最简单的面向对象分析与类的定义

本文后续将以一个简单的图形化实例来展示面向对象编程中的一些概念和方法。现在我们要实现一个简陋的图形化的时钟程序,运行的效果如下图所示:

首先我们来分析下基本界面中的涉及哪些对象?不难看出,其中包括刻度(整点)、刻度(分钟)、时针、分针、秒针。

对于初学者或者对类的概念了解不深的话,有可能在建立模型的时候为上述每个对象建立一个类,并编写相应的实现代码。

如果深入一点的话,整点的刻度标记和分钟的刻度标记都是一条短的线段,其区别在于其粗细或颜色不同、显示的位置不同,这些可以作为同一个类的不同状态,应该建立一个类来代表他们。对于时针、分针、秒针,是长短不同的线段,其颜色也不相同,也可以作为同一个类的不同状态。不同指针在指示时间时旋转的速度与角度不同,也只不过是同一个类的不同旋转方法而已。所以,正确的建模方式应该是两个类就可以了。一个是刻度类、另一个是时针类。

再深入一点呢,虽然指针可以转动,而刻度线不需要转动,但外观形象相同的,它们都可以看作是长短不一、颜色不同的线段。

如果按照最简单的形式来实现的话,我们可以定义如下的一个类


class MyLine:

   def __init__(self,canvas,width=1,color='black'):

       self.canvas = canvas

       self.width = width

       self.color = color

       self.widget_id = None

类MyLine非常简单,只有四个实例属性(canvas、width、color、widget_id),分别用来表示画布(在tkinter库中用来显示内容的对象)、线段宽度、线段颜色和线段实例的ID(用来引用已经显示的内容,默认的引用为空,因为这时候引用内容还没有建立)。

一个构造方法(init,字母的前后是两个下划线,在Python中表示这是个特殊的方法)。构造方法带有五个参数:self是个特殊的参数,专指该类建立的实例本身,调用时该参数自动传入;第二个参数、第三个参数是初始化类实例必传的参数,后两个是带有默认值的参数。

实例化该类的形式之一可以如下:


myline_a = MyLine(canvas,2,’green’)

myline_b= MyLine(canvas)

此时,我们称myline_a, myline_b为类MyLine类的实例,类实例化时,会自动调用其构造方法(init),来初始化实例,这里表现为给三个实例属性赋值。实例myline_a表示的线段的宽度为2,线段的颜色是绿色。实例myline_b表示的线段的宽度为1,线段的颜色是黑色,都为默认值,所以实例化时并没有传递这两个参数。就是说同一个类经过不同的实例化后的实例可以千差万别。因此类就是生成实例的模板,我们也可以简单地把类理解为一枚印章,用不同的印泥可以印出不同颜色的图样,而类的实例化则更为复杂。

通过MyLine类的定义,我们还可以看出面向对象编程的另一个特征,即封装性。在该类中定义的属性和方法都定义在MyLine类体内部,而面向过程编程的代码就没有这种组织代码的方式。封装性还表现在要修改类的属性,原则上要通过类实例的自身进行修改,而不是在类实例的外部随意的修改;同时,要调用类的方法执行某一动作,同样是通过类实例去调用他。此外,我们也可以通过方法来控制对属性的赋值,比如赋值的类型、大小范围等。所以封装起来的类,使用时只有从外部调用类实例或类的方法来改变其自身的状态,这样可以避免一些误操作。就好像我们驾驶汽车一样,只能通过汽车提供的油门、档位、离合、刹车、各种开关来控制汽车,你不能随意的加大油门,或把档位调整后更高。

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