Python3基础教程：类、模块、异常处理与文件操作详解
本文详细介绍Python3中的核心概念，包括类的定义与继承、模块的导入与作用域、错误异常的捕获处理以及文件的读写操作。通过具体代码示例，讲解命名规范、pip安装第三方库、JSON编解码及文件编码处理，帮助开发者快速掌握Python3基础编程技巧。
相较于Python 2.7的旧版教程，本版本增加了以下新内容：
- 新增命名关键字参数的使用方法；
- 新增StringIO和BytesIO模块的使用；
- 新增datetime模块的使用；
- 新增urllib模块的使用；
- 新增枚举类型的使用；
- 新增virtualenv虚拟环境的使用；
- 新增asyncio异步编程；
- 新增aiohttp异步HTTP编程；
- 实战Web应用已完全基于asyncio重写。
本文将深入解析Python3中类、模块、错误与异常以及文件操作的相关知识，供读者参考学习。接下来直接切入主题，详细介绍以下内容。
类
面向对象设计的核心在于Class（类）的抽象性与Instance（实例）的具体性。例如，“学生”是一个抽象的Class，而“张三”、“李四”则是具体的Instance。
定义
Class命名采用大驼峰命名法。若为内部使用的Class，名称前通常加一个下划线。
类定义的一般格式如下：
class Student: pass # 或者 class Developer(object): pass
object表示该类继承自哪个父类，object是最终的父类。
class Developer(object):
# 定义类属性
name = 'WuXiaolong'
site = 'http://wuxiaolong.me/'
# 变量名两个下划线开头，定义私有属性, 这样在类外部无法直接进行访问，类的私有方法也是如此
__sex = 0
# 定义构造方法
def __init__(self, name, site, sex):
self.name = name
self.site = site
self.__sex = sex
# 类方法
def get_sex(self):
return self.__sex
def set_sex(self, sex):
self.__sex = sex
# 调用：
if __name__ == '__main__':
# 实例化类
developer = Developer('wxl', 'http://wuxiaolong.me/', 1) # 实例化成变量
print(developer.site, developer.get_sex()) # 访问类的属性和方法
注意：以单下划线开头的变量或方法表示protected（保护）类型，即保护类型。这类成员仅允许其本身与子类访问，不能通过from module import *导入。
单继承
class Developer(object):
# 定义类属性
name = 'WuXiaolong'
site = 'http://wuxiaolong.me/'
# 变量名两个下划线开头，定义私有属性, 这样在类外部无法直接进行访问，类的私有方法也是如此
__sex = 0
# 定义构造方法
def __init__(self, name, site, sex):
self.name = name
self.site = site
self.__sex = sex
# 类方法
def get_sex(self):
return self.__sex
def set_sex(self, sex):
self.__sex = sex
# 单继承
class AndroidCoder(Developer):
coder_id = 1024
# 定义构造方法
def __init__(self, name, site, sex, coder_id):
# 调用父类构造方法
# Developer.__init__(self, name, site, sex) # 老办法
super(AndroidCoder, self).__init__(name, site, sex) # 采用新式
self.coder_id = coder_id
# 重写父类的方法
def set_sex(self, sex):
self.__sex = sex
print('这是个秘密')
def get_sex(self):
return self.__sex
# 调用：
if __name__ == '__main__':
# 单继承
androidCoder = AndroidCoder('wxl', 'http://wuxiaolong.me/', 1, 520)
print(androidCoder.set_sex(2))
注意：使用super进行继承时，要求最顶层的父类必须继承自object，这样才能利用super()函数调用父类的__init__()等方法。
多继承
假设B继承A，C继承B
以单继承为例，AndroidCoder继承了Developer，现在让PythonCoder继承AndroidCoder：
# 多继承，B 继承 A，C 继承 B
class PythonCoder(AndroidCoder):
# 定义构造方法
def __init__(self, name, site, sex, coder_id):
# 调用父类构造方法
super(PythonCoder, self).__init__(name, site, sex, coder_id)
# 调用：
if __name__ == '__main__':
pythonCoder = PythonCoder('wxl', 'http://wuxiaolong.me/', 1, 1024)
print(androidCoder.get_sex())
注意：多继承中圆括号内父类的顺序很重要。若父类中有相同的方法名，而在子类中未明确指定，Python会调用子类的实现；
Z继承X、Y
class JavaCoder(object):
java_id = 1
# 定义构造方法
def __init__(self, java_id):
self.java_id = java_id
print('来自JavaCoder')
class FullStackCoder(AndroidCoder, JavaCoder):
# 定义构造方法
def __init__(self, name, site, sex, coder_id):
# 调用父类构造方法
super(FullStackCoder, self).__init__(name, site, sex, coder_id)
JavaCoder.__init__(self, coder_id) # 这里需要使用老办法
# 调用：
if __name__ == '__main__':
fullStackCoder = FullStackCoder('wxl', 'http://wuxiaolong.me/', 1, 1024)
模块
Python的模块概念与Java中的包类似，通过import语句导入。
import语句
例如，在类环节新建的文件名为wxl_class.py，想在另一个文件中使用：
## 导入模块
import wxl_class
developer = wxl_class.Developer('wxl', 'http://wuxiaolong.me/', 1) # 实例变量
print(developer.site)
问题：发现打印了两次，原来wxl_class.py中没有写__name__属性。
__name__属性
每个模块都有一个__name__属性，当其值为'__main__'时，表明该模块自身正在运行。因此在wxl_class.py中加上__main__判断即可解决重复执行的问题。
if __name__ == '__main__': pass
from…import语句
从模块导入指定内容，或者使用*代表导入全部内容：
from wxl_def import hello1 m = hello1(666, 999)
作用域
正常的函数和变量名是公开的（public），可以直接引用；
以两个下划线开头，定义私有（private），这样在类外部无法直接访问；
以单下划线开头的表示的是protected类型的变量，即保护类型，只能允许其本身与子类进行访问，不能用于from module import *。
标准库
Python本身携带一些标准的模块库，例如json模块。
在Python3中，可以使用json模块对JSON数据进行编解码，它包含了两个主要函数：
json.dumps()：对数据进行编码；
json.loads()：对数据进行解码。
JSON类型与Python类型的对应关系如下：
import json
# Python 字典类型转换为 JSON 对象
python_data = {'id': 1024, 'name': 'wxl', 'site': 'http://wuxiaolong.me/'}
print(json.dumps(python_data)) # 打印：{"id": 1024, "name": "wxl", "site": "http://wuxiaolong.me/"}
# 将 JSON 对象转换为 Python 字典
json_data = '{"id": 1024, "name": "wxl", "site": "http://wuxiaolong.me/"}'
print(json.loads(json_data)) # 打印：{'id': 1024, 'name': 'wxl', 'site': 'http://wuxiaolong.me/'}
第三方模块
在Python中，安装第三方模块是通过包管理工具pip完成的。
1、安装pip
sudo easy_install pip
2、例如安装PyMySQL模块来连接数据库，Python 3.x环境下：
pip3 install PyMySQL
返回结果：
Collecting PyMySQL Using cached PyMySQL-0.7.11-py2.py3-none-any.whl Installing collected packages: PyMySQL Successfully installed PyMySQL-0.7.11
将pip升级到最新版本
python -m pip install --upgrade pip
错误和异常
Java中捕获异常使用try-catch-finally，而Python使用try…except…finally…：
try:
name = 'wxl'
print(int(name))
except ValueError as e: # 所有的错误类型都继承自BaseException
print(e)
finally:
print('finally')
文件
Python内置了读写文件的函数，一般分为3步：
1、open()函数，打开一个文件对象；
2、调用read()方法读取文件内容；
3、调用close()方法关闭文件。
写文件
在桌面新建一个空白Python3Learn.txt文件：
def write_file():
try:
f = open('/Users/wuxiaolong/Desktop/Python3Learn.txt', 'w') # 标示符'w'表示写
f.write('Hello, Python')
except BaseException as e:
print(e)
finally:
if f:
f.close()
读文件
def read_file():
try:
f = open('/Users/wuxiaolong/Desktop/Python3Learn.txt', 'r') # 标示符'r'表示读
# print(f.read()) # read()会一次性读取文件的全部内容
print(f.readlines()) # 每次读取一行内容，返回list
except BaseException as e:
print(e)
finally:
if f:
f.close()
读取二进制文件
例如图片、视频等，在桌面上随便找一张Python3Learn.png：
def read_byte_file():
try:
f = open('/Users/wuxiaolong/Desktop/Python3Learn.png', 'rb') # 标示符'rb'表示读
print(f.read()) # read()会一次性读取文件的全部内容
# print(f.readlines()) # 每次读取一行内容，返回list
except BaseException as e:
print(e)
finally:
if f:
f.close()
字符编码
encoding参数用于读取非UTF-8编码的文本文件；errors参数用于处理编码错误，最简单的方式是直接忽略。
f = open('/Users/wuxiaolong/Desktop/Python3Learn.txt', 'r', encoding='gbk', errors='ignore')
总结
以上就是本文的全部内容，希望本文的内容对大家的学习或工作具有一定的参考借鉴价值。如有疑问欢迎留言交流，感谢支持。
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