Python面向对象中的封装详情
时间：2022-07-22 10:54:39 | 栏目：Python代码 | 点击：次
一 封装的概念
封装其实在我们的生活中处处都是，如电视机，电脑，手机等物品。我们通常只能看到其外部的形状，以及使用他们提供的功能，并不能看到其内部复杂的硬件组成，这些都是封装好的，不能让我们看到，避免我们的一些“特殊”操作，使其不能正常工作。编程源于生活。在python中也有对对象的封装操作，使其对外只提供固定的访问模式，不能访问其内部的私有属性和私有方法。python中的封装，一般指的是对类属性，类方法的封装，即类属性私有化和类方法私有化，具体如下面的小结所讲。
二 _ 和__ 对属性和方法的私有化
1. 单下划线_
当类中的属性和方法以_ 单下划线开头时，即说明这是类的保护变量和保护方法，按照编码约定，是不希望被外部访问的。但如果你要进行访问，也不会报错。
如下：
class A():
#_ 声明是保护属性和保护方法
_name = '张三'
def __init__(self):
self._age = 23
def _method(self):
print("我叫{},今年{}岁".format(self._name, self._age))
if __name__ == '__main__':
a = A()
#打印类A的dir
print(a.__dir__())
#访问保护变量和保护方法
print(a._name)
a._method()
输出结果：
>>>
['_age', '__module__', '_name', '__init__', '_method', '__dict__', '__weakref__', '__doc__', '__repr__', '__hash__', '__str__', '__getattribute__', '__setattr__', '__delattr__', '__lt__', '__le__', '__eq__', '__ne__', '__gt__', '__ge__', '__new__', '__reduce_ex__', '__reduce__', '__subclasshook__', '__init_subclass__', '__format__', '__sizeof__', '__dir__', '__class__']
张三
我叫张三,今年23岁
可以看出，以_单下划线开头的属性和方法其实在类外部是可以访问的，但是根据约定，当我们看见这样的属性和方法时，不应该在外部对其进行访问。
2. 双下划线__
上面以单下划线开头的属性和方法虽然是保护的，但是在外部还是可以访问的。而当你看到以双下划线__开头的属性和方法时，请记住它们是类的私有属性和私有方法，在类外以及子类中以常规访问类属性类方法的方法是无法访问的,也无法对其进行修改，如下
class B():
#__ 声明是私有化的
__name = '张三'
def __init__(self):
self.__age = 23
self.__luange = 'python'
def __method(self):
#私有方法
print("我叫{},今年{}岁,我喜欢{}。".format(self.__name, self.__age, self.__luange))
def fun(self):
#公有方法
print("this is a public method")
if __name__ == '__main__':
b = B()
#打印类B的dir
print(b.__dir__())
#访问类B的私有属性和私有方法
b.fun()
print(b.__name, b.__age, b.__luange)
b.__method()
输出结果：
>>>
['_B__age', '_B__luange', '__module__', '_B__name', '__init__', '_B__method', 'fun', '__dict__', '__weakref__', '__doc__', '__repr__', '__hash__', '__str__', '__getattribute__', '__setattr__', '__delattr__', '__lt__', '__le__', '__eq__', '__ne__', '__gt__', '__ge__', '__new__', '__reduce_ex__', '__reduce__', '__subclasshook__', '__init_subclass__', '__format__', '__sizeof__', '__dir__', '__class__']
this is a public method
Traceback (most recent call last):
File "C:/Users/admin/python-learning/python学习文件/python基础/python类封装.py", line 56, in <module>
print(b.__name, b.__age, b.__luange)
AttributeError: 'B' object has no attribute '__name'
从结果可以看出，访问类B的公有方法fun()是正常输出的，但是当我们访问私有属性name时就抛错：类B没有name属性。上面单下划线时，我们打印类A的dir,可以看到类A的name属性和method方法在dir里面是下面这样的
上面我们也打印了类B的私有属性和私有方法，如下：
可以看到私有属性和私有方法都变成了_B__属性和_B__方法的形式，所以我们在上面以__ name或者name的形式去访问是报错的，其实我们如果以 类名(). _ 类名__ 属性(实例属性)或者类名. _ 类名__ 属性(类属性)的形式去访问，还是会访问成功的。如下
class B():
#__ 声明是私有化的
__name = '张三'
def __init__(self):
self.__age = 23
self.__luange = 'python'
def __method(self):
#私有方法
print("我叫{},今年{}岁,我喜欢{}。".format(self.__name, self.__age, self.__luange))
def fun(self):
#公有方法
print("this is a public method")
if __name__ == '__main__':
b = B()
#打印类B的dir
print(b.__dir__())
#访问类B的私有属性和私有方法
b.fun()
print(B._B__name, b._B__age, b._B__luange)
b._B__method()
结果如下：
>>>
['_B__age', '_B__luange', '__module__', '_B__name', '__init__', '_B__method', 'fun', '__dict__', '__weakref__', '__doc__', '__repr__', '__hash__', '__str__', '__getattribute__', '__setattr__', '__delattr__', '__lt__', '__le__', '__eq__', '__ne__', '__gt__', '__ge__', '__new__', '__reduce_ex__', '__reduce__', '__subclasshook__', '__init_subclass__', '__format__', '__sizeof__', '__dir__', '__class__']
this is a public method
张三 23 python
我叫张三,今年23岁,我喜欢python。
3. 子类中访问父类的私有属性和私有方法
子类无法访问父类的私有属性和私有方法：
class B():
#__ 声明是私有化的
__name = '张三'
def __init__(self):
self.__age = 23
self.__luange = 'python'
def __method(self):
#私有方法
print("我叫{},今年{}岁,我喜欢{}。".format(self.__name, self.__age, self.__luange))
def fun(self):
#公有方法
print("this is a public method")
class C(B):
def __init__(self):
super().__init__()
def fun1(self):
#访问父类B的私有属性和私有方法
print(self.__name, self.__age, self.__luange)
self.__method()
if __name__ == '__main__':
c = C()
c.fun1()
输出结果：
>>>
AttributeError: 'C' object has no attribute '_C__name'
AttributeError: 'C' object has no attribute '_C__method'
可以看出子类也是无法访问父类的私有属性和私有方法的。
当子类中的的属性和方法与父类的私有属性，私有方法同名时，不会覆盖父类的私有属性和私有方法。
class B():
#__ 声明是私有化的
__name = '张三'
def __init__(self):
self.__age = 23
self.__luange = 'python'
def __method(self):
#私有方法
print("我叫{},今年{}岁,我喜欢{}。".format(self.__name, self.__age, self.__luange))
def fun(self):
#公有方法
print("this is a public method")
class C(B):
__name = '李四'
def __init__(self):
super().__init__()
self.__age = 24
self.__luange = 'C++'
def fun1(self):
#访问父类B的私有属性和私有方法
print(self.__name, self.__age, self.__luange)
self.__method()
def __method(self):
#类C的私有方法，与父类方法同名，但不重写父类方法
print("我叫{},今年{}岁,我喜欢{}。".format(self.__name, self.__age, self.__luange))
#调用父类的私有方法
B()._B__method()
if __name__ == '__main__':
c = C()
#访问类C的私有方法
c._C__method()
结果如下：
>>>
我叫李四,今年24岁,我喜欢C++。
我叫张三,今年23岁,我喜欢python。
可以看到，子类C并没有重写父类B的__method()方法。这是为什么呢？我们打印一下B和C的dir，如下：
>>>
['_B__age', '_B__luange', '_C__age', '_C__luange', 'fun1',
'_C__method', '__doc__', '_B__name', '_B__method', '_C__name', ...]
可以看到，在类C的dir中，父类B的私有属性和私有方法是以 _B__属性（方法）存在的，二类C自己的私有属性和私有方法是以_C__属性（方法）存在的，即类的私有属性和私有方法会以_类名_属性（方法）的形式存在dir中，所以当子类的属性和方法与父类的私有属性和私有方法同名时，并不会覆盖重写。
三 访问及修改类的私有属性和私有方法
类通过对属性和方法的私有化，可以对其起到封装保护作用。但是，当外部需要访问和改变时怎么办呢？就像电视机，电脑也会对外提供固定的接口。
上面，虽然我们可以通过类名(). _ 类名__ 属性(实例属性)或者类名. _ 类名__ 属性(类属性)的形式去访问类的私有属性和私有方法，但是这是违反编程规范的，不支持这么做，就像不会拆开电视机对其操作一样。
正确对类的私有属性和私有方法进行访问修改的一般有两种发方法，如下：
1. 自定义公有方法
class D():
__name = '张三'
def __init__(self):
self.__age = 23
self.__luange = 'python'
def __method(self):
print("我叫{},今年{}岁,我喜欢{}。".format(self.__name, self.__age, self.__luange))
def get_value(self):
return self.__name, self.__age, self.__luange
def get_method(self):
self.__method()
def set_value(self, name, age, luange):
self.__name, self.__age, self.__luange = name, age, luange
if __name__ == '__main__':
d = D()
#通过get_value方法访问私有属性
print(d.get_value())
#通过get_method方法访问私有方法
print('=' * 30)
d.get_method()
#通过set_value方法修改私有属性
print('='*30)
print(d.get_value())
d.set_value('王二麻子', 25, 'Linux')
print(d.get_value())
d.get_method()
输出结果：
>>>
('张三', 23, 'python')
==============================
我叫张三,今年23岁,我喜欢python。
==============================
('张三', 23, 'python')
('王二麻子', 25, 'Linux')
我叫王二麻子,今年25岁,我喜欢Linux。
可以看到，我们通过自定义的的get_value(),get_method()以及set_value()方法就实现了对私有属性和私有方法的访问和修改。
2. property
property一般有两个作用，如下：
- 作为装饰器，@property 将类的方法转为只读的类属性
- property 重新实现一个属性的 getter 和 setter 方法
来看看下面这个E类，如下：
class E():
__name = '张三'
def __init__(self):
self.__age = 23
self.__luange = 'python'
def __method(self):
print("我叫{},今年{}岁,我喜欢{}。".format(self.__name, self.__age, self.__luange))
def get_value(self):
return self.__name
def set_value(self, name):
self.__name = name
getValue = property(get_value, set_value)
@property
def get_method(self):
self.__method()
if __name__ == '__main__':
e = E()
#访问
print(e.getValue)
e.get_method
#修改
e.getValue = '王二'
print(e.getValue)
结果：
>>>
张三
我叫张三,今年23岁,我喜欢python。
王二
可以看到，我们将get_value和set_value方法传入property后，类方法就转换成类属性，并赋值给getValue变量。此时e.getValue就是只读，即get_value方法，e.value = ‘王二’ 就是修改，即get_value方法。同一，通过@propert，将get_method方法，变成了属性。
下面property 重新实现一个属性的 getter 和 setter 方法，不同于上面的写法，较上面常用。
class E():
__name = '张三'
def __init__(self):
self.__age = 23
self.__luange = 'python'
def __method(self):
print("我叫{},今年{}岁,我喜欢{}。".format(self.__name, self.__age, self.__luange))
@property
def name(self):
return self.__name
@name.setter
def name(self, name):
self.__name = name
if __name__ == '__main__':
e = E()
#访问
print(e.name)
#修改
print("修改前：", e.name)
e.name = '隔壁老王'
print("修改后：", e.name)
输出结果：
>>>
张三
修改前： 张三
修改后： 隔壁老王
上面是首先把name方法送给propert装饰器进行装饰，然后调用装饰后的setter方法，即可实现对私有属性进行修改。