[python基础知识]advanced-python-intensive-training-of-class-and-objectPython进阶强化训练之类与对象深度技术进阶
本文目录 [隐藏]
I. Python进阶强化训练之类与对象深度技术进阶
II. 如何派生内置不可变类型并修改实例化行为
实际案例
我们想自定义一种新类型的元祖，对于传入的可迭代对象，我们只保留其中init类型且值大于0的元素，例如IntTuple([1,-1,'abc',6,['x','y'],3])=>(1,6,3)
要求IntTuple是内置的tuple的子类，如何实现？
解决方案
定义类IntTuple继承内置tuple，并实现__new__，修改实例化行为。
解决代码
#!/usr/bin/env python
# _*_ coding:utf-8 _*_
# Created by 安生 on 2017/2/19
class IntTuple(tuple):
def __new__(cls, iterable):
g = (x for x in iterable if isinstance(x, int) and x > 0)
return super(IntTuple, cls).__new__(cls, g)
def __init__(self, iterable):
super(IntTuple, self).__init__()
t = IntTuple([1, -1, 'abc', 6, ['x', 'y'], 3])
print(t)输出
/Library/Frameworks/Python.framework/Versions/3.5/bin/python3.5 "/Users/ansheng/MyPythonCode/Code/7-1 如何派生内置不可变类型并修改实例化行为.py"
(1, 6, 3)
Process finished with exit code 0III. 如何为创建大量实例节省内存
实际案例
某网络游戏中，定义了玩家类Player(id,name,status,...)，每有一个在线玩家，在服务器程序内侧有一个Player的实例，当在线人数很多时，将产生大量实例(数百万级)
如何降低这些大量实例的内存开销？
解决方案
定义类的__slots__属性，它是用来声明实例属性名字的列表。
解决代码
#!/usr/bin/env python
# _*_ coding:utf-8 _*_
# Created by 安生 on 2017/2/19
class Plater:
""" 关闭了动态绑定类属性的__dict__，以便节省内存，__dict__默认占用1024个字节 """
__slots__ = ['uid', 'name', 'status', 'level'] # 声明实例拥有的属性，阻止动态属性绑定
def __init__(self, uid, name, status=0, level=1):
self.uid = uid
self.name = name
self.status = status
self.level = levelIV. 如何让对象支持上下文管理
实际案例
我们实现了一个Telnet客户端的类TelnetClient，调用实例的start()方法启动客户端与服务器交互，交互完毕后需调用cleanup()方法，关闭已链接的socket，以及将操作历史记录写入文件并关闭.
能否让TelnetClient的实例实现上下文管理协议，从而替代手工调用cleanup()方法
解决方案
实现上下文管理协议，需定义实例的__enter__，__exit__方法，他们分别在with开始和结束时被调用。
解决代码
#!/usr/bin/env python
# _*_ coding:utf-8 _*_
# Created by 安生 on 2017/2/19
from telnetlib import Telnet
from sys import stdin, stdout
from collections import deque
class TelnetClient:
def __init__(self, addr, port=23):
self.addr = addr
self.port = port
self.tn = None
def start(self):
# user
t = self.tn.read_until('login: ')
stdout.write(t)
user = stdin.readline()
self.tn.write(user)
# password
t = self.tn.read_until('Password: ')
if t.startswith(user[:-1]): t = t[len(user) + 1:]
stdout.write(t)
self.tn.write(stdin.readline())
t = self.tn.read_until('$ ')
stdout.write(t)
while True:
uinput = stdin.readline()
if not uinput:
break
self.history.append(uinput)
self.tn.write(uinput)
t = self.tn.read_until('$ ')
stdout.write(t[len(uinput) + 1:])
def __enter__(self):
self.tn = Telnet(self.addr, self.port) # 创建链接
self.history = deque() # 创建历史记录队列
return self # 返回当前的实例
def __exit__(self, exc_type, exc_val, exc_tb):
"""
:param exc_type: 异常类型
:param exc_val: 异常值
:param exc_tb: 跟踪的栈
:return:
"""
self.tn.close() # 关闭链接
self.tn = None
with open(self.addr + '_history.txt', 'w') as f:
""" 把历史记录写入文件中 """
f.writelines(self.history)
# return True # 如果返回True，即使出错也会往下继续执行
with TelnetClient('127.0.0.1') as client:
client.start()V. 如何创建可管理的对象属性
实际案例
在面向对象变成中，我们把方法(函数)看做对象的接口，直接访问对象的属性可能是不安全的，或设计上不够灵活，但是使用调用方法在形式上不如访问属性简洁.
circle.getRadius()
circle.setRadius(5.0) # 繁circle.radius
circle.radius = 5.0 # 简能否在形式上是属性访问，但实际上调用方法？
解决方案
使用property函数为类创建可管理属性,fget/fset对应相应属性访问
解决代码
#!/usr/bin/env python
# _*_ coding:utf-8 _*_
# Created by 安生 on 2017/2/19
from math import pi
class Circle:
def __init__(self, radius):
self.radius = radius
def getRadius(self):
return self.radius
def setRadius(self, value):
if not isinstance(value, (int, float)):
raise ValueError('wrong type. ')
self.radius = float(value)
def getArea(self):
return self.radius ** 2 * pi
R = property(getRadius, setRadius)
c = Circle(3.2)
print(c.R)
c.R = 5.9
print(c.R)输出
/Library/Frameworks/Python.framework/Versions/3.5/bin/python3.5 "/Users/ansheng/MyPythonCode/Code/7-4 如何创建可管理的对象属性.py"
3.2
5.9
Process finished with exit code 0VI. 如何让类支持比较操作
实际案例
有时我们希望自定义类，实例间可以使用<、<=、>、>=、==、!=符号进行比较，我们自定义比较的行为，例如，有一个矩形的类，我们希望比较两个矩形的实例时，比较的是他们的面积.
解决方案
比较符号运算符重载，需要实现以下方法:__lt__，__le__，__gt__，__ge__，__eq__，__ne__，或者使用标准库下的functools下的类装饰器total_ordering可以简化此过程.
解决代码
#!/usr/bin/env python
# _*_ coding:utf-8 _*_
# Created by 安生 on 2017/2/19
from functools import total_ordering
from abc import ABCMeta, abstractmethod
@total_ordering
class Shape(object):
__metaclass__ = ABCMeta
@abstractmethod
def area(self):
pass
def __lt__(self, other):
if not isinstance(other, Shape):
raise TypeError('other not Shape')
return self.area() < other.area()
def __eq__(self, other):
if not isinstance(other, Shape):
raise TypeError('other not Shape')
return self.area() == other.area()
class Rectangle(Shape):
def __init__(self, w, h):
self.w = w
self.h = h
def area(self):
return self.w * self.h
class Circle(Shape):
def __init__(self, r):
self.r = r
def area(self):
return self.r ** 2 * 3.14
r1 = Rectangle(5, 3)
r2 = Rectangle(5, 4)
c1 = Circle(3)
print(c1 <= r1)
print(r1 > c1)
print(r1 < r2)输出
/Library/Frameworks/Python.framework/Versions/3.5/bin/python3.5 "/Users/ansheng/MyPythonCode/Code/7-5 如何让类支持比较操作.py"
False
False
True
Process finished with exit code 0VII. 如何使用描述符对实例属性做类型检查
实际案例
在某些项目中，我们实现了一些类，并希望能像静态类型语言那样对它们的实例属性做类型检查：
p = Person()
p.name = 'Bob' # 必须是str
p.age = 18 # 必须是int
p.height = 1.83 # 必须是float要求：
- 可以对实例变量名制定类型
- 赋予不正确类型时抛出异常
解决方案
使用描述符来实现需要类型检查的属性，分别实现__get__，__set__，__delete__方法，在__set__内使用isinstance函数做类型检查。
解决代码
#!/usr/bin/env python
# _*_ coding:utf-8 _*_
# Created by 安生 on 2017/2/19
class Attr:
def __init__(self, name, type_):
self.name = name # 实例名字
self.type_ = type_ # 类型
def __get__(self, instance, owner):
return instance.__dict__[self.name]
def __set__(self, instance, value):
if not isinstance(value, self.type_):
raise TypeError('expected an %s' % self.type_)
instance.__dict__[self.name] = value
def __delete__(self, instance):
del instance.__dict__[self.name]
class Person:
name = Attr('name', str)
age = Attr('age', int)
height = Attr('height', float)
p = Person()
p.name = 'Bob'
print(p.name)
p.age = '17'输出
/Library/Frameworks/Python.framework/Versions/3.5/bin/python3.5 "/Users/ansheng/MyPythonCode/Code/7-6 如何使用描述符对实例属性做类型检查.py"
Bob
Traceback (most recent call last):
File "/Users/ansheng/MyPythonCode/Code/7-6 如何使用描述符对实例属性做类型检查.py", line 33, in <module>
p.age = '17'
File "/Users/ansheng/MyPythonCode/Code/7-6 如何使用描述符对实例属性做类型检查.py", line 16, in __set__
raise TypeError('expected an %s' % self.type_)
TypeError: expected an <class 'int'>
Process finished with exit code 1VIII. 如何在环状数据结构中管理内存
实际案例
在Python中，垃圾回收器通过引用计数来回收垃圾对象，但某些环状数据结构，存在对象间的循环引用，比如书的父节点引用子节点，子节点也同时引用父节点，此时同事del掉父子节点，两个对象不能立即回收，如何解决此类的内存管理问题？
解决方案
使用标准库weakref，它可以创建一种访问对象但不增加引用计数的对象。
解决代码
#!/usr/bin/env python
# _*_ coding:utf-8 _*_
# Created by 安生 on 2017/2/19
import weakref
class Data:
def __init__(self, value, owner):
self.owner = weakref.ref(owner)
self.value = value
def __str__(self):
return "%s's data, value is %s" % (self.owner(), self.value)
def __del__(self):
print('in Data.__del__')
class Node:
def __init__(self, value):
self.data = Data(value, self)
def __del__(self):
print('in Node.__del__')
node = Node(100)
del node
input('wait...')输出
/Library/Frameworks/Python.framework/Versions/3.5/bin/python3.5 "/Users/ansheng/MyPythonCode/Code/7-7 如何在环状数据结构中管理内存.py"
in Node.__del__
in Data.__del__
wait...IX. 如何通过实例方法名字的字符串调用方法
实际案例
某项目中，我们的代码使用了三个不同库中的图形类:
- Circle
- Triangle
- Rectangle
他们都有一个获取图形面积的接口，但接口名字不同，我们可以实现一个统一的获取面积的函数，使用没种方法名进行尝试，调用相应类的接口
解决方案
- 使用内置函数getattr，通过名字在实例上获取方法对象，然后调用；
- 使用标准库operator下的methodcaller函数调用；
解决代码
#!/usr/bin/env python
# _*_ coding:utf-8 _*_
# Created by 安生 on 2017/2/19
class Circle:
def __init__(self, r):
self.r = r
def area(self):
return self.r ** 2 * 3.14
class Rectangle:
def __init__(self, w, h):
self.w = w
self.h = h
def get_area(self):
return self.w * self.h
class Triangle:
def __init__(self, a, b, c):
self.a = a
self.b = b
self.c = c
def getArea(self):
a, c, b = self.a, self.b, self.c
p = (a + b + c) / 2
area = (p * (p - a) * (p - b) * (p - c)) ** 0.5
return area
def getArea(shape):
for name in ('area', 'get_area', 'getArea'):
f = getattr(shape, name, None)
if f:
return f()
shape1 = Circle(2)
shape2 = Triangle(3, 4, 5)
shape3 = Rectangle(6, 4)
shapes = [shape1, shape2, shape3]
print(list(map(getArea, shapes)))输出
/Library/Frameworks/Python.framework/Versions/3.5/bin/python3.5 "/Users/ansheng/MyPythonCode/Code/7-8 如何通过实例方法名字的字符串调用方法.py"
[12.56, 6.0, 24]
Process finished with exit code 0方法2
>>> s = 'abc123abc456'
>>> s.find('abc',4)
6
>>> from operator import methodcaller
>>> methodcaller('find','abc',4)(s)
6