1. 類與實例
一個最簡單的類的定義是這樣的：
>>> class Team(object): pass >>> Arsenal = Team() >>> Arsenal <__main__.Team object at 0x000000893F60CB38> >>> Team <class '__main__.Team'> >>> Arsenal.Manager = 'Wenger' >>> Arsenal.Manager 'Wenger' >>>
__init__函數可以用來初始化:
由於類可以起到模板的作用，因此，可以在創建實例的時候，把一些我們認為必須綁定的屬性強制填寫進去。通過定義一個特殊的__init__方法，在創建實例的時候，就把name，score等屬性綁上去：
小結：
類是創建實例的模板，而實例則是一個具體的對象，各個實例擁有的數據都互相獨立，互不影響；
方法就是與實例綁定的函數，和普通函數不同，方法可以直接訪問實例的數據；
通過在實例上調用方法，我們就直接操作了對象內部的數據，但無需知道方法內部的實現細節。
和靜態語言不同，Python允許對實例變量綁定任何數據，也就是說，對於兩個實例變量，雖然它們都是同一個類的不同實例，但擁有的變量名稱都可能不同。
2. 訪問限制
如果要讓內部屬性不被外部訪問，可以把屬性的名稱前加上兩個下划線__，在Python中，實例的變量名如果以__開頭，就變成了一個私有變量（private），只有內部可以訪問，外部不能訪問，例如：
class Student(object): def __init__(self, name, score): self.__name = name self.__score = score def print_score(self): print('%s: %s' % (self.__name, self.__score))
改完后，對於外部代碼來說，沒什么變動，但是已經無法從外部訪問實例變量.__name和實例變量.__score了
>>> bart = Student('Bart Simpson', 59) >>> bart.__name Traceback (most recent call last): File "<stdin>", line 1, in <module> AttributeError: 'Student' object has no attribute '__name'
這樣就確保了外部代碼不能隨意修改對象內部的狀態，這樣通過訪問限制的保護，代碼更加健壯。
但是如果外部代碼要獲取name和score怎么辦？可以給Student類增加get_name和get_score這樣的方法
class Student(object): ... def get_name(self): return self.__name def get_score(self): return self.__score def set_score(self, score): self.__score = score
你也許會問，原先那種直接通過bart.score = 99也可以修改啊，為什么要定義一個方法大費周折？因為在方法中，可以對參數做檢查，避免傳入無效的參數：
class Student(object): ... def set_score(self, score): if 0 <= score <= 100: self.__score = score else: raise ValueError('bad score')
需要注意的是，在Python中，變量名類似__xxx__的，也就是以雙下划線開頭，並且以雙下划線結尾的，是特殊變量，特殊變量是可以直接訪問的，不是private變量，所以，不能用__name__、__score__這樣的變量名。
有些時候，你會看到以一個下划線開頭的實例變量名，比如_name，這樣的實例變量外部是可以訪問的，但是，按照約定俗成的規定，當你看到這樣的變量時，意思就是，“雖然我可以被訪問，但是，請把我視為私有變量，不要隨意訪問”。
雙下划線開頭的實例變量是不是一定不能從外部訪問呢？其實也不是。不能直接訪問__name是因為Python解釋器對外把__name變量改成了_Student__name，所以，仍然可以通過_Student__name來訪問__name變量：
>>> bart._Student__name 'Bart Simpson'
但是強烈建議你不要這么干，因為不同版本的Python解釋器可能會把__name改成不同的變量名。
總的來說就是，Python本身沒有任何機制阻止你干壞事，一切全靠自覺。
最后注意下面的這種錯誤寫法
>>> bart = Student('Bart Simpson', 59) >>> bart.get_name() 'Bart Simpson' >>> bart.__name = 'New Name' # 設置__name變量！ >>> bart.__name 'New Name'
表面上看，外部代碼“成功”地設置了__name變量，但實際上這個__name變量和class內部的__name變量不是一個變量！內部的__name變量已經被Python解釋器自動改成了_Student__name，而外部代碼給bart新增了一個__name變量。不信試試：
>>> bart.get_name() # get_name()內部返回self.__name 'Bart Simpson'
3. 繼承和多態
在OOP程序設計中，當我們定義一個class的時候，可以從某個現有的class繼承，新的class稱為子類（Subclass），而被繼承的class稱為基類、父類或超類（Base class、Super class）。
比如，我們已經編寫了一個名為Animal的class，有一個run()方法可以直接打印：
class Animal(object): def run(self): print('Animal is running...')
當我們需要編寫Dog和Cat類時，就可以直接從Animal類繼承：
class Dog(Animal): pass class Cat(Animal): pass
對於Dog來說，Animal就是它的父類，對於Animal來說，Dog就是它的子類。Cat和Dog類似。
繼承有什么好處？最大的好處是子類獲得了父類的全部功能。由於Animial實現了run()方法，因此，Dog和Cat作為它的子類，什么事也沒干，就自動擁有了run()方法：
dog = Dog() dog.run() cat = Cat() cat.run()
運行結果：
Animal is running... Animal is running...
當然，也可以對子類增加一些方法，比如Dog類：
class Dog(Animal): def run(self): print('Dog is running...') def eat(self): print('Eating meat...')
繼承的第二個好處需要我們對代碼做一點改進。你看到了，無論是Dog還是Cat，它們run()的時候，顯示的都是Animal is running...，符合邏輯的做法是分別顯示Dog is running...和Cat is running...，因此，對Dog和Cat類改進如下：
class Dog(Animal): def run(self): print('Dog is running...') class Cat(Animal): def run(self): print('Cat is running...')
再次運行，結果如下：
Dog is running... Cat is running...
當子類和父類都存在相同的run()方法時，我們說，子類的run()覆蓋了父類的run()，在代碼運行的時候，總是會調用子類的run()。這樣，我們就獲得了繼承的另一個好處：多態。
要理解什么是多態，我們首先要對數據類型再作一點說明。當我們定義一個class的時候，我們實際上就定義了一種數據類型。我們定義的數據類型和Python自帶的數據類型，比如str、list、dict沒什么兩樣：
a = list() # a是list類型 b = Animal() # b是Animal類型 c = Dog() # c是Dog類型
判斷一個變量是否是某個類型可以用isinstance()判斷：
>>> isinstance(a, list) True >>> isinstance(b, Animal) True >>> isinstance(c, Dog) True
看來a、b、c確實對應着list、Animal、Dog這3種類型。
但是等等，試試：
>>> isinstance(c, Animal)
True
看來c不僅僅是Dog，c還是Animal！
所以，在繼承關系中，如果一個實例的數據類型是某個子類，那它的數據類型也可以被看做是父類。但是，反過來就不行：
>>> b = Animal() >>> isinstance(b, Dog) False
要理解多態的好處，我們還需要再編寫一個函數，這個函數接受一個Animal類型的變量：
def run_twice(animal): animal.run() animal.run()
當我們傳入Animal的實例時，run_twice()就打印出：
>>> run_twice(Animal()) Animal is running... Animal is running...
當我們傳入Dog的實例時，run_twice()就打印出：
>>> run_twice(Dog()) Dog is running... Dog is running...
當我們傳入Cat的實例時，run_twice()就打印出：
>>> run_twice(Cat()) Cat is running... Cat is running...
看上去沒啥意思，但是仔細想想，現在，如果我們再定義一個Tortoise類型，也從Animal派生：
class Tortoise(Animal): def run(self): print('Tortoise is running slowly...')
當我們調用run_twice()時，傳入Tortoise的實例：
>>> run_twice(Tortoise()) Tortoise is running slowly... Tortoise is running slowly...
你會發現，新增一個Animal的子類，不必對run_twice()做任何修改，實際上，任何依賴Animal作為參數的函數或者方法都可以不加修改地正常運行，原因就在於多態。
多態的好處就是，當我們需要傳入Dog、Cat、Tortoise……時，我們只需要接收Animal類型就可以了，因為Dog、Cat、Tortoise……都是Animal類型，然后，按照Animal類型進行操作即可。由於Animal類型有run()方法，因此，傳入的任意類型，只要是Animal類或者子類，就會自動調用實際類型的run()方法，這就是多態的意思：
對於一個變量，我們只需要知道它是Animal類型，無需確切地知道它的子類型，就可以放心地調用run()方法，而具體調用的run()方法是作用在Animal、Dog、Cat還是Tortoise對象上，由運行時該對象的確切類型決定，這就是多態真正的威力：調用方只管調用，不管細節，而當我們新增一種Animal的子類時，只要確保run()方法編寫正確，不用管原來的代碼是如何調用的。這就是著名的“開閉”原則：
對擴展開放：允許新增Animal子類；
對修改封閉：不需要修改依賴Animal類型的run_twice()等函數。
靜態語言 vs 動態語言
對於靜態語言（例如Java）來說，如果需要傳入Animal類型，則傳入的對象必須是Animal類型或者它的子類，否則，將無法調用run()方法。
對於Python這樣的動態語言來說，則不一定需要傳入Animal類型。我們只需要保證傳入的對象有一個run()方法就可以了：
>>> def run_twice(animal): animal.run() animal.run() >>> class Timer(object): def run(self): print('Start...') >>> run_twice(Timer()) Start... Start...
這就是動態語言的“鴨子類型”，它並不要求嚴格的繼承體系，一個對象只要“看起來像鴨子，走起路來像鴨子”，那它就可以被看做是鴨子。
Python的“file-like object“就是一種鴨子類型。對真正的文件對象，它有一個read()方法，返回其內容。但是，許多對象，只要有read()方法，都被視為“file-like object“。許多函數接收的參數就是“file-like object“，你不一定要傳入真正的文件對象，完全可以傳入任何實現了read()方法的對象。
4. 獲取對象信息
當我們拿到一個對象的引用時，如何知道這個對象是什么類型、有哪些方法呢？
首先，我們來判斷對象類型，使用type()函數：
基本類型都可以用type()判斷：
>>> type(123) <class 'int'> >>> type('str') <class 'str'> >>> type(None) <type(None) 'NoneType'>
但是type()函數返回的是什么類型呢？它返回對應的Class類型。
使用isinstance()
對於class的繼承關系來說，使用type()就很不方便。我們要判斷class的類型，可以使用isinstance()函數。
>>> isinstance('a', str) True >>> isinstance(123, int) True >>> isinstance(b'a', bytes) True
並且還可以判斷一個變量是否是某些類型中的一種，比如下面的代碼就可以判斷是否是list或者tuple：
>>> isinstance([1, 2, 3], (list, tuple)) True >>> isinstance((1, 2, 3), (list, tuple)) True
使用dir()
如果要獲得一個對象的所有屬性和方法，可以使用dir()函數，它返回一個包含字符串的list，比如，獲得一個str對象的所有屬性和方法：
>>> dir('ABC') ['__add__', '__class__',..., '__subclasshook__', 'capitalize', 'casefold',..., 'zfill']
類似__xxx__的屬性和方法在Python中都是有特殊用途的，比如__len__方法返回長度。在Python中，如果你調用len()函數試圖獲取一個對象的長度，實際上，在len()函數內部，它自動去調用該對象的__len__()方法，所以，下面的代碼是等價的：
>>> len('ABC') 3 >>> 'ABC'.__len__() 3
僅僅把屬性和方法列出來是不夠的，配合getattr()、setattr()以及hasattr()，我們可以直接操作一個對象的狀態：
>>> class MyObject(object): ... def __init__(self): ... self.x = 9 ... def power(self): ... return self.x * self.x ... >>> obj = MyObject()
緊接着，可以測試該對象的屬性：
>>> hasattr(obj, 'x') # 有屬性'x'嗎？ True >>> obj.x 9 >>> hasattr(obj, 'y') # 有屬性'y'嗎？ False >>> setattr(obj, 'y', 19) # 設置一個屬性'y' >>> hasattr(obj, 'y') # 有屬性'y'嗎？ True >>> getattr(obj, 'y') # 獲取屬性'y' 19 >>> obj.y # 獲取屬性'y' 19
如果試圖獲取不存在的屬性，會拋出AttributeError的錯誤
>>> getattr(obj, 'z') # 獲取屬性'z' Traceback (most recent call last): File "<stdin>", line 1, in <module> AttributeError: 'MyObject' object has no attribute 'z'
可以傳入一個default參數，如果屬性不存在，就返回默認值：
>>> getattr(obj, 'z', 404) # 獲取屬性'z'，如果不存在，返回默認值404 404
也可以獲得對象的方法：
>>> hasattr(obj, 'power') # 有屬性'power'嗎？ True >>> getattr(obj, 'power') # 獲取屬性'power' <bound method MyObject.power of <__main__.MyObject object at 0x10077a6a0>> >>> fn = getattr(obj, 'power') # 獲取屬性'power'並賦值到變量fn >>> fn # fn指向obj.power <bound method MyObject.power of <__main__.MyObject object at 0x10077a6a0>> >>> fn() # 調用fn()與調用obj.power()是一樣的 81
通過內置的一系列函數，我們可以對任意一個Python對象進行剖析，拿到其內部的數據。要注意的是，只有在不知道對象信息的時候，我們才會去獲取對象信息。如果可以直接寫，一個正確的用法的例子如下
def readImage(fp): if hasattr(fp, 'read'): return readData(fp) return None
假設我們希望從文件流fp中讀取圖像，我們首先要判斷該fp對象是否存在read方法，如果存在，則該對象是一個流，如果不存在，則無法讀取。hasattr()就派上了用場。
請注意，在Python這類動態語言中，根據鴨子類型，有read()方法，不代表該fp對象就是一個文件流，它也可能是網絡流，也可能是內存中的一個字節流，但只要read()方法返回的是有效的圖像數據，就不影響讀取圖像的功能。
5. 實例屬性和類屬性
如果Student類本身需要綁定一個屬性呢？可以直接在class中定義屬性，這種屬性是類屬性，歸Student類所有：
class Student(object): name = 'Student'
當我們定義了一個類屬性后，這個屬性雖然歸類所有，但類的所有實例都可以訪問到。來測試一下：
>>> class Student(object): ... name = 'Student' ... >>> s = Student() # 創建實例s >>> print(s.name) # 打印name屬性，因為實例並沒有name屬性，所以會繼續查找class的name屬性 Student >>> print(Student.name) # 打印類的name屬性 Student >>> s.name = 'Michael' # 給實例綁定name屬性 >>> print(s.name) # 由於實例屬性優先級比類屬性高，因此，它會屏蔽掉類的name屬性 Michael >>> print(Student.name) # 但是類屬性並未消失，用Student.name仍然可以訪問 Student >>> del s.name # 如果刪除實例的name屬性 >>> print(s.name) # 再次調用s.name，由於實例的name屬性沒有找到，類的name屬性就顯示出來了 Student
從上面的例子可以看出，在編寫程序的時候，千萬不要對實例屬性和類屬性使用相同的名字，因為相同名稱的實例屬性將屏蔽掉類屬性，但是當你刪除實例屬性后，再使用相同的名稱，訪問到的將是類屬性。