Python 3 Orientado a Objetos

Workshop ministrado na Python Brasil 2016 e na Semcomp 19 Beta (na USP São Carlos) também em 2016.

Esta apresentação aborda boas práticas de orientação a objetos aplicados à linguagem Python, utilizando exemplos práticos do framework web Django.

1. Python 3 Orientado a Objetos
2. • Python 2 não receberá mais atualizações ◦ Features novas só para o Python 3 ◦ Exceto por correções de segurança • Pouca diferença de uso entre Python 2 e Python 3 • Python 3 tem melhorias muito boas, como: ◦ Unicode strings por padrão ◦ Divisão com inteiros pode retornar float ◦ input() funciona corretamente Por quê Python 3?
3. 1. Objetos
4. • Objetos são componentes de software que incluem dados e comportamentos ◦ Cães possuem estado (nome, cor, raça) e comportamento (latir, mexer o rabo) ◦ Bicicletas possuem estado (modelo, marcha atual, velocidade atual) e comportamento (mudar marcha, frear) • Geralmente os campos são manipulados pelos métodos do próprio objeto (encapsulamento) Objetos Conceito
5. • Objetos possuem atributos • Atributos podem ser: ◦ Métodos (funções vinculadas) ◦ Atributos de dados (campos) Objetos Em Python
6. Objetos Exemplo: objeto dict
7. • A função embutida dir revela os atributos e métodos de objetos ◦ No exemplo dir mostra os métodos do dict notas Objetos Exemplo: objeto dict
8. • Sobrecarga de operadores: ◦ []: __getitem__, __setitem__ Objetos Exemplo: objeto dict
9. • Dados: __class__, __doc__ Objetos Exemplo: objeto dict
10. • TUDO é um objeto ◦ Não existem tipos "primitivos" (como em Java) Objetos Em Python
11. • Funções são objetos Objetos Em Python
12. • Funções são objetos Objetos Em Python
13. 2. Tipos
14. • O tipo do objeto nunca muda • Dificilmente há conversões de tipos implícitas em Python Nota: Na última linha não há conversão implícita de tipos. A string '7' (a) é repetida 5 (b) vezes Tipos Tipagem forte
15. • Variáveis não possuem tipos Tipos Tipagem dinâmica
16. Tipos Duck Typing • Duck typing é uma técnica de programação que evita verificar tipos. Apenas os métodos são verificados. • Essa técnica só é possível em linguagens dinâmicas Foto por cssk
17. • Não cheque se é um pato: cheque se voa como um pato, anda como um pato ou fala com um pato. • Verifique exatamente qual comportamento do pato você precisa usar. Slide adaptado de email enviado por Alex Martelli em 2000 Tipos Duck Typing
18. • Em python existem objetos mutáveis e imutáveis • Objetos mutáveis possuem conteúdo ou estado (atributos) que podem ser alterados • Objetos imutáveis não podem ser alterados. Tipos Mutabilidade
19. • Imutáveis ◦ tuple ◦ int, float, complex ◦ frozenset ◦ str, bytes Tipos Mutabilidade • Mutáveis ◦ list ◦ dict ◦ set ◦ objetos que permitem a alteração de atributos por acesso direto, setters ou métodos
20. • Exemplos de imutabilidade Tipos Mutabilidade O valor de "a" é modificado É criado um novo objeto int com valor 13. O objeto int com valor 10 não é alterado Não é possível alterar o valor de um objeto string
21. 3. Variáveis
22. • Variáveis são apenas referências para objetos ◦ Variáveis não são "caixas" como em C ou Pascal • Objeto identificado já existe quando é criada a referência Variáveis Objetos e variáveis
23. • Objetos existem antes das variáveis • Em uma atribuição o lado direito do = é executado primeiro: ◦ Primeiro o objeto é criado depois atribuído, por isso a variável y nunca é criada Variáveis Objetos e variáveis
24. • Atribuição nunca faz cópia de objetos ◦ Apenas associa rótulos ◦ Ou muda rótulos de lugar Nota: a[:] faz uma cópia da lista a assim. Também poderia ter sido usado a.copy() Variáveis Atribuição
25. • Exemplo ◦ a e b referenciam o mesmo objeto ◦ c é uma cópia de a ◦ a, b e c começam com o mesmo conteúdo Variáveis Referências
26. • id(obj) mostra a identidade do objeto • Duas variáveis podem apontar para o mesmo objeto ◦ Nesse caso, seus valores são idênticos ▪ a is b -> True • Duas variáveis podem apontar para objetos diferentes com conteúdos iguais ▪ a == b -> True Variáveis Identidade vs igualdade
27. 4. Classes
28. Classes Conceito • A classe representa a estrutura de um objeto ◦ Uma abstração de algo real • Exemplo: ◦ A receita (classe) de um bolo (instância da classe) contendo instruções de como prepará-lo.
29. Classes Exemplo: classe cão
30. Classes Exemplo: classe cão __init__ é o construtor self é o 1o parametro formal em todos os métodos de instância
31. Classes Exemplo: classe cão atributos da classe (qtd_patas, carnioro, nervoso) funcionam como valores padrão para as instâncias atributos da instância (nome) só podem ser acessados via self
32. Classes Exemplo: classe cão • Atributo de classe vs instância
33. • Métodos da Instância ◦ Recebe a instância como argumento automática • Métodos de Classe ◦ Recebe a classe como argumento automático • Métodos Estáticos ◦ Funcionam como funções simples ◦ Não recebem argumentos automáticos Classes Instance method vs classmethod vs staticmethod
34. Classes Instance method vs classmethod vs staticmethod
35. ... Decorators • São funções que recebem a função decorada como argumento e produzem uma nova função que substitui a função decorada
36. ... Decorators • Exemplos de decorators: ◦ @property, @preço.setter, @preço.deleter ▪ Definem métodos getter, setter e deleter ◦ @classmethod, @staticmethod ▪ Definem métodos que não precisam da instância para funcionar ◦ @abstractmethod, @abstractproperty ▪ Uso em classes abstratas
37. 5. Herança
38. Herança Subclasses de cão
39. New style classes • Criada em 2001 • Introdução ao super() • Python 2: classes precisam herdar de object Ex: class Mamifero(object) • Python 3: não existem old-style classes Old style classes Herança Subclasses de cão
40. Herança Subclasses de cão: o Pinscher
41. Herança Subclasses de cão: o Golden Retriever
42. Herança Subclasses de cão especialização generalização
43. • Class-Based Views (CBV): ◦ Construção de views usando classes ◦ Criadas no Django 1.3 (2011) • Usa da herança múltipla permite criação de componentes reutilizáveis ◦ Reduz repetição de código • Django 1.9.5 (abril 2016) API navegável: http://ccbv.co.uk/ Doc. CBV Django 1.9: https://docs.djangoproject.com/en/1.9/topics/class-based-views/intro/ Herança Herança Múltipla: Class-Based Views
44. • Base Herança Class-Based Views Obter e renderizar o template Tratar o request e gerar o response
45. • Base Herança Class-Based Views View que exibe um template View que redireciona para outra url
46. • Views de detalhe Herança Class-Based Views Identifica e recupera o objeto Tratar request e response Obter e renderizar o template
47. • Listagem Herança Class-Based Views Identifica e recupera a lista de objetos Tratar request e response Obter e renderizar o template
48. • Views de remoção Herança Class-Based Views Identifica e recupera o objeto Tratar request e response Obter e renderizar o template Deletar o objeto
49. • Exemplo de uso de CBV: ◦ ecom: ecommerce didático usado para ensinar django: https: //github.com/lamenezes/workshop-django/ ◦ No arquivo ecom/carrinho/views.py há: ▪ Usos simples de DetailView • Um deles sobrescreve o método get_object() do SingleObjectMixin ▪ 1 uso simples de ListView ▪ 1 RedirectView Herança Class-Based Views
50. • MRO: Method Resolution Order ◦ Ordem de resolução dos métodos ◦ Algoritmo para definir a ordem na qual os métodos são buscados nas superclasses quando há presença de herança múltipla Mais sobre MRO: https://www.python.org/download/releases/2.3/mro/ http://python-history.blogspot.com.br/2010/06/method-resolution-order.html Herança Herança Múltipla
51. • MRO: Exemplo Herança Herança Múltipla
52. • MRO: Exemplo Herança Herança Múltipla
53. • "Mixin é uma classe que provê funcionalidade para ser herdada, mas não instanciada sozinha. [...] pode ser usada para melhorar funcionalidades e comportamentos de classes" • Regra de uso de Mixins: a. A classe base deve estar sempre a direita b. Os mixins devem estar a esquerda da classe base c. As classes e mixins devem herdar de object (isso já é feito por padrão no Python 3) Nota: este slide foi adaptado do livro Two Scoops of Django 1.8 (pág. 121) Herança Herança Múltipla: Mixins
54. 6. Sobrecarga de operadores
55. • Em Python as classes podem definir seu próprio comportamento para os operadores da linguagem • Não é possível ◦ Redefinir a função dos operadores dos tipos embutidos ◦ Inventar novos operadores como <=>, <>, ||, && etc. Sobrecarga de Operadores Sobrecarga de Operadores
56. Sobrecarga de Operadores Operadores • Aritméticos: + - * / ** // % @ • Bitwise: & ^ | << >> • Comparação: == > < >= <= • Acesso a atributos: a.b • Invocação: f(x) • Operações em coleções: c[a], len(c), a in c, iter(c) Mais em https://docs.python.org/3/reference/datamodel.html Multiplicação de matrizes (PEP465 - Python 3.5)
57. • Campos: x, y • Métodos: ◦ distancia ⇔ distância até (0, 0) ◦ + (__add__) ◦ - (__sub__) ◦ * (__mul__) escalar ◦ == (__eq__) Sobrecarga de Operadores Exemplo: Vetor 2d
58. • Sobrecarga de Operadores Exemplo: Vetor 2d
59. • Sobrecarga de Operadores Exemplo: Vetor 2d
60. • Sobrecarga de Operadores Exemplo: Vetor 2d Um problema nesse código
61. • Como funciona x * y • Se x.__mul__ não existe ou retorna o valor especial NotImplemented ou: ◦ O interpretador do Python invoca y.__rmul__(x) ◦ Se y.__rmul__(x) não existe ou o valor NotImplemented é retornado ou a exceção TypeError é levantada • Para o nosso exemplo como não existe int * Vetor precisamos implementar Vetor.__rmul__ para realizar essa operação Sobrecarga de Operadores Operadores reversos
62. • Sobrecarga de Operadores Operadores reversos operador reverso Solução
63. • Sobrecarga de Operadores Exemplo: Vetor 2d Resultado não faz sentido Mais um problema
64. • Sobrecarga de Operadores Exemplo: Vetor 2d Verfica se é escalar Se não delega para o interpretador Solução
65. • Sobrecarga de Operadores Exemplo: Vetor 2d Comparação entre tipos diferentes deveria retornar False. Não levantar uma exceção AttributeError Mais um problema
66. • Solução Se for comparado com Vetor retorna resulado da comparação Sobrecarga de Operadores Exemplo: Vetor 2d Se não for Vetor retorna False
67. Sobrecarga de Operadores Atribuição aumentada • Operadores: += -= *= /= //= **= %= &= ^= |= <<= >>= • Para tipos imutáveis a += b ⇔ a = a + b, ou seja: ◦ Um novo objeto (a + b) é criado. • Para tipos imutáveis, a implementação de atribuição aumentada (como __iadd__) permite a modificação do objeto alvo da operação
68. • Sobrecarga de Operadores Atribuição aumentada Sem __imul__ *= cria um novo objeto uma vez que Vetor não possui __imul__
69. Mesmo vetor Sobrecarga de Operadores Atribuição aumentada Com __imul__ Modifica e devolve sef
70. Sobrecarga de Operadores Controle de atributos • Métodos para controle: ◦ Quando obj não possui atributo a é acionado: ▪ obj.a ⇔ obj.__getattr__('a') ◦ Acionados sempre: ▪ obj.a = x ⇔ obj.__setattr__('a', x) ▪ del obj.a ⇔ obj.__delattr__('a')
71. Sobrecarga de Operadores Controle de atributos: Proxy • Exemplo
72. Sobrecarga de Operadores Proxy
73. 7. Encapsulamento
74. Encapsulamento Encapsulamento • Encapsulamento é o mecanismo de restrição de acesso aos componentes de um objeto ◦ ou seja, a representação interna do objeto não pode ser vista de fora da definição desse objeto • Geralmente o acesso a esses dados são feitos através de getters e setters
75. Encapsulamento Propriedades • Em Python o encapsulamento é feito através de propriedades ◦ As propriedades tornam o encapsulamento imperceptível para o usuário (você) • Encapsulamento para quem precisa de encapsulamento
76. Encapsulamento Propriedades • Exemplo Apenas leitura, via decorator @property
77. Encapsulamento Propriedades • Exemplo Leitura (getter) Escrita (setter)
78. • Exemplo Os métodos dos getter e setter precisam ter o mesmo nome Encapsulamento Propriedades
79. Encapsulamento Propriedades • Exemplo
80. • Não existe restrição de acesso ◦ O python somente ofusca essas variáveis • Começam com __ ◦ Exemplos: __lista, __x, __elem, __etc • Servem para evitar atribuição ou escrita acidental ... Atributos e métodos protegidos
81. • Exemplo: ... Atributos e métodos protegidos
82. 8. Polimorfismo
83. "O conceito de “polimorfismo” significa que podemos tratar instâncias de diferentes classes da mesma maneira. Assim, podemos enviar uma mensagem a um objeto sem saber de antemão, qual é o seu tipo, e o objeto ainda assim fará "a coisa certa", pelo menos de seu ponto de vista." Scott Ambler - The Object Primer, 2nd ed. - p. 173 Polimorfismo Definição
84. • Fatiamento (slice) e len funcionam para sequências ◦ Listas e string são sequências Polimorfismo Exemplos
85. Polimorfismo Exemplos
86. • Exemplo de uso do baralho Polimorfismo Baralho Polimórfico Acesso por índice Fatiamento (slicing)
87. • Exemplo de uso do baralho Polimorfismo Baralho Polimórfico Iteração!
88. • Exemplo de uso do baralho Polimorfismo Baralho Polimórfico Iteração!!1!11! reversa
89. • Exemplo de uso do baralho Polimorfismo Baralho Polimórfico Sorteio!11!!
90. • Exemplo de uso do baralho Polimorfismo Baralho Polimórfico Enumeração!! 1!11!
91. • Quanto custa tudo isso? • 11 linhas!!!11!1!!! Polimorfismo Baralho Polimórfico
92. • Protocolo é uma interface definida por convenção e não formalmente verificada pelo compilador • Em Python o protocolo de sequência (imutável) possui apenas dois métodos: ◦ __getitem__ e __len__ • No exemplo anterior foi implementado o método __setitem__ para ser possível usar a função random. shuffle() … Protocolo
93. … Protocolo • Mas onde estão os protocolos? • Documentação oficial: ◦ Language Reference > Data Model (https://docs.python.org/3/reference/datamodel.html) ▪ Seção 3.2 - The standard type hierarchy ▪ Seção 3.3 - Special method names
94. … Protocolo • 3.3 - Special method names "When implementing a class that emulates any built-in type, it is important that the emulation only be implemented to the degree that it makes sense for the object being modelled. For example, some sequences may work well with retrieval of individual elements, but extracting a slice may not make sense."
95. … Interfaces vs protocolos vs ABC • Interfaces: verificadas pelo compilador ◦ Não existe em Python • Protocolos: definidos pela documentação, não declarados e muito menos verificados ◦ Duck typing! • ABC: Abstract Base Classes ◦ Classes abstratas
96. … Abstract Base Class • Classes abstratas • Python 2.6 / Python 3 (2008) • Uma forma de especificar interfaces para outras classes implementar • Verificação de implementação feita na instanciação e não pelo interpretador do Python Saiba mais em: https://docs.python.org/3/library/abc.html
97. … Abstract Base Class • collections.abc
98. … Abstract Base Class • Baralho herdando de collections.abc.Sequence
99. … Abstract Base Class • Baralho herdando de collections.abc.Sequence Mais três funções só por conta da herança!
100. • Baralho mutável … Baralho Polimórfico EMBARALHAMENTO!!1!! 1!!!!!1!
101. … Baralho Polimórfico • Baralho mutável
102. • Estes slides foram baseados no material do Luciano Ramalho que podem ser vistos aqui: ◦ https://speakerdeck.com/ramalho Créditos
103. PyLadies São Carlos saocarlos.pyladies.com facebook.com/PyLadiesSaoCarlos twitter.com/PyLadiesSanca Obrigado!