一.类概述
作为一门面向对象（Object）的编程语言，Python的核心当然包含类（class）的设计。本文详细介绍了类的方法面面，具体介绍内容包括如下图所示：
二.变量
2.1 类变量
类变量会在所有类实例间共享，类实例还未创建时，类变量就已经存在。类变量在所有方法之外定义，通常是在类头的正下方以及构造函数和其它方法之前。
class People():
class_name = "demo" # 类变量
def __init__(self):
pass
if __name__ == "__main__":
print(People.class_name)
# demo
print(People().class_name)
# demo
类变量可以通过类名直接引用，也可以通过类实例来引用。
2.2 类实例变量
类实例变量由类实例所拥有，每个类实例都由自己一套独立的类实例变量。
class People():
class_name = "demo" # 类变量
def __init__(self, name="", age=1, sex="M") -> None:
self.name = name # 类实例变量
self.age = age
self.sex = sex
if __name__ == "__main__":
p = People(name="Tom")
p1 = People(name="Tony")
print(p.name, p1.name)
# Tom Tony
三.类中的方法
3.1 实例方法
实例方法（instance methods）对由实例变量提供的数据/值执行一系列的操作。实例方法的第一个参数须为self，它指的是当前对象，用于访问类中的变量和方法。实例方法不在类间共享。下面的示例代码中，__init__和print_info都是类的实例方法。
class People():
def __init__(self, name="", age=1, sex="M") -> None:
self.name = name
self.age = age
self.sex = sex
def print_info(self):
print(f"Name: {self.name}, Age: {self.age}, Sex: {self.sex}")
if __name__ == "__main__":
p = People("Tom", 22, "M")
p.print_info()
3.1.1 类初始化方法
这里着重介绍一下类的初始化方法__init__()，该方法在类实例创建的时候该方法会被自动调用。
在类的构造方法中，若存在继承关系，可以通过super()方法来调用父类的初始化方法完成父类属性的初始化。
super()方法可以返回超类的临时对象，然后可以通过它调用超类的方法。super()方法可以包含两个参数：
- 子类（subclass）；
- 子类的一个实例对象。
class Rectangle:
def __init__(self, length, width):
self.length = length
self.width = width
def area(self):
return self.length * self.width
def perimeter(self):
return 2 * self.length + 2 * self.width
class Square(Rectangle):
def __init__(self, length):
super(Square, self).__init__(length, length)
Python3中
super(Square, self)的调用等效于无参super()的调用。
3.1.2 __call__方法
Python允许class定义特殊的实例方法__call__，通过该方法可以让像调用函数一样调用对象。
from collections import defaultdict
class CountMissing():
def __init__(self):
self.add = 0
def __call__(self):
self.add += 1
return 0
if __name__ == "__main__":
items = {'apple': 3, 'banana': 2}
goods = [('orange', 6), ('watermelon', 1), ('strawberry', 9), ('apple', 8)]
# 统计goods在items不存在的水果类别
counter = CountMissing()
items = defaultdict(counter, items)
for fruit, num in goods:
items[fruit] += num
print(counter.add)
# 3
3.2 类方法
同类变量一样，类方法（class methods）是所有类示例共享的方法。类方法只能访问类变量，而不能访问类实例变量（因为类实例还未创建）。类方法可以通过修改类变量来修改类的状态。
3.2.1 通过@classmethod装饰器
在Python中，可以使用@classmethod装饰器来将方法声明为类方法。
class People():
class_name = "demo" # 类属性
def __init__(self, name="", age=1, sex="M"):
self.name = name # 实例属性
self.age = age
self.sex = sex
@classmethod
def print_info(cls):
print(f"class name: {cls.class_name}")
if __name__ == "__main__":
People.print_info()
# class name: demo
People().print_info()
# class name: demo
类方法的注意事项包括：
- 第一个参数必须为
cls； - 类方法仅能访问类变量，例如
class_name，但不能访问实例属性，例如self.name； - 既可以通过
类名.方法名来调用，也可以通过类实例对象.方法名来调用。
使用
@classmethod的好处：在之后重构类时，不需要修改初始化函数，只需额外添加处理的函数，然后使用@classmethod即可。
3.2.2 通过classmethod()方法
Python中还可以通过内置的classmethod(function)方法来将正常的方法的方法转换为类方法，其中function便是要转换为类方法的函数名。
class People():
class_name = "demo" # 类属性
def __init__(self, name="", age=1, sex="M"):
self.name = name # 实例属性
self.age = age
self.sex = sex
def print_info(cls):
print(f"class name: {cls.class_name}")
if __name__ == "__main__":
People.print_info = classmethod(People.print_info)
People().print_info()
# class name: demo
3.3 静态方法
静态方法（static methods）与类方法有些相似，它也是绑定在类上，而不是类实例对象上。但静态方法没有像self和cls这样的隐式的第一个参数，这意味着它不能访问类变量和类实例变量。静态方法也能通过类名.静态方法名的方式来调用。
与类方法类似，静态方法通过可以通过@staticmethod装饰器或内置的staticmethod(function)方法来定义。
class People():
class_name = "demo" # 类属性
def __init__(self, name="", age=1, sex="M"):
self.name = name # 实例属性
self.age = age
self.sex = sex
@staticmethod
def temp(x):
print(x)
def temp1(x, y):
print(x + y)
if __name__ == "__main__":
People.temp1 = staticmethod(People.temp1)
People.temp(10) # 10
People.temp1(10, 20) # 30
四.类装饰器
4.1 @property装饰器
Python提供了@property装饰器，它使得在类中使用getter和setter变得容易。一般情况下，只要不将类属性设置为私有属性就可以在类外自由的使用类属性。但是有时候，可能希望在设置属性时进行一些特殊的行为，例如检查设置的值是否大于0。这种情况下，@property装饰器便能排上用场了，例如：
class Circle():
def __init__(self, radius):
self.radius = radius
@property
def radius(self):
return self.radius
@radius.setter
def radius(self, radius):
if radius <= 0:
raise ValueError(f"Circle's radius must be > 0, but get {radius}")
self.radius = radius
c = Circle(-2)
# ValueError: Circle's radius must be > 0, but get -2
在该例子中，类初始化传入参数radius=-2，在类初始化函数中当执行self.radius = radius时会自动调用@radius.setter方法，其检查raduis的值小于等于0，引发异常。
五.访问权限控制
Python的类同样也有类似Java和C++的访问权限控制，它同样可以分为Public、Protected和Private。
- 公有：默认的方法和成员权限，通过对象的点运算符
.访问即可直接访问； - 受保护：以单下划线开头
_，只能通过类方法和子类本身进行访问。注意，这并非是强制要求，只是希望用户遵循这样的要求。 - 私有：以双下划线
__开头，只能通过类方法访问。
class People():
def __init__(self, name, age, id):
self.name = name # public
self._age = age # protected
self.__id = id # private
def _protected_mthd(self):
print("Protected")
def __private_mthd(self):
print("Private")
if __name__ == "__main__":
p = People("Tom", 22, "1001")
print(p._age) # 虽然定义为包含类型，但还是可以直接访问，只是Python不建议这样做
# 22
p._protected_mthd()
# Protected
print(p.__id)
# AttributeError: 'People' object has no attribute '__id'
p.__private_mthd()
# AttributeError: 'People' object has no attribute '__private_mthd'
5.1 私有类型的名称转写机制
实际上，Python中并没有禁止访问类中某一成员的保护机制。在外界看来无法访问私有属性的原因并不是因为保护机制，而是类方法使用了名称转写机制，即对于私有属性__X，其会被转写为_classname__X，其中classname为类名（私有方法也类似）。
print(p._People__id)
# 1001
p._People__private_mthd()
# Private
通过上述的名称转写机制，可以避免类继承过程中的命名冲突（子类定义与父类相同名称的属性）。