Python3 面向对象

概念与用途

类把状态与行为封装在对象中，适合表达具有不变量和生命周期的领域实体。Python 支持继承、多态、组合、属性与特殊方法；通常优先组合，只有明确“是一个”的关系才继承。

核心语法

实例方法首参数为 self，构造初始化使用 __init__。@property 暴露受控属性，dataclasses.dataclass 可减少数据类样板代码。

机制	用途	边界
实例属性	每个对象独立状态	通常在 __init__ 中建立
类属性	全类共享配置或常量	可变值会被实例共享
@classmethod	替代构造器、操作类级状态	首参数是 cls
@staticmethod	放在类命名空间中的无状态函数	不访问 self 或 cls
@property	保持属性语法并校验读写	不应隐藏昂贵 I/O

from dataclasses import dataclass

@dataclass
class Account:
    owner: str
    balance: float = 0.0

    def deposit(self, amount: float) -> None:
        if amount <= 0:
            raise ValueError("金额必须为正")
        self.balance += amount

account = Account("Alice")
account.deposit(100)
print(account)

示例：属性维护不变量

下例用私有约定属性保存摄氏温度，并让所有写入都经过范围校验。_celsius 不是安全隔离，只表示调用者不应直接依赖它。

class Temperature:
    def __init__(self, celsius: float) -> None:
        self.celsius = celsius

    @property
    def celsius(self) -> float:
        return self._celsius

    @celsius.setter
    def celsius(self, value: float) -> None:
        if value < -273.15:
            raise ValueError("低于绝对零度")
        self._celsius = float(value)

temperature = Temperature(20)
temperature.celsius = 25
print(temperature.celsius)

继承与组合边界

继承适合稳定的“是一个”关系和可替换接口，例如不同存储实现都实现 save()。仅为复用几行代码而继承容易形成脆弱层级；把协作者作为字段注入通常更容易替换和测试。特殊方法如 __repr__、__eq__ 应保持低副作用，并返回协议要求的类型。

常见错误与工程注意

• 类属性中的可变对象会被所有实例共享，实例状态应在初始化时创建。
• 不要仅为“使用面向对象”建立没有状态和不变量的空壳类。
• 金额示例为简化展示，生产财务代码应使用 Decimal 而非 float。
• 子类覆盖方法时应维持父类契约，不能加强输入条件或改变返回语义。
• 对象若只保存数据，可优先使用 @dataclass(frozen=True) 表达不可变值对象。