Python--面向對象之封裝
一、引子
從封裝本身的意思去解釋，封裝好像是拿來一個麻袋，把小貓，小狗，小王八，還有alex一起裝進麻袋，然後吧麻袋封上口子。照這種邏輯看，封裝=‘隱藏’，這種理解是相當片面的
二、先看如何隱藏
在python中用雙下劃線開頭的方式將屬性隱藏起來（設置成私有的）
#其實這僅僅這是一種變形操作且僅僅只在類定義階段發生變形 #類中所有雙下劃線開頭的名稱如__x都會在類定義時自動變形成：_類名__x的形式： class A: __N=0 #類的數據屬性就應該是共享的,但是語法上是可以把類的數據屬性設置成私有的如__N,會變形為_A__N def __init__(self): self.__X=10 #變形為self._A__X def __foo(self): #變形為_A__foo print(‘from A‘) def bar(self): self.__foo() #只有在類內部才可以通過__foo的形式訪問到. #A._A__N是可以訪問到的， #這種，在外部是無法通過__x這個名字訪問到。
這種變形需要註意的問題是：
1.這種機制也並沒有真正意義上相知我們從外部直接訪問屬性，知道了類名和屬性名就可以拼出名字：_類名.__屬性，然後就可以訪問了，如a._A__N，這種操作並不是嚴格意義上的限制外部訪問，僅僅只是一種語法意義上的變形，主要用來限制外部的直接訪問
2.變形的過程只在類的定義時發生一次，在定義後的賦值操作，不會變形
3.在繼承中，父類如果不想讓子類覆蓋自己的方法，可以將方法定義為私有的
#正常情況 >>> class A: ... def fa(self): ... print(‘from A‘) ... def test(self): ... self.fa() ... >>> class B(A): ... def fa(self): ... print(‘from B‘) ... >>> b=B()>>> b.test() from B #把fa定義成私有的，即__fa >>> class A: ... def __fa(self): #在定義時就變形為_A__fa ... print(‘from A‘) ... def test(self): ... self.__fa() #只會與自己所在的類為準,即調用_A__fa ... >>> class B(A): ... def __fa(self): ... print(‘from B‘) ... >>> b=B() >>> b.test() from A
三、封裝不是單純意義的隱藏
1.封裝數據：將數據隱藏起來不是目的。隱藏起來然後對外提供操作該數據的接口，然後我們可以在接口附加上對該數據操作的限制，以此完成對數據屬性操作的嚴格控制。
class Teacher: def __init__(self,name,age): # self.__name=name # self.__age=age self.set_info(name,age) def tell_info(self): print(‘姓名:%s,年齡:%s‘ %(self.__name,self.__age)) def set_info(self,name,age): if not isinstance(name,str): raise TypeError(‘姓名必須是字符串類型‘) if not isinstance(age,int): raise TypeError(‘年齡必須是整型‘) self.__name=name self.__age=age t=Teacher(‘egon‘,18) t.tell_info() t.set_info(‘egon‘,19) t.tell_info()
2.封裝方法：目的是隔離復雜度
封裝方法舉例：
1.你的身體沒有一處不體現著封裝的概念：你的身體把膀胱尿道等等這些尿的功能隱藏了起來，然後為你提供一個尿的接口就可以了，你總不能把膀胱掛在身體外面，上廁所的時候就跟別人炫耀：hi，man，你瞅我的膀胱，看看我是怎麽尿的。
2. 電視機本身是一個黑盒子，隱藏了所有細節，但是一定會對外提供了一堆按鈕，這些按鈕也正是接口的概念，所以說，封裝並不是單純意義的隱藏！！！
3. 快門就是傻瓜相機為傻瓜們提供的方法，該方法將內部復雜的照相功能都隱藏起來了
提示：在編程語言裏，對外提供的接口（接口可理解為了一個入口），可以是函數，稱為接口函數，這與接口的概念還不一樣，接口代表一組接口函數的集合體。
#取款是功能,而這個功能有很多功能組成:插卡、密碼認證、輸入金額、打印賬單、取錢 #對使用者來說,只需要知道取款這個功能即可,其余功能我們都可以隱藏起來,很明顯這麽做 #隔離了復雜度,同時也提升了安全性 class ATM: def __card(self): print(‘插卡‘) def __auth(self): print(‘用戶認證‘) def __input(self): print(‘輸入取款金額‘) def __print_bill(self): print(‘打印賬單‘) def __take_money(self): print(‘取款‘) def withdraw(self): self.__card() self.__auth() self.__input() self.__print_bill() self.__take_money() a=ATM() a.withdraw()
3.了解
python並不會真的阻止你訪問私有的屬性，模塊也遵循這種約定，如果模塊名以單下劃線開頭，那麽from module import * 時不能被導入，但是你from module import _private_module依然是可以導入的
其實很多時候你去調用一個模塊的功能時會遇到單下劃線開頭的(socket._socket,sys._home,sys._clear_type_cache),這些都是私有的，原則上是供內部調用的，作為外部的你，一意孤行也是可以用的，只不過顯得稍微傻逼一點點
python要想與其他編程語言一樣，嚴格控制屬性的訪問權限，只能借助內置方法如__getattr__，詳見面向對象進階
四、特性
什麽是特性property
property是一種特殊的屬性，訪問它時會執行一段功能（函數）然後返回值
例一：BMI指數（bmi是計算而來的，但很明顯它聽起來像是一個屬性而非方法，如果我們將其做成一個屬性，更便於理解）
成人的BMI數值：
過輕：低於18.5 正常：18.5-23.9 過重：24-27 肥胖：28- 非常肥胖, 高於32 體質指數（BMI）=體重（kg）÷身高^2（m） EX：70kg÷（1.75×1.75）=22.86class People: def __init__(self,name,weight,height): self.name=name self.weight=weight self.height=height @property def bmi(self): return self.weight / (self.height**2) p1=People(‘egon‘,75,1.85) print(p1.bmi)
例二：圓的周長和面積
import math class Circle: def __init__(self,radius): #圓的半徑radius self.radius=radius @property def area(self): return math.pi * self.radius**2 #計算面積 @property def perimeter(self): return 2*math.pi*self.radius #計算周長 c=Circle(10) print(c.radius) print(c.area) #可以向訪問數據屬性一樣去訪問area,會觸發一個函數的執行,動態計算出一個值 print(c.perimeter) #同上 ‘‘‘ 輸出結果: 314.1592653589793 62.83185307179586 ‘‘‘ #註意：此時的特性arear和perimeter不能被賦值 c.area=3 #為特性area賦值 ‘‘‘ 拋出異常: AttributeError: can‘t set attribute ‘‘‘
為什麽要用property
講一個類的函數定義成特性以後，對象再去使用的時候obj.name，根本無法察覺自己的name是執行了一個函數後計算出來的，這種特性的使用方式遵循了統一訪問的規則
除此之外，看下
ps：面向對象的封裝有三種方式:
【public】
這種其實就是不封裝,是對外公開的
【protected】
這種封裝方式對外不公開,但對朋友(friend)或者子類(形象的說法是“兒子”,但我不知道為什麽大家 不說“女兒”,就像“parent”本來是“父母”的意思,但中文都是叫“父類”)公開
【private】
這種封裝對誰都不公開
python並沒有在語法上把它們三個內建到自己的class機制中，在C++裏一般會將所有的數據都設置為私有的，然後提供set和get方法（接口）去設置和獲取，在python中通過property方法可以實現
class Foo: def __init__(self,val): self.__NAME=val #將所有的數據屬性都隱藏起來 @property def name(self): return self.__NAME #obj.name訪問的是self.__NAME(這也是真實值的存放位置) @name.setter def name(self,value): if not isinstance(value,str): #在設定值之前進行類型檢查 raise TypeError(‘%s must be str‘ %value) self.__NAME=value #通過類型檢查後,將值value存放到真實的位置self.__NAME @name.deleter def name(self): raise TypeError(‘Can not delete‘) f=Foo(‘egon‘) print(f.name) # f.name=10 #拋出異常‘TypeError: 10 must be str‘ del f.name #拋出異常‘TypeError: Can not delete‘
class Foo: def __init__(self,val): self.__NAME=val #將所有的數據屬性都隱藏起來 def getname(self): return self.__NAME #obj.name訪問的是self.__NAME(這也是真實值的存放位置) def setname(self,value): if not isinstance(value,str): #在設定值之前進行類型檢查 raise TypeError(‘%s must be str‘ %value) self.__NAME=value #通過類型檢查後,將值value存放到真實的位置self.__NAME def delname(self): raise TypeError(‘Can not delete‘) name=property(getname,setname,delname) #不如裝飾器的方式清晰了解：一種property的古老用法
五、封裝與擴展性
封裝在於明確區分內外，使得類實現者可以修改封裝內的東西而不影響外部調用者的代碼；而外部使用用者只知道一個接口(函數)，只要接口（函數）名、參數不變，使用者的代碼永遠無需改變。這就提供一個良好的合作基礎——或者說，只要接口這個基礎約定不變，則代碼改變不足為慮
#類的設計者 class Room: def __init__(self,name,owner,width,length,high): self.name=name self.owner=owner self.__width=width self.__length=length self.__high=high def tell_area(self): #對外提供的接口，隱藏了內部的實現細節，此時我們想求的是面積 return self.__width * self.__length #使用者 >>> r1=Room(‘臥室‘,‘egon‘,20,20,20) >>> r1.tell_area() #使用者調用接口tell_area #類的設計者，輕松的擴展了功能，而類的使用者完全不需要改變自己的代碼 class Room: def __init__(self,name,owner,width,length,high): self.name=name self.owner=owner self.__width=width self.__length=length self.__high=high def tell_area(self): #對外提供的接口，隱藏內部實現，此時我們想求的是體積,內部邏輯變了,只需求修該下列一行就可以很簡答的實現,而且外部調用感知不到,仍然使用該方法，但是功能已經變了 return self.__width * self.__length * self.__high #對於仍然在使用tell_area接口的人來說，根本無需改動自己的代碼，就可以用上新功能 >>> r1.tell_area()View Code
Python--面向對象之封裝