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Python类特性之封装

Python编程 彭东稳 233次浏览 已收录 0个评论

数据封装

面向对象编程的一个重要特点就是数据封装,比如Student类:

上面的Student类中,每个实例就拥有各自的name和score这些数据。我们可以通过函数来访问这些数据,比如打印一个学生的成绩:

但是,既然Student实例本身就拥有这些数据,要访问这些数据,就没有必要从外面的函数去访问,可以直接在Student类的内部定义访问数据的函数,这样,就把“数据”给封装起来了。这些封装数据的函数是和Student类本身是关联起来的,我们称之为类的方法:

要定义一个方法,除了第一个参数是self外,其他和普通函数一样。要调用一个方法,只需要在实例变量上直接调用,除了self不用传递,其他参数正常传入:

这样一来,我们从外部看Student类,就只需要知道,创建实例需要给出name和score,而如何打印,都是在Student类的内部定义的,这些数据和逻辑被“封装”起来了,调用很容易,但却不用知道内部实现的细节。

封装的另一个好处是可以给Student类增加新的方法,比如g_grade:

同样的,g_grade方法可以直接在实例变量上调用,不需要知道内部实现细节:

访问限制

在类内部,可以有属性和方法,而外部代码可以通过直接调用实例变量的方法来操作数据,这样,就隐藏了内部的复杂逻辑。

但是,从前面Student类的定义来看,外部代码还是可以自由地修改一个实例的name、score属性:

如果要让内部属性(类属性和实例属性)不被外部访问,可以把属性的名称前加上两个下划线__,在Python中,实例的变量名如果以__开头,就变成了一个私有变量(private),私有变量只有内部可以访问,无论是类方法,还是实例方法,但外部不能访问,所以,我们把Student类改一改:

改完后,对于外部代码来说,没什么变动,但是已经无法从外部访问实例变量.__name实例变量.__score了:

这样就确保了外部代码不能随意修改对象内部的状态,这样通过访问限制的保护,代码更加健壮。

而访问数据直接通过封装过的方法调用访问,如下:

如果说我想像访问属性一样正常访问私有属性,可以通过内置@property装饰器来装饰score方法(可以help(property)一下看看),如下:

然后就可以以属性方式访问score变量:

此时就不能以方法的方式访问了:

如果又要允许外部代码修改score怎么办?可以再给Student类增加set_score方法:

然后就可以调用函数来修改这个变量了:

这样大费周章之后,通过方法来修改参数,就可以对参数做检查,避免传入无效的参数:

同正常访问私有属性那样,修改和删除私有属性可以基于@property装饰器进行装饰,如下:

这里对于删除予以拒绝,然后调用一下相关方法:

需要注意的是,在Python中,变量名类似__xxx__的,也就是以双下划线开头,并且以双下划线结尾的,是特殊变量,特殊变量是可以直接访问的,不是private变量,所以,不能用__name____score__这样的变量名。

有些时候,你会看到以一个下划线开头的实例变量名,比如_name,这样的实例变量外部是可以访问的,但是,按照约定俗成的规定,当你看到这样的变量时,意思就是,“虽然我可以被访问,但是,请把我视为私有变量,不要随意访问”。

双下划线开头的实例变量是不是一定不能从外部访问呢?其实也不是。不能直接访问__name是因为Python解释器对外把__name变量改成了_Student__name,所以,仍然可以通过_Student__name来访问__name变量:

但是强烈建议你不要这么干,因为不同版本的Python解释器可能会把__name改成不同的变量名,可以通过__dict__改查看相关变量:

总的来说就是,Python本身没有任何机制阻止你干坏事,一切全靠自觉。

最后注意下面的这种错误写法:

表面上看,外部代码“成功”地设置了__name变量,但实际上这个__name变量和class内部的__name变量不是一个变量!内部的__name变量已经被Python解释器自动改成了_Student__name,而外部代码给bart新增了一个__name变量。不信试试:

完结。。。


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