面向对象：类、继承、多态与元类

本章讲解 Python 面向对象编程的完整知识体系，从类与对象基础到元类和 __init_subclass__。

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快速开始

# 进入示例项目
cd oop_demo

# 安装依赖
uv sync

# 交互式演示（推荐）— 按章节逐步探索 OOP 概念
uv run python -m app

# 运行测试（59 个测试，全覆盖）
uv run pytest -v

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知识地图

类与对象基础 ──→ 属性与方法 ──→ 继承 ──→ 封装
      ↓              ↓            ↓         ↓
  class/实例     实例/类属性   super()    @property
  __init__       三种方法     MRO        私有属性
                      ↓
                ┌───────┴───────┐
                ↓               ↓
            多态            设计原则
                ↓               ↓
        ABC / Protocol    SOLID / 组合
                ↓
          ┌─────┴─────┐
          ↓           ↓
       数据类       魔术方法
          ↓           ↓
    @dataclass    __str__/__eq__/__hash__
          │           │
          └─────┬─────┘
                ↓
          元类 ──→ 子类钩子
            ↓           ↓
       metaclass   __init_subclass__

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章节导航

章节	文件	主题	代码位置	验证方式
01	类与对象基础	类定义、实例化	domain/book/model.py	CLI 菜单 1 / pytest -k basics
02	属性与方法	实例/类属性、三种方法	domain/book/model.py, domain/member.py	CLI 菜单 2 / pytest -k basics
03	继承	super()、多重继承	domain/book/model.py	CLI 菜单 3 / pytest -k inherit
04	封装	@property、私有属性	domain/book/model.py, domain/member.py	CLI 菜单 4 / pytest -k encapsul
05	多态	ABC、Protocol、鸭子类型	ports/catalog.py	CLI 菜单 5 / pytest -k polymorph
06	设计原则	组合、SOLID	services/library.py	CLI 菜单 6 / pytest -k design
07	数据类	@dataclass	domain/record.py	CLI 菜单 7 / pytest -k dataclass
08	魔术方法	str、eq、容器协议	domain/member.py, services/library.py	CLI 菜单 8 / pytest -k magic
09	元类 ⭐选读	metaclass、单例	infra/singleton.py	CLI 菜单 9 / pytest -k metaclass
10	子类钩子 ⭐选读	init_subclass	infra/plugin.py	CLI 菜单 10 / pytest -k subclass

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项目架构

oop_demo/ 采用 DDD 分层设计，所有文档中的代码示例均来自该项目：

oop_demo/
├── domain/      # 领域模型（Book, Member, Record）
├── ports/       # 接口定义（ABC, Protocol）
├── services/    # 应用服务（Library, Notification）
├── infra/       # 基础设施（元类, __init_subclass__）
└── utils/       # 工具函数

层	OOP 概念	对应章节
domain/	类定义、继承、封装、属性、魔术方法	ch01-ch04, ch08
ports/	ABC、Protocol、DIP	ch05, ch06
services/	组合、SOLID、依赖注入	ch06
infra/	元类、__init_subclass__	ch09, ch10

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交互式演示

运行 uv run python -m app 后进入章节菜单：

  📚 图书馆管理系统 — OOP 学习演示

  1.  类与对象基础
  2.  属性与方法
  3.  继承
  4.  封装
  5.  多态
  6.  设计原则（SOLID）
  7.  数据类（@dataclass）
  8.  魔术方法
  9.  元类（metaclass）
  10. 子类钩子（__init_subclass__）

每章独立演示，可反复运行感兴趣的章节。