全网最适合入门的面向目标编程教程：18 类和目标的 Python 完成-多重承继与 PyQtGraph 串口数据制作曲线图
全网最适合入门的面向目标编程教程：18 类和目标的 Python 完结-多重承继与 PyQtGraph 串口数据制作曲线图
摘要：
本文首要介绍了 Python 中创立自界说类时怎么运用多重承继、菱形承继的概念和易错点，一起解说了怎么运用 PyQtGraph 库对串口接纳的数据进行绘图。
原文链接：
FreakStudio的博客
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文档和代码获取：
可拜访如下链接进行对文档下载：
https://github.com/leezisheng/Doc
本文档首要介绍怎么运用 Python 进行面向目标编程，需求读者对 Python 语法和单片机开发具有根本了解。比较其他解说 Python 面向目标编程的博客或书本而言，本文档愈加具体、侧重于嵌入式上位机运用，以上位机和下位机的常见串口数据收发、数据处理、动态图制作等为运用实例，一起运用 Sourcetrail 代码软件对代码进行可视化阅览便于读者了解。
相关示例代码获取链接如下：https://github.com/leezisheng/Python-OOP-Demo
正文
在 python 中一个类能承继自不止一个父类，这叫做 python 的多重承继，多重承继的语法与单承继相似：
class SubclassName(BaseClass1, BaseClass2, BaseClass3, ...):
pass
当然，子类所承继的一切父类相同也能有自己的父类，这样就能够得到一个承继联系机构图如下图所示：
多重承继最常见的用处便是用于创立包括两组彻底不同行为的目标。例如，规划一个目标用于衔接扫描器并将扫描的文件经过传真发送出去，这一目标或许承继自两个彻底独立的 scanner 和 faxer 目标。
关于 MasterClass 来说，咱们期望它能够具有绘图功用，能够将串口接纳到的传感器数据动态制作曲线，这儿咱们凭借 PyQtGraph 库来完结，PyQtGraph 是纯 Python 图形 GUI 库，它充分运用 PyQt 和 PtSide 的高质量的图形体现水平缓 NumPy 的快速科学核算与处理才能，在数学、科学和工程范畴都有广泛的运用。
PyQtGraph 比较于 matplotlib 愈加适合于数据收集和剖析运用。
咱们运用如下两条句子完结 PyQtGraph 库和其依靠库 PyQt5 的装置：
**pip install pyqtgraph **
**pip install PyQt5 **
pip install numpy
这儿，咱们首要界说一个绘图类及其办法，示例代码如下：
class PlotClass:
_# 绘图类初始化_
def __init__(self,wintitle:str="Basic plotting examples",plottitle:str="Updating plot",width:int=1000,height:int=600):
_# Qt运用实例目标_
self.app = None
_# 窗口目标_
self.win = None
_# 设置窗口标题_
self.title = wintitle
_# 设置窗口尺度_
self.width = width
self.height = height
_# 传感器数据_
self.value = 0
_# 计数变量_
self.__count = 0
_# 传感器数据缓存列表_
self.valuelist = []
_# 绘图曲线_
self.curve = None
_# 图层目标_
self.plotob = None
_# 图层标题_
self.plottitle = plottitle
_# Qt运用和窗口初始化_
self.appinit()
_# 运用程序初始化_
def appinit(self):
_# 创立一个Qt运用，并回来该运用的实例目标_
self.app = pg.mkQApp("Plotting Example")
_# 生成多面板图形_
_# show：(bool) 假如为 True，则在创立小部件后当即显现小部件。_
_# title：(str 或 None)假如指定，则为此小部件设置窗口标题。_
self.win = pg.GraphicsLayoutWidget(show=True, title=self.title)
_# 设置窗口尺度_
self.win.resize(self.width, self.height)
_# 进行窗口大局设置，setConfigOptions一次性装备多项参数_
_# antialias启用抗锯齿，useNumba对图画进行加快_
pg.setConfigOptions(antialias=True, useNumba=True)
_# 增加图层_
self.plotob = self.win.addPlot(title=self.plottitle)
_# 增加曲线_
self.curve = self.plotob.plot(pen='y')
_# 接纳数据_
def GetValue(self,value):
self.value = value
_# 参加数据缓存列表_
self.valuelist.append(value)
_# 更新曲线数据_
def DataUpdate(self):
_# 模仿制作正弦曲线_
_# 计数变量更新_
self.__count = self.__count + 0.1
self.value = np.sin(self.__count)
self.GetValue(self.value)
_# 将数据转化为图形_
self.curve.setData(self.valuelist)
_# 设置守时更新_
def SetUpdate(self,time:int = 100):
_# 创立守时器目标_
timer = QtCore.QTimer()
_# 守时器完毕，触发DataUpdate办法_
timer.timeout.connect(self.DataUpdate)
_# 发动守时器_
timer.start(time)
_# 进入主事情循环并等候_
pg.exec()
if __name__ == '__main__':
_# 创立PlotClass目标，主动完结初始化_
p = PlotClass()
_# 设置守时更新使命_
p.SetUpdate()
这儿，咱们界说了如下特点和办法：
| 特点/办法 | 作用 |
|---|---|
| wintitle | 窗口标题 |
| plottitle | 图层标题 |
| width | 窗口宽度 |
| height | 窗口高度 |
| app | Qt 运用实例目标 |
| win | 窗口目标 |
| value | 传感器数据 |
| __count | 计数变量 |
| valuelist | 传感器数据缓存列表 |
| curve | 绘图曲线 |
| plotob | 图层目标 |
| appinit(self) | 用于 qt 运用程序初始化，增加窗口、曲线和图层 |
| GetValue(self,value) | 用于接纳传感器数据，参加缓存列表 |
| DataUpdate(self) | 用于守时进行曲线更新,这儿模仿制作正弦曲线 |
| SetUpdate(self,time:int = 100) | 设置守时更新使命 |
首要，咱们在__init__和 appinit()中完结初始化操作，包括对类内特点、Qt 运用实例、窗口图层及曲线的初始化：
接着咱们在 SetUpdate 办法中创立守时器目标并设置守时使命，当设置的延时时刻抵达时，调用 DataUpdate 办法，在其间对数据曲线并进行更新，示例中，咱们运用__count 特点每次递加，使得其制作正弦曲线。
一起设置进入主事情循环并等候吗，以使得 Qt 界面坚持显现：
这儿，咱们在主函数中创立目标并发动运转守时改写曲线，如下为成果：
这儿，咱们想要使得 MasterClass 类一起具有串口收发和绘图功用，因而要用到多重承继，MasterClass 类一起承继于 SerialClass 和 PlotClass。经过多重承继，一个子类就能够一起取得多个父类的一切功用。
示例代码如下：
class MasterClass(SerialClass,PlotClass):
_# 类变量：_
_# BUSY_STATE -繁忙状况-0_
_# IDLE_STATE -闲暇状况-1_
BUSY_STATE, IDLE_STATE = (0, 1)
_# 类变量：_
_# START_CMD - 敞开指令 -0_
_# STOP_CMD - 封闭指令 -1_
_# SENDID_CMD - 发送ID指令 -2_
_# SENDVALUE_CMD - 发送数据指令 -3_
START_CMD, STOP_CMD, SENDID_CMD, SENDVALUE_CMD = (0, 1, 2, 3)
_# 类的初始化_
def __init__(self,state:int = IDLE_STATE,port:str = "COM17",wintitle:str="Basic plotting examples",plottitle:str="Updating plot",width:int=1000,height:int=600):
_# 别离调用不同父类的__init__办法_
SerialClass.__init__(self,port)
PlotClass.__init__(self,wintitle,plottitle,width,height)
self.valuequeue = queue.Queue(10)
self.__masterstatue = state
_# 初始化完结的标志量_
self.INIT_FLAG = False
@classmethod
def MasterInfo(cls):
print("Info : "+str(cls))
_# 敞开主机_
def StartMaster(self):
super().OpenSerial()
logging.info("START MASTER :"+self.dev.port)
_# 中止主机_
def StopMaster(self):
super().CloseSerial()
logging.info("CLOSE MASTER :" + self.dev.port)
_# 接纳传感器ID号_
def RecvSensorID(self):
sensorid = super().ReadSerial()
logging.info("MASTER RECIEVE ID : " + str(sensorid))
return sensorid
_# 接纳传感器数据_
def RecvSensorValue(self):
data = super().ReadSerial()
logging.info("MASTER RECIEVE DATA : " + str(data))
self.valuequeue.put(data)
return data
_# 主机发送指令_
def SendSensorCMD(self,cmd):
super().WriteSerial(str(cmd))
logging.info("MASTER SEND CMD : " + str(cmd))
_# 主机回来作业状况-_
def RetMasterStatue(self):
return self.__masterstatue
_# 重写父类的DataUpdate办法_
def DataUpdate(self):
self.SendSensorCMD(self.SENDVALUE_CMD)
self.value = self.RecvSensorValue()
self.WriteSerial("Recv:"+str(self.value))
self.GetValue(self.value)
self.curve.setData(self.valuelist)
if __name__ == "__main__":
_# 初始化目标_
m = MasterClass(state = MasterClass.IDLE_STATE,
port = "COM17",
wintitle = "Basic plotting examples",
plottitle = "Updating plot",
width = 1000,
height = 600)
m.StartMaster()
m.SendSensorCMD(MasterClass.SENDID_CMD)
m.RecvSensorID()
_# 设置守时更新使命_
m.SetUpdate()
咱们能够看到两个父类和子类联系及不同类的特点和办法如下：
首要，咱们运用如下句子标明 MasterClass 承继于 SerialClass 和 PlotClass：
class MasterClass(SerialClass,PlotClass):
接着，咱们在 MasterClass 的初始化办法中别离调用不同父类的__init__办法：
SerialClass.__init__(self,port)
PlotClass.__init__(self,wintitle,plottitle,width,height)
一起咱们在 MasterClass 中重写父类的 DataUpdate 办法，首要发送查询数据指令，接着等候接纳数据，完结数据接纳后发送接纳到的数据并存入数据缓存列表，在设置守时使命后，守时更新曲线。
如下为运转作用，咱们能够看到接纳到数据后正常完结曲线的更新：
在测验过程中，咱们能够看到 Qt 窗口会有无法呼应的状况呈现，这是因为界面主线程是单线程，假如在 UI 主线程中履行耗时操作，例如点击按钮，呼应函数去数据库查询数据，数据量比较大时，查询需求几秒钟乃至几十秒的时刻，假如 UI 主线程一向等候呼应函数回来，阻塞在呼应函数内部，就无法呼应界面的其他音讯或许事情，界面就会卡死，无呼应。这种状况能够运用 Python 的多线程或多进程得以防止，这个状况将在后边讲到。
能够看到，在创立包括两组彻底不同行为的目标的状况下，两个类接口不同，子类彻底能够正常运转，可是假如两个类的接口有堆叠，一起承继就或许形成紊乱。最好的办法便是防止这种状况，从头剖析系统，看看是否能够去掉多重承继联系并用其他的相关或组合规划代替。
一起牢记，尽量不要在子类的初始化办法中手动调用父类目标的初始化办法，会导致导致菱形承继无法被正确处理，尽量运用 Python 内置的 super() 函数，并且为 Python 类规则了规范的办法解析次序 MRO 。运用 super() 函数初始化父类能够保证菱形承继系统中的一起超类只初始化一次。MRO 则能够确认超类之间的初始化次序。
关于多重承继中调用同名办法时的具体状况和调用次序能够检查如下链接：
https://pythonhowto.readthedocs.io/zh-cn/latest/object.html#id29
