Python面向对象编程指南

目录

第　1部分 用特殊方法实现Python风格的类　1

第　1章 __init__()方法　5

1.1　隐式的基类--object　5

1.2　基类中的__init__()方法　6

1.3　在基类中实现__init__()方法　7

1.4　使用__init__()方法创建常量清单　8

1.5　通过工厂函数调用__init__()　9

1.5.1　错误的工厂设计和模糊的else语句　10

1.5.2　使用elif简化设计来获得一致性　11

1.5.3　使用映射和类来简化设计　11

1.6　在每个子类中实现__init__()方法　14

1.7　简单的组合对象　16

1.7.1　封装集合类　16

1.7.2　扩展集合类　17

1.7.3　可适应更多需求的另一种设计　17

1.8　复合的组合对象　18

1.9　不带__init__()方法的无状态对象　19

1.10　一些其他的类定义　20

1.11　多策略的__init__()方法　22

1.11.1　更复杂的初始化方式　23

1.11.2　静态函数的初始化　24

1.12　更多的__init__()技术　24

1.12.1　带有类型验证的初始化　26

1.12.2　初始化、封装和私有化　28

1.13　总结　29

第　2章 与Python无缝集成--基本特殊方法　30

2.1　__repr__()和__str__()方法　30

2.1.1　非集合对象的__str__()和__repr__()　31

2.1.2　集合中的__str__()和__repr__()　32

2.2　__format__()方法　33

2.2.1　内嵌格式规范34

2.2.2　集合和委托格式规范　35

2.3　__hash__()方法　35

2.3.1　决定哈希的对象　36

2.3.2　有关不可变对象和继承的默认行为　37

2.3.3　重载不可变对象　39

2.3.4　重载可变对象40

2.3.5　从可变的Hand类中生成一个不可变的Hand类　41

2.4　__bool__()方法　43

2.5　__bytes__()方法　44

2.6　比较运算符方法　45

2.6.1　设计比较运算47

2.6.2　实现同一个类的对象比较　48

2.6.3　实现不同类的对象比较　49

2.6.4　硬总和、软总和及多态　50

2.6.5　不同类比较的例子　51

2.7　__del__()方法　53

2.7.1　引用计数和对象销毁　54

2.7.2　循环引用和垃圾回收　55

2.7.3　循环引用和weakref模块　56

2.7.4　__del__()和close()方法　58

2.8　__new__()方法和不可变对象　58

2.9　__new__()方法和元类型　59

2.9.1　元类型示例1--有序的属性　60

2.9.2　元类型示例2--自引用　61

2.10　总结　64

第3章　属性访问、特性和修饰符　66

3.1　属性的基本操作　66

3.2　创建特性　68

3.2.1　主动计算特性70

3.2.2　setter和deleter特性　71

3.3　使用特殊方法完成属性访问　72

3.3.1　使用__slots__创建不可变对象　73

3.3.2　使用tuple子类创建不可变对象　74

3.3.3　主动计算的属性　75

3.4　__getattribute__()方法　77

3.5　创建修饰符　78

3.5.1　使用非数据修饰符　80

3.5.2　使用数据修饰符　81

3.6　总结、设计要素和折中方案　83

3.6.1　特性与属性对比　83

3.6.2　修饰符的设计84

3.6.3　展望　84

第4章　抽象基类设计的一致性　85

4.1　抽象基类　85

4.2　基类和多态　87

4.3　可调用对象　88

4.4　容器和集合　88

4.5　数值类型　89

4.6　其他的一些抽象基类　90

4.6.1　迭代器的抽象基类　90

4.6.2　上下文和上下文管理器　91

4.7　abc模块　92

4.8　总结、设计要素和折中方案　93

第5章　可调用对象和上下文的使用　95

5.1　使用ABC可调用对象来进行设计　95

5.2　提高性能　97

5.3　使用functools完成记忆化　99

5.4　可调用API和复杂性　100

5.5　管理上下文和with语句　102

5.5.1　使用小数上下文　103

5.5.2　其他上下文　104

5.6　定义__enter__()和__exit__()方法　104

5.7　上下文管理器工厂　105

5.8　总结　107

5.8.1　可调用对象的设计要素和折中方案　108

5.8.2　上下文管理器的设计要素和折中方案　108

5.8.3　展望　109

第6章　创建容器和集合　110

6.1　集合的抽象基类　110

6.2　特殊方法示例　111

6.3　使用标准库的扩展　112

6.3.1　namedtuple()函数　112

6.3.2　deque类　114

6.3.3　使用ChainMap　115

6.3.4　OrderedDict集合　116

6.3.5　defaultdict子类　118

6.3.6　counter集合　119

6.4　创建新集合　120

6.5　定义一种新的序列　121

6.5.1　一个用于统计的list　122

6.5.2　主动计算和延迟计算　122

6.5.3　使用__getitem__()、__setitem__()、__delitem__()和slice操作　125

6.5.4　实现__getitem__()、__setitem__()和__delitem__()　126

6.5.5　封装list和委托　127

6.5.6　用__iter__()创建迭代器　129

6.6　创建一种新的映射　129

6.7　创建一种新的集合　131

6.7.1　一些设计原则　132

6.7.2　定义Tree类　132

6.7.3　定义TreeNode类　133

6.7.4　演示二叉树集合　136

6.8　总结　136

6.8.1　设计要素和折中方案　137

6.8.2　展望　138

第7章　创建数值类型　139

7.1　numbers的抽象基类　139

7.1.1　决定使用哪种类型　141

7.1.2　方法解析和运算符映射　141

7.2　算术运算符的特殊方法　142

7.3　创建一个数字类　144

7.3.1　FixedPoint的初始化　144

7.3.2　定义固定小数点位数的二进制算术运算符　146

7.3.3　定义FixedPoint一元算术运算符　148

7.3.4　实现FixedPoint反向运算符　148

7.3.5　实现FixedPoint比较运算符　150

7.4　计算一个数字的哈希值　152

7.5　实现其他的特殊方法　153

7.6　原地运算符的优化　154

7.7　总结　155

7.7.1　设计要素和折中方案　155

7.7.2　展望　155

第8章　装饰器和mixin--横切方面　156

8.1　类和描述　156

8.1.1　创建函数　157

8.1.2　创建类　158

8.1.3　一些类设计原则　159

8.1.4　面向方面编程　159

8.2　使用内置的装饰器　160

8.3　使用标准库中的mixin类　161

8.3.1　使用上下文管理器的mixin类　162

8.3.2　禁用类的一个功能　163

8.4　写一个简单的函数装饰器　164

8.5　带参数的装饰器　166

8.6　创建方法函数装饰器　167

8.7　创建类装饰器　169

8.8　向类中添加方法函数　170

8.9　将装饰器用于安全性　172

8.10　总结　173

8.10.1　设计要素和折中方案　173

8.10.2　展望　174

第　2部分 持久化和序列化　175

第9章　序列化和保存--JSON、YAML、Pickle、CSV和XML　178

9.1　持久化、类、状态以及数据表示　179

9.2　文件系统和网络的考虑　180

9.3　定义用于持久化的类　181

9.4　使用JSON进行转储和加载　184

9.4.1　在类中支持JSON　185

9.4.2　自定义JSON编码　186

9.4.3　自定义JSON解码　188

9.4.4　安全性和eval()　189

9.4.5　重构编码函数　189

9.4.6　日期字符串的标准化　190

9.4.7　将JSON写入文件　191

9.5　使用YAML进行转储和加载　192

9.5.1　YAML文件的格式化　193

9.5.2　扩展YAML的表示　194

9.5.3　安全性与安全加载　196

9.6　使用pickle进行转储和加载196

9.6.1　针对可靠的pickle处理进行类设计　197

9.6.2　安全性和全局性问题　199

9.7　转储和加载CSV　200

9.7.1　将简单的序列转储为CSV　200

9.7.2　从CSV文件中加载简单的序列　201

9.7.3　处理集合与复杂的类　202

9.7.4　在一个CSV文件中转储并从多类型的行中加载数据　203

9.7.5　使用迭代器筛选CSV中的行　204

9.7.6　从CSV文件中转储和加载连接的行　205

9.8　使用XML转储和加载　207

9.8.1　使用字符串模板转储对象　208

9.8.2　使用xml.etree.ElementTree转储对象　209

9.8.3　加载XML文档　210

9.9　总结　211

9.9.1　设计要素和折中方案　211

9.9.2　模式演化　212

9.9.3　展望　213

第　10章 用Shelve保存和获取对象　214

10.1　分析持久化对象用例　215

10.2　创建shelf　216

10.3　设计适于存储的对象　217

10.3.1　为我们的对象设计键　217

10.3.2　为对象生成代理键　218

10.3.3　设计一个带有简单键的类　218

10.3.4　为容器和集合设计类　220

10.3.5　用外键引用对象　220

10.3.6　为复杂对象设计CRUD操作　222

10.4　搜索、扫描和查询　223

10.5　为shelve设计数据访问层　224

10.6　用索引提高性能　227

10.7　有关更多的索引维护工作　230

10.8　用writeback代替更新索引　232

10.9　总结　233

10.9.1　设计要素和折中方案　233

10.9.2　应用软件层234

10.9.3　展望　234

第　11章 用SQLite保存和获取对象　235

11.1　SQL数据库、持久化和对象　235

11.1.1　SQL数据模型-行和表　236

11.1.2　使用SQL的DML语句完成CRUD　238

11.1.3　使用SQL中SELECT语句执行查询　240

11.1.4　SQL事务和ACID属性　240

11.1.5　设计数据库中的主键和外键　242

11.2　使用SQL处理程序中的数据　243

11.3　从Python对象到SQLite BLOB列的映射　245

11.4　手动完成从Python对象到数据库中行的映射　247

11.4.1　为SQLite设计一个访问层　248

11.4.2　实现容器的关系　251

11.5　使用索引提高性能　252

11.6　添加ORM层　252

11.6.1　设计ORM友好的类　253

11.6.2　使用ORM层创建模型　255

11.6.3　使用ORM层操作对象　256

11.7　通过指定标签字符串查询文章对象　258

11.8　通过创建索引提高性能　259

11.9　总结　261

11.9.1　设计要素和折中方案　261

11.9.2　映射的方法　261

11.9.3　键和键的设计　262

11.9.4　应用软件层　262

11.9.5　展望　262

第　12章 传输和共享对象　263

12.1　类、状态和表示　263

12.2　用HTTP和REST传输对象　264

12.2.1　用REST实现CRUD操作　264

12.2.2　实现非CRUD操作　265

12.2.3　REST协议和ACID　266

12.2.4　选择一种表示方法-JSON、XML或者YAML　266

12.3　实现一个REST服务器--WSGI和mod_wsgi　267

12.3.1　创建简单的REST应用程序和服务器　267

12.3.2　实现REST客户端　270

12.3.3　演示RESTful服务并创建单元测试　271

12.4　使用可回调类创建WSGI应用程序　272

12.4.1　设计RESTful对象标识符　274

12.4.2　多层REST服务　275

12.4.3　创建roulette服务器　279

12.4.4　创建roulette客户端　280

12.5　创建安全的REST服务　281

12.6　用Web应用程序框架实现REST　284

12.7　用消息队列传输对象　285

12.7.1　定义进程　286

12.7.2　创建队列和提供数据　287

12.8　总结　289

12.8.1　设计要素和折中方案　289

12.8.2　模式演变　289

12.8.3　应用程序软件层次　290

12.8.4　展望　290

第　13章 配置文件和持久化　291

13.1　配置文件的使用场景　291

13.2　表示、持久化、状态和可用性　293

13.2.1　应用程序配置的设计模式　293

13.2.2　使用对象的构造完成配置　294

13.2.3　实现具有层次结构的配置　295

13.3　使用INI文件保存配置　296

13.4　使用eval()完成更多的文字处理　299

13.5　使用PY文件存储配置　299

13.5.1　使用类定义进行配置　300

13.5.2　通过SimpleNamespace进行配置　301

13.5.3　在配置中使用Python的exec()　304

13.6　为什么执行exec()没有问题　305

13.7　为默认值和重写使用链映射　306

13.8　使用JSON或YAML文件存储配置　307

13.8.1　使用压平的JSON配置　309

13.8.2　加载YAML配置　310

13.9　使用特性文件存储配置　311

13.9.1　解析特性文件　312

13.9.2　使用特性文件　314

13.10　使用XML文件--PLIST以及其他格式保存配置　315

13.11　总结　318

13.11.1　设计要素和折中方案　318

13.11.2　创建共享配置　319

13.11.3　模式演化　319

13.11.4　展望　319

第3部分　测试、调试、部署和维护　321

第　14章 Logging和Warning模块　324

14.1　创建基本日志　324

14.1.1　创建共享的类级记录器　325

14.1.2　配置日志记录器　326

14.1.3　开始和关闭日志记录系统　326

14.1.4　使用命名的日志记录器　328

14.1.5　扩展日志等级　329

14.1.6　定义指向多个目标输出的handler　329

14.1.7　管理传播规则　331

14.2　理解配置　332

14.3　为控制、调试、审计和安全创建专门的日志　332

14.3.1　创建调试日志　334

14.3.2　创建审计和安全日志　335

14.4　使用warnings模块　337

14.4.1　用警告信息显示API变化　337

14.4.2　用警告信息显示配置问题　338

14.4.3　用警告信息显示可能存在的软件问题　339

14.5　高 级日志--**后一些信息和网络目标地址　340

14.5.1　创建自动的tail缓冲区　340

14.5.2　发送日志消息到远程的进程　342

14.5.3　防止队列溢出　345

14.6　总结　346

14.6.1　设计要素和折中方案　346

14.6.2　展望　347

第　15章 可测试性的设计　348

15.1　为测试定义并隔离单元　348

15.1.1　**小化依赖349

15.1.2　创建简单的单元测试　351

15.1.3　创建一个测试组件　352

15.1.4　包含边界值测试　353

15.1.5　为测试模仿依赖　354

15.1.6　为更多的行为使用更多的模仿对象　357

15.2　使用doctest来定义测试用例　357

15.2.1　将doctest与unittest相结合　360

15.2.2　创建一个更完整的测试包　360

15.3　使用安装和卸载　361

15.3.1　使用OS资源进行安装和卸载　362

15.3.2　结合数据库进行安装和卸载　363

15.4　TestCase的类层次结构　366

15.5　使用外部定义的期望结果　367

15.6　自动化集成和性能测试　370

15.7　总结　371

15.7.1　设计要素和折中方案　372

15.7.2　展望　372

第　16章 使用命令行　373

16.1　操作系统接口和命令行　373

16.2　用argparse解析命令行　375

16.2.1　简单的on/off选项　376

16.2.2　带参数选项377

16.2.3　位置参数　377

16.2.4　所有其他参数　377

16.2.5　--version的显示和退出　378

16.2.6　--help的显示和退出　378

16.3　集成命令行选项和环境变量　378

16.3.1　提供更多的可配置默认值　379

16.3.2　用环境变量覆盖配置文件设置　380

16.3.3　用配置文件覆盖环境变量　381

16.3.4　让配置文件理解None　381

16.4　自定义帮助文档的输出　382

16.5　创建顶层main()函数　383

16.5.1　确保配置遵循DRY原则　385

16.5.2　管理嵌套的配置上下文　385

16.6　大规模程序设计　386

16.6.1　设计命令类386

16.6.2　添加用于分析的命令子类　388

16.6.3　向应用程序中添加更多的功能　389

16.6.4　设计更高 级的复合命令　389

16.7　其他的复合命令设计模式　391

16.8　与其他应用程序集成　392

16.9　总结　392

16.9.1　设计要素和折中方案　393

16.9.2　展望　393

第　17章 模块和包的设计　394

17.1　设计一个模块　394

17.1.1　一些模块设计的方法　395

17.1.2　模块和类　396

17.1.3　模块中应该包含的内容　397

17.2　全局模块和模块项　398

17.3　包的设计　399

17.3.1　包与模块的混合设计　400

17.3.2　使用多种实现进行包的设计　401

17.4　主脚本和__main__模块的设计　402

17.4.1　创建可执行脚本文件　402

17.4.2　创建__main__模块　403

17.4.3　大规模编程403

17.5　设计长时间运行的应用　404

17.6　使用src、bin和test来组织代码　406

17.7　安装Python模块　407

17.8　总结　408

17.8.1　设计要素和折中方案　408

17.8.2　展望　408

第　18章 质量和文档　409

18.1　为help()函数编写docstrings　409

18.2　用pydoc编写文档　410

18.3　通过RST标记提供更好的输出　411

18.3.1　文本块　412

18.3.2　RST内联标记　413

18.3.3　RST指令　414

18.3.4　学习RST　415

18.4　编写有效的文档字符串　415

18.5　编写文件级别的文档字符串--包括模块和包　416

18.5.1　用RST标记编写详细的API文档　417

18.5.2　编写类和方法函数的文档字符串　419

18.5.3　编写函数文档字符串　420

18.6　更复杂的标记技术　420

18.7　用Sphinx生成文档　421

18.7.1　使用Sphinx的快速启动　421

18.7.2　编写Sphinx文档　423

18.7.3　在文档中加入4 1视图　424

18.7.4　编写实现文档　425

18.7.5　用Sphinx创建交叉引用　426

18.7.6　将Sphinx文件重构为目录　427

18.8　编写文档　427

18.9　大纲式编程　428

18.9.1　大纲式编程用例　428

18.9.2　使用大纲式编程工具　429

18.10　总结　432