案例：学生信息管理系统的面向对象封装
前面我们已经学习了类、实例对象、类属性和实例方法。
这一节继续改造函数化学生信息管理系统：把之前的过程式写法改成面向对象写法，让学生数据、数据管理和交互流程各自负责一部分工作。如何拆分这些职责，才能让每个类只处理自己负责的内容？
需求：在不改变学生信息管理系统主要功能的前提下，把学生数据、数据管理和交互流程拆分为职责清楚的对象。
功能分析：先定位过程式代码的维护问题，再依次建立学生对象、数据管理对象和业务流程对象，最后检查三者如何协作。
过程式结构的局限
之前我们保存学生信息，通常是这样写：
python
student_list = [
{'name': '张三', 'chinese': 65, 'math': 65, 'english': 65, 'total': 195},
{'name': '李四', 'chinese': 65, 'math': 65, 'english': 65, 'total': 195},
{'name': '王五', 'chinese': 65, 'math': 65, 'english': 65, 'total': 195},
]
student = student_list[0]
print(student['name'])这种写法能用，但问题也很明显：
- 字典的键容易写错
- 学生数据和操作数据的代码分散在不同位置
- 功能增加后，代码会越来越难维护
所以这一步我们要开始拆职责。
学生对象模型
第一步，先把一名学生的数据封装成对象。如何让学生的属性、总分计算和数据转换保持在同一个职责边界内？
学生模型最主要的作用，就是在“字典数据”和“对象”之间做转换。
这样后面写业务代码时，就不用一直写：
python
student['name']
student['math']
student['english']而是直接通过对象属性来访问：
python
student.name
student.math
student.english对象版写法如下：
python
class Student:
def __init__(self, name, chinese, math, english):
self.name = name
self.chinese = chinese
self.math = math
self.english = english
def total(self):
return self.chinese + self.math + self.english
def __str__(self):
return (
f'{self.name}：语文 {self.chinese}，数学 {self.math}，'
f'英语 {self.english}，总分 {self.total()}'
)
def to_json(self):
return {
'name': self.name,
'chinese': self.chinese,
'math': self.math,
'english': self.english,
}
data = {
'name': '正心',
'chinese': 60,
'math': 60,
'english': 60,
}
zx = Student(**data)
print(zx)
print(zx.to_json())这一层先记住四件事：
Student负责保存一名学生的姓名和三科成绩total()负责计算总分__str__()负责生成便于阅读的学生信息to_json()负责把对象转回字典，方便后续保存
数据管理对象
第二步，把“数据怎么保存、怎么读取、怎么增删改查”单独封装起来。学生对象建立后，谁来负责本地数据的读写和增删改查？
这部分不直接接收用户输入，也不负责输出操作提示。
它只负责一件事：
管理学生数据。
这里把它封装到 Database 类里。为了方便观察三个对象怎样配合，完整示例暂时写在同一个文件中：
python
import json
class Student:
def __init__(self, name, chinese, math, english):
self.name = name
self.chinese = chinese
self.math = math
self.english = english
def total(self):
return self.chinese + self.math + self.english
def __str__(self):
return (
f'{self.name}：语文 {self.chinese}，数学 {self.math}，'
f'英语 {self.english}，总分 {self.total()}'
)
def to_json(self):
return {
'name': self.name,
'chinese': self.chinese,
'math': self.math,
'english': self.english,
}
class Database:
def __init__(self, filename=None):
self.filename = filename or 'student.json'
self.student_list = []
self._load()
def _load(self):
"""将本地数据加载为对象"""
with open(self.filename, mode='r', encoding='utf-8') as file:
data = file.read()
student_list = json.loads(data)
for student in student_list:
self.student_list.append(Student(**student))
def save(self):
"""将数据保存到本地"""
with open(self.filename, mode='w', encoding='utf-8') as file:
student_list = []
for student in self.student_list:
student_list.append(student.to_json())
data = json.dumps(student_list, ensure_ascii=False, indent=2)
file.write(data)
def add(self, student):
self.student_list.append(Student(**student))
def change(self, old_name, student):
stu = self.search_by_name(old_name)
stu.name = student['name']
stu.math = student['math']
stu.chinese = student['chinese']
stu.english = student['english']
def delete(self, name):
stu = self.search_by_name(name)
self.student_list.remove(stu)
def search_by_name(self, name):
for student in self.student_list:
if student.name == name:
return student
return None
def show_all(self):
print('姓名\t\t语文\t\t数学\t\t英语\t\t总分')
for stu in self.student_list:
print("{}\t\t{}\t\t{}\t\t{}\t\t{}".format(stu.name, stu.chinese, stu.math, stu.english, stu.total()))
class StudentManager:
def __init__(self):
self.db = Database()
self.str_info = """**************************************************
欢迎使用【学生信息管理系统】V1.0
请选择你想要进行的操作
1. 新建学生信息
2. 显示全部信息
3. 查询学生信息
4. 修改学生信息
5. 删除学生信息
0. 退出系统
**************************************************"""
def add_student(self):
name = input('请输入学生的姓名：')
chinese = int(input('请输入学生的语文成绩：'))
math = int(input('请输入学生的数学成绩：'))
english = int(input('请输入学生的英语成绩：'))
stu = Student(name=name, chinese=chinese, math=math, english=english)
self.db.add(stu.to_json())
def change_student(self):
name = input('请输入你想要修改的学生姓名：')
stu = self.db.search_by_name(name)
if stu:
name = input('请重新输入学生的名字：')
chinese = int(input('请重新输入学生的语文成绩：'))
math = int(input('请重新输入学生的数学成绩：'))
english = int(input('请重新输入学生的英语成绩：'))
student = {'name': name, 'chinese': chinese, 'math': math, 'english': english}
self.db.change(stu.name, student)
else:
print(f'{name} 不存在')
def run(self):
while True:
print(self.str_info)
action = input('请选择你想要进行的操作：')
if action == '1':
self.add_student()
elif action == '2':
self.db.show_all()
elif action == '3':
name = input('请输入你想要查询的学生姓名：')
stu = self.db.search_by_name(name)
print(stu)
elif action == '4':
self.change_student()
elif action == '5':
name = input('请输入你想要删除的学生姓名：')
stu = self.db.search_by_name(name)
if stu:
self.db.delete(name)
else:
print(f'{name} 不存在')
elif action == '0':
self.db.save()
print('0. 退出系统')
break
else:
print('请输入正确的选择')
if __name__ == '__main__':
student_manager = StudentManager()
student_manager.run()运行示例前，在 db.py 同级目录中新建 student.json，初始内容是一个空列表：
json
[]在两个文件所在目录运行，Bash 和 PowerShell 使用相同命令：
shell
python3 db.py这一层的核心作用是：
- 加载本地数据
- 保存本地数据
- 新增、修改、删除、查询学生
也就是说，数据相关的操作都集中到一起了。
业务流程对象
第三步，组织具体的业务流程。数据已经有了对象和管理者，谁来负责接收用户操作并推动整个系统运行？
比如：
- 用户输入什么
- 调用哪个功能
- 查不到数据时提示什么
- 退出时什么时候保存
这部分由示例代码中的 StudentManager 负责。
它不直接管理学生列表，而是调用 Database 完成数据操作。
可以这样理解三层职责：
Student：负责学生对象本身Database：负责学生数据管理StudentManager：负责系统交互和业务流程
职责拆分结果
拆分之后，每个类的职责会更清楚，后续修改可以先定位到对应对象：
比如：
- 想改学生结构，优先看
Student - 想改数据保存方式，优先看
Database - 想改交互流程，优先看
StudentManager
这就是面向对象写法的价值之一：把不同职责拆开，不让所有代码混在一起。
小结
这一节重点不是再讲一个新语法点，而是把前面的对象知识真正用起来。
本节最核心的是三件事：
- 用
Student表示学生对象 - 用
Database统一管理数据 - 用
StudentManager组织业务流程
练习
- 给
Student增加一个phone属性，并同步修改to_json() - 修改
Database.show_all()：没有学生数据时，输出“暂无学生信息” - 在
StudentManager中增加删除确认，输入y后才真正删除学生