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[Python物件導向]3個必須瞭解的Python屬性觀念

Photo by Jeff Sheldon on Unsplash
本篇接續淺談Python類別(Class)文章,細談Python類別(Class)中的屬性(Attribute)觀念。我們知道屬性(Attribute)可以分為實體屬性(Instance Attribute)與類別屬性(Class Attribute),今天就來探討它們的用法以及不一樣的地方。另外,也會介紹Python屬性(Property)的應用方式。
  • 實體屬性(Instance Attribute)
  • 類別屬性(Class Attribute)
  • 屬性(Property)

一、實體屬性(Instance Attribute)

需伴隨物件(Object)的生成來建立,也就是透過點(.)的語法或在建構式(Constructor)中所生成的屬性(Attribute)各物件(Object)的實體屬性(Instance Attribute)各自獨立,修改某一個物件(Object)的實體屬性(Instance Attribute)值時,不會影響到其他物件。如下範例:

# 汽車類別
class Cars:
    pass


mazda = Cars()
mazda.color = "blue"
mazda.seat = 4

toyota = Cars()
toyota.color = "red"
toyota.seat = 6

print("mazda color: ", mazda.color)
print("mazda seat: ", mazda.seat)
print("toyota color: ", toyota.color)
print("toyota seat: ", toyota.seat)
執行結果
從範例中可以看到,我們透過點(.)的方式來建立物件(Object)的屬性(Attribute)mazdatoyota物件的colorseat為實體屬性(Instance Attribute),互相獨立且有各自的屬性值。接下來我們來看透過建構式(Constructor)所建立的屬性(Attribute)

# 汽車類別
class Cars:
    # 建構式
    def __init__(self, color, seat):
        self.color = color
        self.seat = seat
        self.weight = 140


mazda = Cars("blue", 4)
mazda.color = "yellow"
mazda.seat = 8
mazda.weight = 200

toyota = Cars("red", 6)

print("mazda color: ", mazda.color)
print("mazda seat: ", mazda.seat)
print("mazda weight: ", mazda.weight)
print("toyota color: ", toyota.color)
print("toyota seat: ", toyota.seat)
print("toyota weight: ", toyota.weight)
執行結果
在第12~14行我們修改了mazda物件(Object)colorseatweight屬性(Attribute)值,並不會影響到其他物件toyota的屬性值,所以我們可以說colorseatweight為實體屬性(Instance Attribute)

二、類別屬性(Class Attribute)

定義在類別層級的屬性(Attribute),也就是在建構式(Constructor)之外的屬性(Attribute)。可以不需要建立物件(Object),直接透過類別名稱存取。各物件共享類別屬性(Class Attribute)值,也就是說當我們修改類別屬性(Class Attribute)值時,每一個透過此類別(Class)所建立的物件(Object),都會受到影響。如下範例:

# 汽車類別
class Cars:
    door = 4

    # 建構式
    def __init__(self, color, seat):
        self.color = color
        self.seat = seat
        self.weight = 140


mazda = Cars("blue", 4)
toyota = Cars("red", 6)
print("mazda original door: ", mazda.door)  # door原值
print("toyota original door: ", toyota.door)  # door原值

Cars.door = 6
print("mazda new door: ", mazda.door)  # door新值
print("toyota new door: ", toyota.door)  # door新值
執行結果
我們可以看到door屬性(Attribute)定義在建構式(Constructor)之外,所以為類別屬性(Class Attribute),並且在第18行透過類別名稱來修改屬性值,之後所有物件(Object)mazdatoyota物件(Object)的door屬性值皆改變了

三、屬性(Property)

是一個允許我們設定及取得屬性(Attribute)值物件(Object),當我們想要對類別(Class)中的屬性(Attribute)有更多的控制時,就會使用Python的屬性(Property)來達成。先來看一個範例:

# 汽車類別
class Cars:
    # 建構式
    def __init__(self, weight):
        self.weight = weight  #車重屬性


mazda = Cars(-200)
我們初始化屬性(Attribute)時,傳入車重屬性值為-200,Python編譯器不會報任何錯誤,但是實際上車重不可能為負的,這時候我們要怎麼防止來源端傳入不正確的資料,而間接影響程式邏輯?有寫過其他物件導向程式語言的開發人員可能會這樣做:

# 汽車類別
class Cars:
    # 建構式
    def __init__(self, weight):
        self.set_weight(weight)

    def get_weight(self):
        return self.__weight

    def set_weight(self, value):
        if value <= 0:
            raise ValueError("Car weight cannot be 0 or less.")
        self.__weight = value


mazda = Cars(-200)

執行結果
範例於建構式(Constructor)中,呼叫設定屬性(Attribute)的方法(Method)來設定其值,並於方法(Method)中判斷如果傳入值小於等於0時,丟出例外錯誤,否則就設定weight屬性(Attribute)值。由於我們傳入了負數,所以從執行結果可以看到ValueError的例外錯誤。

雖然此方法可以達到檢核的目的,但是這樣的寫法不"Pythonic",意思是沒有寫出Python的特點或風格,我們可以使用Python的屬性(Property)來達到相同的效果。如下範例:

# 汽車類別
class Cars:
    # 建構式
    def __init__(self, weight):
        self.weight = weight

    @property
    def weight(self):
        return self.__weight

    @weight.setter
    def weight(self, value):
        if value <= 0:
            raise ValueError("Car weight cannot be 0 or less.")
        self.__weight = value
在讀取屬性(Attribute)的方法(原get_weight()方法)上方加上@property Decorator,並且將方法名稱修改為weight,這個weight就是屬性(Property)。接著在設定屬性(Attribute)的方法(原set_weight()方法)上方加上@property.setter,也就是@weight.setter,意思就是告訴類別(Class)當來源端要設定屬性(Property)值時,要呼叫這個方法(Method)。同樣我們將方法名稱修改為weight,最後別忘了修改建構式(Constructor)中的屬性(Property)設定。

對來源端來說,設定或讀取的屬性(Attribute),事實上在類別(Class)中,是呼叫了屬性(Property)的設定方法(setter)及讀取方法(getter)。

我們來測試一下修改後的結果:

mazda = Cars(100)
print(mazda.weight)
設定mazda物件(Object)的車重屬性(Property)為100時,建構式(Constructor)呼叫加了@weight.setter的設定屬性(Property)方法(Method),而第3行在存取物件(Object)的屬性(Property)時,則是呼叫加了@property的讀取屬性(Property)方法(Method)。

另外我們傳入負數,同樣會得到ValueError的例外錯誤訊息,如下範例:

mazda = Cars(-200)

執行結果

四、小結

以上就是針對Python屬性的詳細介紹,希望透過此文章,可以有更進一步的認識,在練習的過程中若有碰到任何問題或說明不清楚的地方,歡迎留言與我分享!

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留言

  1. 請問要怎麼區分我的類別要不要有實體方法或類別方法

    要怎麼區分物件需不需要實體或類別屬性....

    回覆刪除
    回覆
    1. 您好,當您想要「每一個物件都共同擁有相同的屬性值」,就使用「類別屬性」。相反的,如果您「不想要每一個物件都擁有相同的屬性值,而是在建立物件時,動態的進行設定」,則使用「實體屬性」。

      刪除
  2. Hello Mile, 想請教您在property的case中的一些問題 :

    1. 請問 使用property 定義 實體函數 weight 的method時,一定要使用weight當作命名 而不能使用別的命名嗎 例如 def weight_of_car

    2. 請問在第10行與16行我們在呼叫 weight 屬性時,可以不要使用self.__weight 而是 使用 self.weight 嗎? ,為什麼一定要在weight前加上__?
    我有稍微 google 使用__的用途主要是變數命名具有唯一性,但我不解的是,為什麼在使用property時我們必須要使用這種方法。

    謝謝您

    回覆刪除
    回覆
    1. 你好我不是筆者不過剛好我也有一樣的困擾所以做了些測試
      筆者這段提到
      "@property.setter,也就是@weight.setter,意思就是告訴類別(Class)當來源端要設定屬性(Property)值時,要呼叫這個方法(Method)。"

      先回答你的問題
      1.property 定義 實體函數 weight 的method時 作者命名為weight是因為
      建構函式裡的變數self.weight=weight
      self.weight <=這個變數你命名為什麼你 @property和@setter方法就要命名成什麼

      方法裡的變數名稱則是:
      @property
      def 你要設定的變數名稱:
      return self.自己取名

      @你要設定的變數名稱.setter
      def 你要設定的變數名稱(self,你傳入的參數):
      self.你在property return取的變數名稱 = 你傳入的參數
      你可試試我底下的code會比較清楚我盡力了

      def __init__(self, name):
      self.aaname = name

      # 方法(Method)
      @property
      def aaname(self):
      return self.realname

      @aaname.setter
      def aaname(self,create_name):
      self.realname=create_name



      我做測試的心得:
      當你在建構這個物件時(呼應筆者"當來源端要設定屬性(Property)值時"),
      你要建立weight的值你會去呼叫@weight.setter方法
      不信你可以在@weight.setter方法print(一串文字)你會發現你重建構時就會出現你print的文字了即使你沒對物件作任何其它方法的呼叫

      刪除
    2. 樓上說的沒錯,但這樣也可以輸出。

      # 汽車類別
      class Cars:
      # 建構式
      def __init__(self, weight):
      self.test = weight

      @property
      def fuck(self):
      print('這裡是 property')
      return self.__test2

      @fuck.setter
      def test(self, value):
      print('我近來囉')
      if value <= 0:
      raise ValueError("Car weight cannot be 0 or less.")
      self.__test2 = value

      mazda = Cars(1)
      # mazda = Cars(-200)
      print(mazda.fuck)


      然後我嘗試不加 __ ,我發現它會一直重複輸出直到跑出
      'RecursionError: maximum recursion depth exceeded while calling a Python object'
      推測是不加__的話,它會重複呼叫 property 跟 setter 直到超出程式限制的遞迴限制,而我們每次只需要檢查一次,所以要加。

      刪除

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