面向对象编程——Object Oriented Programming，简称OOP，是一种程序设计思想。OOP把对象作为程序的基本单元，一个对象包含了数据和操作数据的函数。

面向过程的程序设计把计算机程序视为一系列的命令集合，即一组函数的顺序执行。为了简化程序设计，面向过程把函数继续切分为子函数，即把大块函数通过切割成小块函数来降低系统的复杂度。

而面向对象的程序设计把计算机程序视为一组对象的集合，而每个对象都可以接收其他对象发过来的消息，并处理这些消息，计算机程序的执行就是一系列消息在各个对象之间传递。

在Python中，所有数据类型都可以视为对象，当然也可以自定义对象。自定义的对象数据类型就是面向对象中的类（Class）的概念。

举例说明面向过程和面向对象在程序流程上的不同之处：

假设要处理学生的成绩表，为了表示一个学生的成绩，面向过程的程序可以用一个dict表示：

而处理学生成绩可以通过函数实现，比如打印学生的成绩：

若采用面向对象的程序设计思想，首选思考的不是程序的执行流程，而是Student这种数据类型应该被视为一个对象，这个对象拥有name和score这两个属性（Property）。如果要打印一个学生的成绩，首先必须创建出这个学生对应的对象，然后，给对象发一个print_score消息，让对象自己把自己的数据打印出来。

给对象发消息实际上就是调用对象对应的关联函数，称之为对象的方法（Method）。面向对象的程序写出来就像这样：

面向对象的设计思想是抽象出Class，根据Class创建Instance。面向对象的抽象程度又比函数要高，因为一个Class既包含数据，又包含操作数据的方法。

面向对象最重要的概念就是类（Class）和实例（Instance），必须牢记类是抽象的模板，比如Student类，而实例是根据类创建出来的一个个具体的“对象”，每个对象都拥有相同的方法，但各自的数据可能不同。

仍以Student类为例，在Python中，定义类是通过class关键字：

class后面紧接着是类名，即Student，类名通常是大写开头的单词，紧接着是(object)，表示该类是从哪个类继承下来的，通常若没有合适的继承类，就使用object类，这是所有类最终都会继承的类。

定义好了Student类，就可以根据Student类创建出Student的实例，创建实例是通过类名+()实现的：

可以看到，变量bart指向的就是一个Student的实例，后面的0x10a67a590是内存地址，每个object的地址都不一样，而Student本身则是一个类。

可以自由地给一个实例变量绑定属性，比如，给实例bart绑定一个name属性：

由于类可以起到模板的作用，因此，可以在创建实例的时候，把一些认为必须绑定的属性强制填写进去。通过定义一个特殊的__init__方法，把name，score等属性绑上去：

注意到__init__方法的第一个参数永远是self，表示创建的实例本身，因此，在__init__方法内部，就可以把各种属性绑定到self，因为self就指向创建的实例本身。

有了__init__方法，在创建实例的时候，就不能传入空的参数了，必须传入与__init__方法匹配的参数，但self不需要传，Python解释器自己会把实例变量传进去：

和普通的函数相比，在类中定义的函数只有一点不同，就是第一个参数永远是实例变量self，并且，调用时，不用传递该参数。除此之外，类的方法和普通函数没有什么区别，所以仍然可以用默认参数、可变参数、关键字参数和命名关键字参数。

面向对象编程的一个重要特点就是数据封装。在上面的Student类中，每个实例就拥有各自的name和score这些数据。可以通过函数来访问这些数据，比如打印一个学生的成绩：

既然Student实例本身就拥有这些数据，要访问这些数据，可以直接在Student类的内部定义访问数据的函数，这样，就把“数据”给封装起来了。这些封装数据的函数和Student类本身是关联起来的，称之为类的方法：

要定义一个方法，除了第一个参数是self外，其他和普通函数一样。要调用一个方法，只需要在实例变量上直接调用，除了self不用传递，其他参数正常传入：

这样一来，从外部看Student类，就只需要知道，创建实例需要给出name和score，而如何打印，都是在Student类的内部定义的，这些数据和逻辑被“封装”起来了，调用时不用知道内部实现的细节。

封装的另一个好处是可以给Student类增加新的方法，比如get_grade：

同样的，get_grade方法可以直接在实例变量上调用，不需要知道内部实现细节。

在Class内部，可以有属性和方法，而外部代码可以通过直接调用实例变量的方法来操作数据，这样，就隐藏了内部的复杂逻辑。

但是，从前面Student类的定义来看，外部代码还是可以自由地修改一个实例的name、score属性：

如果要让内部属性不被外部访问，可以把属性的名称前加上两个下划线__，在Python中，实例的变量名如果以__开头，就变成了一个私有变量（private），只有内部可以访问，外部不能访问。把Student类改一改：

改完后，对于外部代码来说，没什么变动，但是已经无法从外部访问实例变量.__name和实例变量.__score了：

这样就确保了外部代码不能随意修改对象内部的状态，这样通过访问限制的保护，代码更加健壮。

如果外部代码要获取name和score，可以给Student类增加get_name和get_score这样的方法：

如果要允许外部代码修改score，可以再给Student类增加set_score方法。你也许会问，原先那种直接通过bart.score = 99也可以修改啊，为什么要定义一个方法大费周折？因为在方法中，可以对参数做检查，避免传入无效的参数：

但强烈建议不要这么干，因为不同版本的Python解释器可能会把__name改成不同的变量名。总的来说就是，Python本身没有任何机制阻止你干坏事，一切全靠自觉。

最后注意下面的这种错误写法：

表面上看，外部代码“成功”地设置了__name变量，但实际上这个__name变量和class内部的__name变量不是一个变量！内部的__name变量已经被Python解释器自动改成了_Student__name，而外部代码给bart新增了一个__name变量:

在OOP程序设计中，当我们定义一个class的时候，可以从某个现有的class继承，新的class称为子类（Subclass），而被继承的class称为基类、父类或超类（Base class、Super class）。

比如，已经编写了一个名为Animal的class，有一个run()方法可以直接打印：

当我们需要编写Dog和Cat类时，就可以直接从Animal类继承：

对于Dog来说，Animal就是它的父类，对于Animal来说，Dog就是它的子类。Cat和Dog类似。

继承最大的好处是子类获得了父类的全部功能。由于Animial实现了run()方法，因此，Dog和Cat作为它的子类，什么事也没干，就自动拥有了run()方法：

当然，也可以对子类增加一些方法，比如Dog类：

当子类和父类都存在相同的run()方法时，我们说，子类的run()覆盖了父类的run()，在代码运行的时候，总是会调用子类的run()。这就是继承的另一个好处：多态。

要理解什么是多态，首先要对数据类型再作一点说明。当定义一个class的时候，实际上就定义了一种数据类型。我们定义的数据类型和Python自带的数据类型，比如str、list、dict没什么两样：

要理解多态的好处，还需要再编写一个函数，这个函数接受一个Animal类型的变量：

现在，如果我们再定义一个Tortoise类型，也从Animal派生：

多态的好处：当需要传入Dog、Cat、Tortoise……时，只需要接收Animal类型就可以了，然后，按照Animal类型进行操作即可。多态真正的威力：调用方只管调用，不管细节，而当新增一种Animal的子类时，只要确保run()方法编写正确，不用管原来的代码是如何调用的。这就是著名的==“开闭”原则==：

继承还可以一级一级地继承下来，就好比从爷爷到爸爸、再到儿子这样的关系。而任何类，最终都可以追溯到根类object，这些继承关系看上去就像一颗倒着的树。

动态语言的鸭子类型特点决定了继承不像静态语言那样是必须的。

对于class的继承关系来说，使用type()就很不方便。要判断class的类型，可以使用isinstance()函数。 如果继承关系是：object -> Animal -> Dog -> Husky 那么，isinstance()就可以告诉我们，一个对象是否是某种类型。 总是优先使用isinstance()判断类型，可以将指定类型及其子类“一网打尽”。

如果要获得一个对象的所有属性和方法，可以使用dir()函数，它返回一个包含字符串的list.

类似__xxx__的属性和方法在Python中都是有特殊用途的，比如__len__方法返回长度。在Python中，如果调用len()函数试图获取一个对象的长度，实际上，在len()函数内部，它自动去调用该对象的__len__()方法，所以，下面的代码是等价的：

我们自己写的类，如果也想用len(myObj)的话，就自己写一个__len__()方法：

由于Python是动态语言，根据类创建的实例可以任意绑定属性。给实例绑定属性的方法是通过实例变量，或者通过self变量：

如果Student类本身需要绑定一个属性，可以直接在class中定义属性，这种属性是类属性，归Student类所有。这个属性虽然归类所有，但类的所有实例都可以访问到：

注：从上面的例子可以看出，在编写程序的时候，千万不要对实例属性和类属性使用相同的名字，因为相同名称的实例属性将屏蔽掉类属性，但是当你删除实例属性后，再使用相同的名称，访问到的将是类属性。

参考： https://www.liaoxuefeng.com/wiki/1016959663602400/1017495723838528