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本文档主要介绍如何使用 Python 进行面向对象编程，需要读者对 Python 语法和单片机开发具有基本了解。相比其他讲解 Python 面向对象编程的博客或书籍而言，本文档更加详细、侧重于嵌入式上位机应用，以上位机和下位机的常见串口数据收发、数据处理、动态图绘制等为应用实例，同时使用 Sourcetrail 代码软件对代码进行可视化阅读便于读者理解。

相关示例代码获取链接如下：https://github.com/leezisheng/Python-OOP-Demo

正文

可以通过三方扩展库来使用类似接口的功能，一般都使用 Zope.interface。zope.interface 由 Zope 开发，但作为单独的 Python 包发布。Zope.interface 可以帮助声明存在哪些接口，是由哪些对象提供的，以及如何查询这些信息。

Zope.interface 模块可以用来定义接口，并使用 @implementer 装饰器来标记实现了接口的类，它可以显式声明实现了该接口的 DateProcessClass 类。该模块还提供了 verifyObject 和 verifyClass 函数来检查类或对象是否符合接口规范。同时 verifyObject 和 verifyClass 函数可以用于编写测试函数，配合 pytest、nose 或其他测试框架运行，它将验证创建的对象/具体类是否符合接口。

我们需要使用 pip 方法安装相关扩展库：pip install zope.interface。

示例代码如下：

_# 导入接口相关的第三方拓展库_
from zope.interface import Interface
from zope.interface.declarations import implementer

_# 定义接口_
class DateProcessInterface(Interface):
    def __init__(self, DateList: List[int], FilterLength: int):
        '''
        初始化方法
        :param DateList: 数据列表
        :param FilterLength: 对多少个点做数据滤波
        '''
        pass

    def DateFilter(self) -> List:
        '''
        抽象方法，数据滤波
        :return: List
        '''
        pass

    def DateCalMax(self) -> int:
        '''
        抽象方法，计算数据最大值
        :return: int
        '''
        pass

    def DateCalMin(self) -> int:
        '''
        抽象方法，计算最小值
        :return: int
        '''
        pass

_# 使用具体类继承接口_
@implementer(DateProcessInterface)
class DateProcessClass():
    def __init__(self, DateList: List[int], FilterLength: int):
        self.DateList = DateList
        self.FilterLength = FilterLength
        self.TempList = [0] * (self.FilterLength)

    def DateFilter(self) -> List:
        _# 遍历DateList_
        for index, value in enumerate(self.DateList):
            _# 把每个值都当成传入的新的传感器的值_
            NowValue = value
            _# 表示列表求和的变量_
            sum = 0
            for i in range(self.FilterLength - 1):
                _# 实现列表的移位操作_
                self.TempList[i] = self.TempList[i + 1]
                _# 实现列表求和_
                sum += self.TempList[i]
            self.TempList[self.FilterLength - 1] = NowValue
            sum += self.TempList[self.FilterLength - 1]
            _# 求平均值_
            average = sum / self.FilterLength
            _# 将计算得到的平均值替换原始值_
            self.DateList[index] = average
        _# 计算完成后将TempList中元素清零_
        self.TempList = [0] * (self.FilterLength)
        return self.DateList

    def DateCalMax(self) -> int:
        max_value = max(self.DateList)
        return int(max_value)

    def DateCalMin(self) -> int:
        min_value = min(self.DateList)
        return int(min_value)

print(type(DateProcessInterface))
print(type(DateProcessClass), DateProcessClass.__bases__)


if __name__ == '__main__':
    _# 创建l的索引列表，主要提供给plot函数作为x轴坐标_
    index = [x for x in range(0, 100)]
    _# 生成一个正弦序列_
    originalsignal = [math.sin(x) * 10 for x in range(0, 100)]
    _# 生成随机数序列，模拟噪声_
    noise = [random.uniform(0, 5) for x in range(0, 100)]
    _# 将两个列表中的元素相加_
    signal = [x + y for x, y in zip(originalsignal, noise)]
    _# 创建DateProcessClass类，传入signal.copy()_
    _# 通过创建signal的拷贝序列，从而不改变l的原始数据_
    s = DateProcessClass(signal.copy(), 10)
    print(type(s))
    _# 进行数据滤波_
    filtersignal = s.DateFilter()
    _# 曲线绘图_
    plt.plot(index, signal, 'b')
    plt.plot(index, filtersignal, 'r')
    _# 显示图像_
    plt.show()
    _# 打印信号最大值_
    print("Signal Max value:", s.DateCalMax())
    _# 打印信号最小值_
    print("Signal Min value:", s.DateCalMin())
    _# 打印接口和具体类的关系_
    print(issubclass(DateProcessClass, DateProcessInterface))
    print(isinstance(DateProcessClass, DateProcessInterface))

运行结果如下：

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