feat(面向对象): 完成第三阶段差异化课程

2026-08-11 17:53:53 +08:00
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+# 第 3-5 课：面向对象综合项目
+
+## 一、项目目标
+
+本课完成一个内存版图书管理系统，集中验证第三阶段知识。数据只保存在程序运行期间，不读写文件，也不连接数据库，避免重复第二阶段内容。
+
+完成后，你将能够：
+
+1. 从业务职责中识别类；
+2. 使用 dataclass 定义数据对象；
+3. 使用普通类组织业务操作；
+4. 使用组合建立对象关系；
+5. 使用 property 和特殊方法提供清晰接口；
+6. 使用自定义异常表达业务失败；
+7. 使用鸭子类型接入通知能力；
+8. 对借书、还书和异常流程进行完整验证。
+
+## 二、项目角色
+
+| 角色 | 主要职责 |
+|---|---|
+| `Book` | 保存图书信息和可借状态，提供友好显示 |
+| `Member` | 保存会员信息和已借 ISBN，计算已借数量 |
+| `Library` | 管理图书、会员以及借还业务规则 |
+| `ConsoleNotifier` | 输出借还成功通知 |
+| 业务异常 | 区分图书不存在、会员不存在、图书不可借等失败 |
+
+职责边界很重要：
+
+- `Book` 不负责查找会员；
+- `Member` 不负责维护整个图书馆；
+- `ConsoleNotifier` 不负责改变借阅状态；
+- `Library` 负责协调对象并保证借还规则一致。
+
+## 三、为什么 Library 使用普通类
+
+`Book` 和 `Member` 主要保存数据，适合使用 `@dataclass`。
+
+`Library` 的主要职责是管理业务行为和对象关系，并不是单纯的数据容器，因此使用普通类更清晰。不是所有类都应该加 `@dataclass`。
+
+## 四、组合关系
+
+图书馆“拥有”图书和会员：
+
+```python
+self.books: dict[str, Book] = {}
+self.members: dict[str, Member] = {}
+```
+
+这是组合，而不是继承。`Library` 不是一种 `Book`，所以不应写成：
+
+```python
+class Library(Book):
+    ...
+```
+
+也不应为了复用字典操作就让 `Library` 继承 `dict`。把字典作为内部属性更容易维护业务约束。
+
+## 五、业务异常体系
+
+项目使用一个共同基础异常：
+
+```python
+class LibraryError(Exception):
+    pass
+```
+
+具体异常继承它：
+
+```python
+class BookNotFoundError(LibraryError):
+    pass
+```
+
+调用者既可以捕获具体错误，也可以统一处理所有图书馆业务错误：
+
+```python
+try:
+    library.borrow_book(...)
+except LibraryError as error:
+    print(error)
+```
+
+与 Java 不同，Python 没有受检异常的强制 `throws` 声明。
+
+## 六、借书事务中的一致性
+
+一次成功借书必须同时更新：
+
+```text
+Book.available = False
+Member.borrowed_isbns 添加 ISBN
+发送成功通知
+```
+
+更新前要先完成全部业务校验。如果先修改一部分状态再发现错误，容易留下不一致数据。
+
+本课数据都在内存中，因此暂不涉及数据库事务。第四阶段学习数据库后，会把这里的业务模型升级为持久化版本。
+
+## 七、鸭子类型通知器
+
+`Library` 不要求通知器继承指定父类，只调用：
+
+```python
+notifier.send(message)
+```
+
+未来可以传入邮件通知器、短信通知器或测试通知器，只要它们提供兼容的 `send()` 方法。
+
+不要在业务类中写：
+
+```python
+if isinstance(notifier, ConsoleNotifier):
+    ...
+```
+
+这会让业务类依赖具体实现，降低扩展能力。
+
+## 八、参考示例
+
+先运行不同业务场景的仓库示例：
+
+```powershell
+python .\03_面向对象\3_5_面向对象综合项目\domain_model_example.py
+```
+
+示例展示：
+
+- dataclass 数据对象；
+- property 计算状态；
+- 普通业务类通过组合管理对象；
+- 自定义异常；
+- 操作前校验和状态修改。
+
+示例不是综合项目答案，只用于参考对象职责和代码组织方式。
+
+## 九、完成综合项目
+
+打开：
+
+```text
+03_面向对象/3_5_面向对象综合项目/practice.py
+```
+
+题目已经按实现顺序提供：
+
+1. 业务异常；
+2. `Book`；
+3. `Member`；
+4. 通知器；
+5. `Library` 数据结构；
+6. 添加与注册；
+7. 内部查找；
+8. 借书；
+9. 还书；
+10. 可借查询；
+11. 正常流程；
+12. 异常流程。
+
+可以直接从 `practice.py` 开始，不必先完整阅读本文。
+
+## 十、运行方法
+
+完成代码后，在项目根目录运行：
+
+```powershell
+python .\03_面向对象\3_5_面向对象综合项目\practice.py
+```
+
+每完成一两个类就运行一次，不要等全部写完再集中排错。
+
+## 十一、常见错误
+
+### 11.1 把所有行为放进一个类
+
+如果 `Library` 同时负责格式化所有对象、直接保存通知历史和处理用户输入，职责会迅速膨胀。让每个对象管理与自己紧密相关的数据和行为。
+
+### 11.2 使用继承表达拥有关系
+
+图书馆拥有图书，不代表图书馆是一种图书。拥有关系使用组合。
+
+### 11.3 校验前修改状态
+
+先确认会员、图书和可借状态全部合法，再同时更新图书与会员。
+
+### 11.4 捕获 Exception 隐藏程序错误
+
+练习中优先捕获 `LibraryError`。直接捕获所有 `Exception` 可能把拼写错误等程序缺陷误当成业务失败。
+
+### 11.5 为通知器判断具体类型
+
+直接调用 `notifier.send()`，保持鸭子类型。不要为每种通知方式增加一个条件分支。
+
+## 十二、验证层级
+
+完成后按以下层级检查：
+
+- 必须修复：语法和运行错误、状态不一致、业务规则遗漏、共享借阅列表、具体类型分支；
+- 建议改进：重复查找、职责混乱、容易误解的结构；
+- 可选优化：非必要类型注解、说明文字差异、输出美化和格式统一。
+
+只有“必须修复”会阻止项目和第三阶段验收。
+
+## 十三、第三阶段知识回顾
+
+- `self` 显式出现在实例方法定义中；
+- `__init__` 负责初始化，创建对象不使用 `new`；
+- 下划线主要表达约定，不是 Java 访问控制的完全替代；
+- property 保持属性语法并执行方法逻辑；
+- `super()` 按 MRO 继续查找实现；
+- 鸭子类型关注对象行为而非声明的共同接口；
+- dataclass 减少数据对象样板代码；
+- 特殊方法让对象参与 Python 标准语法；
+- 组合通常比为了复用而继承更灵活。
+
+## 十四、阶段验收标准
+
+- `practice.py` 正常运行；
+- 正常借还流程状态正确；
+- 主要异常流程均被阻止；
+- 类的职责边界清晰；
+- 能解释项目中继承、组合和鸭子类型分别出现在哪里；
+- 能说明 dataclass 和普通类的选择原因；
+- 能说明 Python 面向对象写法与 Java 的主要差异。
+
+通过后，第三阶段完成，下一阶段开始数据库编程，并逐步把本项目升级为持久化版本。