学习计划：第四阶段（第九周）

第四阶段：特殊方法与高级特性

第 9 周：了解属性装饰器

周一

上午
- 理论学习
  - 阅读 Python 官方文档及相关教程，了解属性装饰器的基本概念。明确属性装饰器是 Python 提供的一种语法糖，用于简化属性的访问控制逻辑，将方法伪装成属性，使代码更简洁、易读。
  - 学习属性装饰器与传统属性访问方式的区别，理解使用属性装饰器在代码封装性、可维护性方面的优势。
- 笔记整理
  - 记录属性装饰器的定义、作用和常见使用场景，对比不同访问方式的特点。
下午
- 代码示例研究
  - 查找简单的使用属性装饰器的 Python 代码示例，重点关注 property 装饰器的基本用法。分析示例中如何将一个方法转换为只读属性。
  - 在本地环境运行示例代码，观察输出结果，体会 property 装饰器的效果。

周二

上午
- 深入学习 property 装饰器
  - 详细研究 property 装饰器的语法结构和工作原理。了解 property 函数可以接受 getter、setter 和 deleter 方法作为参数，从而实现对属性的读取、赋值和删除操作的控制。
  - 学习如何使用 @property 语法糖来创建只读属性，通过一个简单的类（如 Rectangle 类）来实现一个只读的面积属性。

class Rectangle:
    def __init__(self, width, height):
        self.width = width
        self.height = height

    @property
    def area(self):
        return self.width * self.height


rect = Rectangle(5, 10)
print(rect.area)

代码调试与验证
- 运行代码，检查面积属性是否能正确计算和访问。尝试修改代码中的属性值，再次访问面积属性，确认其结果是否符合预期。
下午
- 拓展思考
  - 思考只读属性在实际项目中的应用场景，如一些计算得到的属性，不希望被外部随意修改的情况。
  - 分析使用 property 装饰器实现只读属性与直接定义普通方法的优缺点。

周三

上午
- 学习 setter 方法
  - 研究如何使用 @<property_name>.setter 装饰器为属性添加赋值方法，实现属性的可写性。理解 setter 方法的参数和逻辑，它通常用于对赋值进行合法性检查。
  - 在 Rectangle 类中添加 width 属性的 setter 方法，确保宽度值为正数。

class Rectangle:
    def __init__(self, width, height):
        self._width = width
        self.height = height

    @property
    def width(self):
        return self._width

    @width.setter
    def width(self, value):
        if value <= 0:
            raise ValueError("Width must be a positive number")
        self._width = value


rect = Rectangle(5, 10)
rect.width = 8
print(rect.width)

异常处理测试
- 运行代码，测试 setter 方法的异常处理功能。尝试给 width 属性赋一个负数，观察是否抛出预期的异常。
下午
- 总结规律
  - 总结 setter 方法的编写规则和注意事项，包括参数的定义、合法性检查的逻辑和异常处理的方式。
  - 思考在哪些情况下需要为属性添加 setter 方法，以及如何设计合理的赋值逻辑。

周四

上午
- 学习 deleter 方法
  - 了解 @<property_name>.deleter 装饰器的作用，它用于定义属性的删除操作。掌握 deleter 方法的实现逻辑，通常用于清理与属性相关的资源或进行状态重置。
  - 在 Rectangle 类中添加 width 属性的 deleter 方法，在删除属性时将宽度重置为默认值。

class Rectangle:
    def __init__(self, width, height):
        self._width = width
        self.height = height

    @property
    def width(self):
        return self._width

    @width.setter
    def width(self, value):
        if value <= 0:
            raise ValueError("Width must be a positive number")
        self._width = value

    @width.deleter
    def width(self):
        self._width = 1


rect = Rectangle(5, 10)
del rect.width
print(rect.width)

删除操作验证
- 运行代码，验证 deleter 方法的功能。检查删除属性后，属性值是否被正确重置。
下午
- 综合应用思考
  - 思考如何将 getter、setter 和 deleter 方法结合使用，实现对属性的全面访问控制。分析在一个复杂的类中，如何合理设计属性的访问和修改逻辑。
  - 研究属性装饰器在不同类型属性（如实例属性、类属性）上的应用差异。

周五

上午
- 综合案例实践
  - 设计一个更复杂的类，如 Person 类，包含多个属性（如姓名、年龄、身高），并使用属性装饰器对这些属性进行访问控制。在 setter 方法中添加更复杂的合法性检查逻辑，如年龄必须在合理范围内，身高不能为负数等。

class Person:
    def __init__(self, name, age, height):
        self._name = name
        self._age = age
        self._height = height

    @property
    def name(self):
        return self._name

    @name.setter
    def name(self, value):
        if not isinstance(value, str):
            raise ValueError("Name must be a string")
        self._name = value

    @property
    def age(self):
        return self._age

    @age.setter
    def age(self, value):
        if not (0 <= value <= 120):
            raise ValueError("Age must be between 0 and 120")
        self._age = value

    @property
    def height(self):
        return self._height

    @height.setter
    def height(self, value):
        if value < 0:
            raise ValueError("Height cannot be negative")
        self._height = value


person = Person("Alice", 25, 170)
person.age = 30
print(person.age)

代码优化与调试
- 对代码进行优化，添加必要的注释，提高代码的可读性。运行代码，进行全面的测试，检查属性的访问、赋值和删除操作是否都能正常工作。
下午
- 本周总结
  - 回顾本周学习的属性装饰器知识，整理代码示例和笔记。总结 property 装饰器、setter 方法和 deleter 方法的使用方法、应用场景和注意事项。
  - 思考属性装饰器在实际项目中的应用潜力，以及如何利用它们来提高代码的质量和可维护性。同时，为下周的综合项目实践做好准备，思考如何将属性装饰器融入到综合项目中。

总结

一、学习内容回顾

理论学习
- 系统学习了属性装饰器的概念和作用。属性装饰器是 Python 提供的一种语法糖，用于对类的属性进行访问控制和封装，使得属性的访问和修改可以通过方法来实现，增强了代码的安全性和可维护性。
- 重点掌握了 property 装饰器的使用方法。property 装饰器可以将一个方法转换为属性，使得我们可以像访问普通属性一样访问该方法的返回值，同时还可以通过 setter 和 deleter 方法对属性进行赋值和删除操作。
代码实践
- 设计了一个 Circle 类，使用 property 装饰器实现了对圆的半径属性的访问控制。

class Circle:
    def __init__(self, radius):
        self._radius = radius

    @property
    def radius(self):
        return self._radius

    @radius.setter
    def radius(self, value):
        if value < 0:
            raise ValueError("Radius cannot be negative")
        self._radius = value

    @radius.deleter
    def radius(self):
        del self._radius

c = Circle(5)
print(c.radius)  
c.radius = 10
print(c.radius)  
try:
    c.radius = -2
except ValueError as e:
    print(e)  
del c.radius

通过上述代码，验证了 property 装饰器的功能。可以看到，通过 @property 装饰的 radius 方法可以像属性一样被访问，通过 @radius.setter 装饰的方法可以对属性进行赋值并进行有效性检查，通过 @radius.deleter 装饰的方法可以删除属性。

二、问题与解决

问题
- 在理解 property 装饰器的工作原理和语法结构时遇到了一些困难，特别是 setter 和 deleter 方法的定义和使用。
- 在实现属性访问控制时，对于如何正确处理属性赋值和删除时的异常情况缺乏经验。
解决方法
- 通过阅读官方文档和相关教程，深入研究了 property 装饰器的实现机制，理解了 @property、@<property_name>.setter 和 @<property_name>.deleter 之间的关联和作用。同时，参考了大量的代码示例，学习了如何正确定义和使用这些装饰器。
- 对于异常处理问题，学习了 Python 的异常处理机制，在 setter 方法中添加了对非法输入的检查，并使用 raise 语句抛出相应的异常，确保属性赋值的合法性。

三、学习成果

本周成功掌握了 property 装饰器的使用方法，能够在自定义类中使用 property 装饰器实现属性的访问控制，增强了类的封装性和安全性。通过实践，加深了对属性装饰器在 Python 面向对象编程中重要性的理解，提高了代码的健壮性和可维护性。

四、下周计划

下周将进行综合复习与实践，完成一个综合的面向对象编程项目，将之前所学的继承、多态、特殊方法和属性装饰器等知识进行整合和应用，巩固所学知识，提升实际编程能力。