Объектно-ориентированное программирование (ООП) — парадигма программирования, в которой основными концепциями являются понятия объектов и классов.
Класс — тип, описывающий устройство объектов.
Объект — это экземпляр класса. Класс можно сравнить с чертежом, по которому создаются объекты. Объекты так же называют инстансами (англ instance).
Чтобы понятия класса и объекта были яснее можно привести несколько примеров. Яблоко, апельсин и груша могут являться объектами одного класса - фрукт.
В конце концов класс это коллекция (структура) данных, в случае создания новых классов - пользовательский тип данных.
Так же класс это объединение данных и методов, тогда как при использовании структур (например dict) мы работаем только с данными.
Представим, что мы делаем простейший форум и нам необходимо хранить данные о нескольких пользователях. Каждый пользователь уникален и имеет аналогичный другим набор информации: логин и пароль. Следовательно нам необходима структура данных для хранения этой информации.
Тогда мы создадим класс User, а все объекты этого класса будут уникальными пользователями.
class User():
user_type = "Regular"
def __init__(self, login, password):
self.login = login
self.password = passwordРазберем, что написали
class User():Ключевое слово class работает как def, но обозначает создание нового класса, а не метода.Сюда можно поместить переменные, общие для всех объектов класса.
user_type = 'Regular'Добавим поле user_type в целях демонстрации.
def __init__(self, login, password):def внутри объявления класса объявляет его метод. Методы с двумя поччеркиваниями (__) в начале и в конце являются служебными. Это не значит, что их не надо переопределять.
init (полн. initialize - инициализировать, создать) определяет создание экземпляра класса - какие параметры должны подаваться на вход, через аргументы метода, для создания объекта класса. init принято называть конструктором класса.
self - это ссылка на объект класса. self это обязательный первый аргумент любого метода, оперирующего объектом класса. self содержит пустой объект в init, в который можно записать данные.
self.login - это поле login нового объекта класса User, а login справа - значение, переданное конструктору
Рассмотрим наглядно. Класс объявлен и мы можем создать объект юзера.
login = 'boris'
password = '12345'
first_user = User(login, password)
login = 'kolya'
password = '54321'
second_user = User(login, password)Команда
first_user = User(login, password)запускает метод __init__ и возвращает полученный объект.
first_user и second_user содержат два разных объекта одного класса.
print("User types: %s and %s" % (first_user.user_type, second_user.user_type))User types: Regular and Regular
Оба объекта вернут одно значение, хотя мы не вводили его в конструктор. Это поле общее для всех объектов класса.
Это так же значит, что если мы переопределим user_type у first_user, значение поменяется и у second_user.
print("User logins: %s and %s" % (first_user.login, second_user.login))User logins: boris and kolya
Логины разные, потому что это независимые друг от друга объекты.
Конечно же мы можем получить класс объекта
print("Object classes: %s and %s" % (first_user.__class__, type(second_user)))Object classes: <class '__main__.User'> and <class '__main__.User'>
Ещё немного теории.
В Python всё является объектами - и строки, и списки, и словари, и всё остальное. Это значит, что у всего есть класс.
ООП как парадигма, независимо от языка, строится на четырех основных принципах. Скажем о них кратко:
1. Полиморфизм: в разных объектах одна и та же операция может выполнять различные функции. Простым примером полиморфизма может служить оператор сложения. Выражение 1 + 1 производит сложение целых чисел, а [1] + [1] производит создание нового списка являющегося объединением "слагаемых" списков.
В нашем случае полиморфизм можно продемонстрировать через вывод имени пользователя.
Служебный метод __str__ отвечает за преобразование объекта в строковый вид. Мы можем его переопределить
class User():
user_type = "Regular"
def __init__(self, login, password):
self.login = login
self.password = password
def __str__(self): #обратите внимание на self
return self.login
login = 'boris'
password = '12345'
first_user = User(login, password)
login = 'kolya'
password = '54321'
second_user = User(login, password)Логины этих юзеров можно получить как обратившись к полю login, так и сделав преобразование объекта в строку:
print("User logins with __str__: %s and %s"%(str(first_user), second_user.login))User logins with __str__: boris and kolya
2. Инкапсуляция: можно скрыть ненужные внутренние подробности работы объекта от окружающего мира.
В нашем примере инкапсуляция может применяться при установке значения пароля и при запросе его значения. Например мы хотим зашифровать пароль при его записи и расшифровать при получении. Это скроет поле password от прямого доступа, оно будет доступно только через определенные методы.
def encrypt(password):
return password
def decrypt(password):
return passwordМетоды шифрования и дешифровки я описывать не буду, используйте воображение и представьте, что они правда шифруют и дешифруют.
class User():
user_type = "Regular"
def __init__(self, login, password):
self.login = login
self.set_password(password)
def set_password(self, password):
self.password = encrypt(password)
def get_password(self, password):
return decrypt(self.password)
def __str__(self): #обратите внимание на self
return self.login3. Наследование: можно создавать специализированные классы на основе базовых. Это позволяет нам избегать написания повторного кода.
Представим, что нам нужно создать одного обычного пользователя и одного пользователя модератора.
Модератор имеет все те же данные, что и обычный пользователь (логин, пароль) плюс данные, которых не имеет обычный пользователь (раздел модерации).
Чтобы не добавлять в класс User поля, которые нужны только модераторам, логично создать новый класс: Moderator.
Python позволяет классу Moderator наследоваться от User, а значит перенять все его свойства и при необходимости переопределить их.
def encrypt(password):
return password
def decrypt(password):
return password
class User():
user_type = "Regular"
def __init__(self, login, password):
self.login = login
self.set_password(password)
def set_password(self, password):
self.password = encrypt(password)
def get_password(self, password):
return decrypt(self.password)
def __str__(self):
return self.loginСоздадим новый класс, который будет наследовать свойства класса User
class Moderator(User):
user_type = "Moderator"
def __init__(self, login, password, forum_part):
User.__init__(self, login, password) # Сначала инициализируем базовый класс
self.forum_part = forum_part
def __str__(self): # обратите внимание на self
return self.login + ' moderator of ' + self.forum_partВ скобках пишем имя класса, от которого наследуется данный класс на самом деле когда мы не пишем ничего в скобках применяется наследование от базового класса, который и содержит str, init и прочее. Модератор так же наследует все методы Юзера такие как set_password, get_password.
login = 'boris'
password = '12345'
first_user = User(login, password)
login = 'kolya'
password = '54321'
forum_part = 'flood'
second_user = Moderator(login, password, forum_part)print("User and moderator with __str__:\n %s \n %s"%(str(first_user), str(second_user)))User and moderator with __str__:
boris
kolya moderator of flood
Коля получил повышение до модератора
print("User and moderator logins: %s and %s"%(first_user.login, second_user.login))User and moderator logins: boris and kolya
Однако у Коли так же есть поле логин, хотя мы его и не обозначали в его конструкторе явно
print("User and moderator user types: %s and %s"%(first_user.user_type, second_user.user_type))User and moderator user types: Regular and Moderator
Типы пользователей разные
Если нам надо узнать какого типа наш пользователь стоит воспользоваться isinstance
if isinstance(first_user, Moderator):
print("First user is a moderator!")
elif isinstance(second_user, Moderator):
print("Second user is a moderator!")
else:
print("No moderators!")Second user is a moderator!
4. Композиция: объект может быть составным и включать в себя другие объекты.
- множественное наследование;
- производный класс может переопределить любые методы базовых классов;
- в любом месте можно вызвать метод с тем же именем базового класса;
- все атрибуты класса в питоне по умолчанию являются public, т.е. доступны отовсюду; все методы — виртуальные, т.е. перегружают базовые.
Источники: