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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：
- 从业务职责中识别类；
- 使用 dataclass 定义数据对象；
- 使用普通类组织业务操作；
- 使用组合建立对象关系；
- 使用 property 和特殊方法提供清晰接口；
- 使用自定义异常表达业务失败；
- 使用鸭子类型接入通知能力；
- 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：
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：
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：
class LibraryError(Exception):
pass
具体异常继承它：
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：
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：
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：
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：
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：
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：
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：
- 业务异常；
Book；Member；- 通知器；
Library数据结构；- 添加与注册；
- 内部查找；
- 借书；
- 还书；
- 可借查询；
- 正常流程；
- 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：
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。