种让我们能更好实现就选择谁？不必非纠结于那种方式更好，编程语言支持工具，最重要的是把功能实现。

初学者在选择编程方式时候，可以遵循如下规则：
- 函数式，推荐初学者使用。理由：上手快且逻辑简单清晰。
- 面向对象，推荐有一些代码经验后使用。理由：面向对象的思想需要有一定的项目积累之后（写多了&看的多）才能真正理解其精髓，基于面向对象可以编写出扩展性更强的代码（在一定程序上也可以简化代码）。
现阶段，大家在学习面向对象时更重要的是：掌握相关知识点 & 读懂源码 & 编写简单的基于面向对象的程序。
网络编程，学习网络知识后，可以让我们的程序通过网络来进行数据交互和传输并掌握其本质。

并发编程，一个程序想要执行的速度更快是必须要掌握并发编程的相关知识。

例如：下载10个抖音视频，每个需要2分钟。
- 按照以前的思路，逐一下载就需要20分钟。
- 按照并发的思路，创建10个线程/进程来实现，大概需要2分钟就可以完成。

面向对象基础

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1. 初识面向对象

想要通过面向对象去实现某个或某些功能时需要2步：

定义类，在类中定义方法，在方法中去实现具体的功能。
实例化类并的个一个对象，通过对象去调用并执行方法。

class Message:def send_email(self, email, content):data = "给{}发邮件，内容是：{}".format(email,content)print(data)msg_object = Message() # 实例化一个对象 msg_object，创建了一个一块区域。
msg_object.send_email("wupeiqi@live.com","注册成功")

注意：1.类名称首字母大写&驼峰式命名；2.py3之后默认类都继承object；3.在类种编写的函数称为方法；4.每个方法的第一个参数是self。

类中可以定义多个方法，例如：

class Message:def send_email(self, email, content):data = "给{}发邮件，内容是：{}".format(email, content)print(data)def send_wechat(self, vid, content):data = "给{}发微信，内容是：{}".format(vid, content)print(data)msg_object = Message()
msg_object.send_email("wupeiqi@live.com", "注册成功")
msg_object.send_wechat("武沛齐", "注册成功")

你会发现，用面向对象编程写的类有点像归类的意思：将某些相似的函数划分到一个类中。

但，这种编写方式让人感觉有些鸡肋，直接用函数写多好呀。对吧？

别着急，记者往下看。

1.1 对象和self

在每个类中都可以定义个特殊的：__init__ 初始化方法 ，在实例化类创建对象时自动执行，即：对象=类()。

class Message:def __init__(self, content):self.data = contentdef send_email(self, email):data = "给{}发邮件，内容是：{}".format(email, self.data)print(data)def send_wechat(self, vid):data = "给{}发微信，内容是：{}".format(vid, self.data)print(data)# 对象 = 类名() # 自动执行类中的 __init__ 方法。# 1. 根据类型创建一个对象，内存的一块 区域 。
# 2. 执行__init__方法，模块会将创建的那块区域的内存地址当self参数传递进去。    往区域中(data="注册成功")
msg_object = Message("注册成功")msg_object.send_email("wupeiqi@live.com") # 给wupeiqi@live.com发邮件，内容是：注册成功
msg_object.send_wechat("武沛齐") # 给武沛齐发微信，内容是：注册成功

在这里插入图片描述

通过上述的示例，你会发现：

对象，让我们可以在它的内部先封装一部分数据，以后想要使用时，再去里面获取。
self，类中的方法需要由这个类的对象来触发并执行（对象.方法名），且在执行时会自动将对象当做参数传递给self，以供方法中获取对象中已封装的值。

注意：除了self默认参数以外，方法中的参数的定义和执行与函数是相同。

当然，根据类也可以创建多个对象并执行其中的方法，例如：

class Message:def __init__(self, content):self.data = contentdef send_email(self, email):data = "给{}发邮件，内容是：{}".format(email, self.data)print(data)def send_wechat(self, vid):data = "给{}发微信，内容是：{}".format(vid, self.data)print(data)msg_object = Message("注册成功")
msg_object.send_email("wupeiqi@live.com") # 给wupeiqi@live.com发邮件，内容是：注册成功
msg_object.send_wechat("武沛齐")login_object = Message("登录成功")
login_object.send_email("wupeiqi@live.com") # 给wupeiqi@live.com发邮件，内容是：登录成功
login_object.send_wechat("武沛齐")

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面向对象的思想：将一些数据封装到对象中，在执行方法时，再去对象中获取。

函数式的思想：函数内部需要的数据均通过参数的形式传递。

self，本质上就是一个参数。这个参数是Python内部会提供，其实本质上就是调用当前方法的那个对象。
对象，基于类实例化出来”一块内存“，默认里面没有数据；经过类的 __init__方法，可以在内存中初始化一些数据。

1.2 常见成员

在编写面向对象相关代码时，最常见成员有：

实例变量，属于对象，只能通过对象调用。
绑定方法，属于类，通过对象调用或通过类调用。

注意：还有很多其他的成员，后续再来介绍。
在这里插入图片描述

class Person:def __init__(self, n1, n2):# 实例变量self.name = n1self.age = n2# 绑定方法def show(self):msg = "我叫{}，今年{}岁。".format(self.name, self.age)print(msg)def all_message(self):msg = "我是{}人，我叫{}，今年{}岁。".format(Person.country, self.name, self.age)print(msg)def total_message(self):msg = "我是{}人，我叫{}，今年{}岁。".format(self.country, self.name, self.age)print(msg)

# 执行绑定方法
p1 = Person("武沛齐",20)
p1.show()
# 或
# p1 = Person("武沛齐",20)
# Person.show(p1)# 初始化，实例化了Person类的对象叫p1
p1 = Person("武沛齐",20)

1.3 应用示例

将数据封装到一个对象，便于以后使用。

class UserInfo:def __init__(self, name, pwd,age):self.name = nameself.password = pwdself.age = agedef run():user_object_list = []# 用户注册while True:user = input("用户名：")if user.upper() == "Q":breakpwd = input("密码")# user_object对象中有：name/passworduser_object = UserInfo(user, pwd,19)# user_dict = {"name":user,"password":pwd}user_object_list.append(user_object)# user_object_list.append(user_dict)# 展示用户信息for obj in user_object_list:print(obj.name, obj.password)总结：- 数据封装到对象，以后再去获取。- 规范数据（约束）

注意：用字典也可以实现做封装，只不过字典在操作值时还需要自己写key，面向对象只需要 . 即可获取对象中封装的数据。

将数据分装到对象中，在方法中对原始数据进行加工处理。

user_list = ["用户-{}".format(i) for i in range(1,3000)]# 分页显示，每页显示10条
while True:page = int(input("请输入页码："))start_index = (page - 1) * 10end_index = page * 10page_data_list = user_list[start_index:end_index]for item in page_data_list:print(item)

class Pagination:def __init__(self, current_page, per_page_num=10):self.per_page_num = per_page_numif not current_page.isdecimal():self.current_page = 1returncurrent_page = int(current_page)if current_page < 1:self.current_page = 1returnself.current_page = current_pagedef start(self):return (self.current_page - 1) * self.per_page_numdef end(self):return self.current_page * self.per_page_numuser_list = ["用户-{}".format(i) for i in range(1, 3000)]# 分页显示，每页显示10条
while True:page = input("请输入页码：")# page，当前访问的页码# 10，每页显示10条数据# 内部执行Pagination类的init方法。pg_object = Pagination(page, 20)page_data_list = user_list[ pg_object.start() : pg_object.end() ]for item in page_data_list:print(item)

还有这个示例：将数据封装到一个对象中，然后再方法中对已封装的数据进行操作。

import os
import requestsclass DouYin:def __init__(self, folder_path):self.folder_path = folder_pathif not os.path.exists(folder_path):os.makedirs(folder_path)def download(self, file_name, url):res = requests.get(url=url,headers={"user-agent": "Mozilla/5.0 (Macintosh; Intel Mac OS X 10_15_7) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/87.0.4280.88 Safari/537.36 FS"})file_path = os.path.join(self.folder_path, file_name)with open(file_path, mode='wb') as f:f.write(res.content)f.flush()def multi_download(self, video_list):for item in video_list:self.download(item[0], item[1])if __name__ == '__main__':douyin_object = DouYin("videos")douyin_object.download("罗斯.mp4","https://aweme.snssdk.com/aweme/v1/playwm/?video_id=v0200f240000buuer5aa4tij4gv6ajqg")video_list = [("a1.mp4", "https://aweme.snssdk.com/aweme/v1/playwm/?video_id=v0300fc20000bvi413nedtlt5abaa8tg"),("a2.mp4", "https://aweme.snssdk.com/aweme/v1/playwm/?video_id=v0d00fb60000bvi0ba63vni5gqts0uag"),("a3.mp4", "https://aweme.snssdk.com/aweme/v1/playwm/?video_id=v0200f240000buuer5aa4tij4gv6ajqg")]douyin_object.multi_download(video_list)

根据类创建多个对象，在方法中对对象中的数据进行修改。

class Police:"""警察"""def __init__(self, name, role):self.name = nameself.role = roleif role == "队员":self.hit_points = 200else:self.hit_points = 500def show_status(self):""" 查看警察状态 """message = "警察{}的生命值为:{}".format(self.name, self.hit_points)print(message)def bomb(self, terrorist_list):""" 投炸弹，炸掉恐怖分子 """for terrorist in terrorist_list:terrorist.blood -= 200terrorist.show_status()"""
p1 = Police("武沛齐","队员")
p1.show_status()
p1.bomb(["alex","李杰"])p2 = Police("日天","队长")
p2.show_status()
p2.bomb(["alex","李杰"])
"""class Terrorist:""" 恐怖分子 """def __init__(self, name, blood=300):self.name = nameself.blood = blooddef shoot(self, police_object):""" 开枪射击某个警察 """police_object.hit_points -= 5police_object.show_status()self.blood -= 2def strafe(self, police_object_list):""" 扫射某些警察 """for police_object in police_object_list:police_object.hit_points -= 8police_object.show_status()def show_status(self):""" 查看恐怖分子状态 """message = "恐怖分子{}的血量值为:{}".format(self.name, self.blood)print(message)"""
t1 = Terrorist('alex')
t2 = Terrorist('李杰',200)
"""def run():# 1.创建3个警察p1 = Police("武沛齐", "队员")p2 = Police("苑昊", "队员")p3 = Police("于超", "队长")# 2.创建2个匪徒t1 = Terrorist("alex")t2 = Terrorist("eric")# alex匪徒射击于超警察t1.shoot(p3)# alex扫射t1.strafe([p1, p2, p3])# eric射击苑昊t2.shoot(p2)# 武沛齐炸了那群匪徒王八蛋p1.bomb([t1, t2])# 武沛齐又炸了一次alexp1.bomb([t1])if __name__ == '__main__':run()

总结：

仅做数据封装。
封装数据 + 方法再对数据进行加工处理。
创建同一类的数据且同类数据可以具有相同的功能（方法）。

2. 三大特性

面向对象编程在很多语言中都存在，这种编程方式有三大特性：封装、继承、多态。

2.1 封装

封装主要体现在两个方面：

将同一类方法封装到了一个类中，例如上述示例中：匪徒的相关方法都写在Terrorist类中；警察的相关方法都写在Police类中。
将数据封装到了对象中，在实例化一个对象时，可以通过__init__初始化方法在对象中封装一些数据，便于以后使用。

2.2 继承

传统的理念中有：儿子可以继承父亲的财产。

在面向对象中也有这样的理念，即：子类可以继承父类中的方法和类变量（不是拷贝一份，父类的还是属于父类，子类可以继承而已）。

父类
子类基类
派生类

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class Base:def func(self):print("Base.func")class Son(Base):def show(self):print("Son.show")s1 = Son()
s1.show()
s1.func() # 优先在自己的类中找，自己没有才去父类。s2 = Base()
s2.func()

class Base:def f1(self):passclass Foo(Base):def f2(self):passclass Bar(Base):def f3(self):passo1 = Foo()
o1.f2()
o1.f1()

练习题

class Base:def f1(self):print('base.f1')class Foo(Base):def f2(self):print('foo.f2')obj = Foo()
obj.f1()
obj.f2()

class Base:def f1(self):print('base.f1')class Foo(Base):def f2(self):print('before')self.f1() # 调用了f1方法   obj.f1()print('foo.f2')obj = Foo()
obj.f2()>>> before
>>> base.f1
>>> foo.f2

class Base:def f1(self):print('base.f1')class Foo(Base):def f2(self):print("before")self.f1() # obj,Foo类创建出来的对象。 obj.f1print('foo.f2')def f1(self):print('foo.f1')obj = Foo()
obj.f1() # obj对象到底是谁？优先就会先去谁里面找。
obj.f2()>>> before
>>> foo.f1
>>> foo.f2

class Base:def f1(self):print('before')self.f2() # slef是obj对象（Foo类创建的对象） obj.f2print('base.f1')def f2(self):print('base.f2')class Foo(Base):def f2(self):print('foo.f2')obj = Foo()
obj.f1() # 优先去Foo类中找f1，因为调用f1的那个对象是Foo类创建出来的。>>> before
>>> foo.f2
>>> base.f1b1 = Base()
b1.f1()>>> before
>>> base.f2
>>> base.f1

class TCPServer:def f1(self):print("TCPServer")class ThreadingMixIn:def f1(self):print("ThreadingMixIn")class ThreadingTCPServer(ThreadingMixIn, TCPServer): def run(self):print('before')self.f1()print('after')obj = ThreadingTCPServer()
obj.run()>>> before
>>> ThreadingMixIn
>>> after

class BaseServer:def serve_forever(self, poll_interval=0.5):self._handle_request_noblock()def _handle_request_noblock(self):self.process_request(request, client_address)def process_request(self, request, client_address):passclass TCPServer(BaseServer):passclass ThreadingMixIn:def process_request(self, request, client_address):passclass ThreadingTCPServer(ThreadingMixIn, TCPServer): passobj = ThreadingTCPServer()
obj.serve_forever()

在这里插入图片描述

小结：

执行对象.方法时，优先去当前对象所关联的类中找，没有的话才去她的父类中查找。
Python支持多继承：先继承左边、再继承右边的。
self到底是谁？去self对应的那个类中去获取成员，没有就按照继承关系向上查找。

2.3 多态

多态，按字面翻译其实就是多种形态。

其他编程语言多态
Python中多态

其他编程语言中，是不允许这样类编写的，例如：Java

class Cat{  public void eat() {  System.out.println("吃鱼");  }  
}class Dog {  public void eat() {  System.out.println("吃骨头");  }  public void work() {  System.out.println("看家");  }  
}public class Test {public static void main(String[] args) {obj1 = Cat()obj2 = Cat()show(obj1)show(obj2)obj3 = Dog()show(obj3)}  public static void show(Cat a)  {a.eat()}  
}

abstract class Animal {  abstract void eat();  
}  class Cat extends Animal {  public void eat() {  System.out.println("吃鱼");  }  
}class Dog extends Animal {  public void eat() {  System.out.println("吃骨头");  }  public void work() {  System.out.println("看家");  }  
}public class Test {public static void main(String[] args) {obj1 = Cat()show(obj1)obj2 = Dog()show(obj2)}  public static void show(Animal a)  {a.eat()}  
}

在java或其他语言中的多态是基于：接口或抽象类和抽象方法来实现，让数据可以以多种形态存在。

在Python中则不一样，由于Python对数据类型没有任何限制，所以他天生支持多态。

def func(arg):v1 = arg.copy() # 浅拷贝print(v1)func("武沛齐")
func([11,22,33,44])

class Email(object):def send(self):print("发邮件")class Message(object):def send(self):print("发短信")def func(arg):v1 = arg.send()print(v1)v1 = Email()
func(v1)v2 = Message()
func(v2)

在程序设计中，鸭子类型（duck typing）是动态类型的一种风格。在鸭子类型中，关注点在于对象的行为，能作什么；而不是关注对象所属的类型，例如：一只鸟走起来像鸭子、游泳起来像鸭子、叫起来也像鸭子，那么这只鸟可以被称为鸭子。

小结：

封装，将方法封装到类中或将数据封装到对象中，便于以后使用。
继承，将类中的公共的方法提取到基类中去实现。
多态，Python默认支持多态（这种方式称之为鸭子类型），最简单的基础下面的这段代码即可。
```
def func(arg):v1 = arg.copy() # 浅拷贝print(v1)func("武沛齐")
func([11,22,33,44])
```

3. 扩展：再看数据类型

在初步了解面向对象之后，再来看看我们之前学习的：str、list、dict等数据类型，他们其实都一个类，根据类可以创建不同类的对象。

在这里插入图片描述

# 实例化一个str类的对象v1
v1 = str("武沛齐") # 通过对象执行str类中的upper方法。
data = v1.upper()print(data)

总结

类和对象的关系。
面向对象编程中常见的成员：
- 绑定方法
- 实例变量
self到底是什么？
面向对象的三大特性。
面向对象的应用场景
1. 数据封装。
2. 封装数据 + 方法再对数据进行加工处理。
3. 创建同一类的数据且同类数据可以具有相同的功能（方法）。
补充：在Python3中编写类时，默认都会继承object（即使不写也会自动继承）。
```
class Foo:passclass Foo(object):pass
```
这一点在Python2是不同的：
- 继承object，新式类
- 不继承object，经典类

作业

简述面向对象三大特性?
将以下函数改成类的方式并调用 :
```
def func(a1):   print(a1) 
```
面向对象中的self指的是什么?

以下代码体现向对象的什么特性?

class Person(object):def __init__(self, name, age, gender):self.name = nameself.age = ageself.gender = genderobj = Person('武沛齐', 18, '男')

以下代码体现向对象的么特点?

class Message(object):def email(self):"""发送邮件:return:"""passdef msg(self):"""发送短信:return:"""passdef wechat(self):"""发送微信:return:"""pass

看代码写结果

class Foo:def func(self):print('foo.func')obj = Foo()
result = obj.func()
print(result)

看代码写结果

class Base1:def f1(self):print('base1.f1')def f2(self):print('base1.f2')def f3(self):print('base1.f3')self.f1()class Base2:def f1(self):print('base2.f1')class Foo(Base1, Base2):def f0(self):print('foo.f0')self.f3()obj = Foo()
obj.f0()

看代码写结果:

class Base:def f1(self):print('base.f1')def f3(self):self.f1()print('base.f3')class Foo(Base):def f1(self):print('foo.f1')def f2(self):print('foo.f2')self.f3()obj = Foo()
obj.f2()

补充代码实现

user_list = []
while True:user = input("请输入用户名:")pwd = input("请输入密码:")email = input("请输入邮箱:")"""
# 需求
1. while循环提示 户输 : 户名、密码、邮箱(正则满足邮箱格式)
2. 为每个用户创建一个个对象，并添加到user_list中。
3. 当列表中的添加 3个对象后，跳出循环并以此循环打印所有用户的姓名和邮箱
"""

补充代码:实现户注册和登录。

class User:def __init__(self, name, pwd):self.name = nameself.pwd = pwdclass Account:def __init__(self):# 用户列表，数据格式：[user对象，user对象，user对象]self.user_list = []def login(self):"""用户登录，输入用户名和密码然后去self.user_list中校验用户合法性:return:"""passdef register(self):"""用户注册，没注册一个用户就创建一个user对象，然后添加到self.user_list中，表示注册成功。:return:"""passdef run(self):"""主程序:return:"""passif __name__ == '__main__':obj = Account()obj.run()