Python基础之封装

Posted 2020-10-22 wenjing_cai

　一、什么是封装

　　在程序设计中，封装（Encapsulation）是对具体对象的一种抽象，即将某些部分隐藏起来，在程序外部看不到，其

含义是其他程序无法调用。

　　要了解封装，离不开“私有化”，就是将类或者是函数中的某些属性限制在某个区域之内，外部无法调用。

　　二、为什么要封装

　　封装数据的主要原因是：保护隐私（把不想别人知道的东西封装起来）

　　封装方法的主要原因是：隔离复杂度（比如：电视机，我们看见的就是一个黑匣子，其实里面有很多电器元件，对于

用户来说，我们不需要清楚里面都有些元件，电视机把那些电器元件封装在黑匣子里，提供给用户的只是几个按钮接口，

通过按钮就能实现对电视机的操作。）

　　提示：在编程语言里，对外提供的接口（接口可理解为了一个入口），就是函数，称为接口函数，这与接口的概念还

不一样，接口代表一组接口函数的集合体。

　　三、封装分为两个层面

　　封装其实分为两个层面，但无论哪种层面的封装，都要对外界提供好访问你内部隐藏内容的接口（接口可以理解为入

口，有了这个入口，使用者无需且不能够直接访问到内部隐藏的细节，只能走接口，并且我们可以在接口的实现上附加更

多的处理逻辑，从而严格控制使用者的访问）

　　第一个层面的封装（什么都不用做）：创建类和对象会分别创建二者的名称空间，我们只能用类名.或者obj.的方式去

访问里面的名字，这本身就是一种封装。

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print(m1.brand) #实例化对象（m1.） print(motor_vehicle.tag) #类名（motor_vehicle.） -------------输出结果-------------- 春风 fuel oil

　　注意：对于这一层面的封装（隐藏），类名.和实例名.就是访问隐藏属性的接口

　　第二个层面的封装：类中把某些属性和方法隐藏起来(或者说定义成私有的)，只在类的内部使用、外部无法访问，或

者留下少量接口（函数）供外部访问。

　　Python中私有化的方法也比较简单，即在准备私有化的属性（包括方法、数据）名字前面加两个下划线即可。

　　类中所有双下划线开头的名称如__x都会自动变形成：_类名__x的形式：

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class A:     __N=0 #类的数据属性就应该是共享的,但是语法上是可以把类的数据属性设置成私有的如__N,会变形为_A__N     def __init__(self):         self.__X=10 #变形为self._A__X     def __foo(self): #变形为_A__foo         print(\'from A\')     def bar(self):         self.__foo() #只有在类内部才可以通过__foo的形式访问到.

　　这种自动变形的特点：

　　　　1、类中定义的__x只能在内部使用，如self.__x，引用的就是变形的结果。

　　　　2、这种变形其实正是针对外部的变形，在外部是无法通过__x这个名字访问到的。

　　　　3、在子类定义的__x不会覆盖在父类定义的__x，因为子类中变形成了：_子类名__x,而父类中变形成了：_父

类名__x，即双下滑线开头的属性在继承给子类时，子类是无法覆盖的。

　　注意：对于这一层面的封装（隐藏），我们需要在类中定义一个函数（接口函数）在它内部访问被隐藏的属性，然后

外部就可以使用了

　　这种变形需要注意的问题是：

　　1、这种机制也并没有真正意义上限制我们从外部直接访问属性，知道了类名和属性名就可以拼出名字：_类名__属

性，然后就可以访问了，如a._A__N

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a = A() print(a._A__N) print(a._A__X) print(A._A__N) --------输出结果-------- 0 10 0

　　2、变形的过程只在类的定义是发生一次,在定义后的赋值操作，不会变形

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a = A() #实例化对象a print(a.__dict__) #打印变形的内容 a.__Y = 20 #新增Y的值，此时加__不会变形 print(a.__dict__) #打印变形的内容 ---------输出结果---------- {\'_A__X\': 10} {\'_A__X\': 10, \'__Y\': 20} #发现后面的Y并没有变形

　　3、在继承中，父类如果不想让子类覆盖自己的方法，可以将方法定义为私有的

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class A: #这是正常情况     def fa(self):         print("from A")     def test(self):         self.fa()   class B(A):     def fa(self):         print("from B")   b = B() b.test() --------输出结果---------- from B

　　看一下把fa被定义成私有的情况：

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class A: #把fa定义成私有的，即__fa     def __fa(self): #在定义时就变形为_A__fa         print("from A")     def test(self):         self.__fa() #只会与自己所在的类为准,即调用_A__fa   class B(A):     def __fa(self): #b调用的是test，跟这个没关系         print("from B")   b = B() b.test() -------输出结果--------- from A

　　四、特性（property）

　　1、什么是特性property

　　property是一种特殊的属性，访问它时会执行一段功能（函数）然后返回值（就是一个装饰器）

　　注意：被property装饰的属性会优先于对象的属性被使用，而被propery装饰的属性,分成三种：property、被装饰

的函数名.setter、被装饰的函数名.deleter（都是以装饰器的形式）。

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class room: #定义一个房间的类     def __init__(self,length,width,high):         self.length = length #房间的长         self.width = width #房间的宽         self.high = high #房间的高     @property     def area(self): #求房间的平方的功能         return self.length * self.width #房间的面积就是：长x宽     @property     def perimeter(self): #求房间的周长的功能         return 2 * (self.length + self.width) #公式为：（长 + 宽）x 2     @property     def volume(self): #求房间的体积的功能         return self.length * self.width * self.high #公式为：长 x 宽 x 高   r1 = room(2,3,4) #实例化一个对象r1 print("r1.area：",r1.area) #可以像访问数据属性一样去访问area,会触发一个函数的执行,动态计算出一个值 print("r1.perimeter：",r1.perimeter) #同上，就不用像调用绑定方法一样，还得加括号，才能运行 print("r1.volume：",r1.volume) #同上，就像是把运算过程封装到一个函数内部，我们不管过程，只要有结果就行 ------------输出结果--------------- r1.area： 6 r1.perimeter： 10 r1.volume： 24

 　　注意：此时的特性arear、perimeter和volume不能被赋值。

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r1.area = 8 #为特性area赋值 r1.perimeter = 14 #为特性perimeter赋值 r1.volume = 24 #为特性volume赋值 \'\'\' 抛出异常：     r1.area = 8 #第一个就抛异常了，后面的也一样 AttributeError: can\'t set attribute   \'\'\'

2、为什么要用property

　　将一个类的函数定义成特性以后，对象再去使用的时候obj.name,根本无法察觉自己的name是执行了一个函数然后

计算出来的，这种特性的使用方式遵循了统一访问的原则。

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class people: #定义一个人的类     def __init__(self,name,sex):         self.name = name         self.sex = sex #p1.sex = "male",遇到property，优先用property       @property #查看sex的值     def sex(self):         return self.__sex #返回正真存值的地方       @sex.setter #修改sex的值     def sex(self,value):         if not isinstance(value,str): #在设定值之前进行类型检查             raise TypeError("性别必须是字符串类型") #不是str类型时，主动抛出异常         self.__sex = value #类型正确的时候，直接修改__sex的值，这是值正真存放的地方             #这里sex前加"__",对sex变形，隐藏。       @sex.deleter #删除sex     def sex(self):         del self.__sex   p1 = people("egon","male") #实例化对象p1 print(p1.sex) #查看p1的sex，此时要注意self.sex的优先级 p1.sex = "female" #修改sex的值 print(p1.sex) #查看修改后p1的sex print(p1.__dict__) #查看p1的名称空间，此时里面有sex del p1.sex #删除p1的sex print(p1.__dict__) #查看p1的名称空间，此时发现里面已经没有sex了 -------------------输出结果-------------------- male female {\'name\': \'egon\', \'_people__sex\': \'female\'} {\'name\': \'egon\'}

　　python并没有在语法上把它们三个内建到自己的class机制中，在C++里一般会将所有的所有的数据都设置为私有的

，然后提供set和get方法（接口）去设置和获取，在python中通过property方法可以实现。

　　五、封装与扩展性

　　封装在于明确区分内外，使得类实现者可以修改封装内的东西而不影响外部调用者的代码；而外部使用用者只知道一

个接口(函数)，只要接口（函数）名、参数不变，使用者的代码永远无需改变。这就提供一个良好的合作基础——或者说

，只要接口这个基础约定不变，则代码改变不足为虑。 

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#类的设计者 class room: #定义一个房间的类     def __init__(self,name,owner,length,width,high):         self.name = name         self.owner = owner         self.__length = length #房间的长         self.__width = width #房间的宽         self.__high = high #房间的高     @property     def area(self): #求房间的平方的功能         return self.__length * self.__width #对外提供的接口，隐藏了内部的实现细节，\\                                             # 此时我们想求的是房间的面积就是：长x宽

　　实例化对象通过接口，调用相关属性得到想要的值：

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#类的使用者 r1 = room("客厅","michael",20,30,9) #实例化一个对象r1 print(r1.area) #通过接口使用（area），使用者得到了客厅的面积 -------------输出结果-------------- 600 #得到了客厅的面积

　　扩展原有的代码，使功能增加：

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#类的设计者，轻松的扩展了功能，而类的使用者完全不需要改变自己的代码 class room: #定义一个房间的类     def __init__(self,name,owner,length,width,high):         self.name = name #房间名         self.owner = owner #房子的主人         self.__length = length #房间的长         self.__width = width #房间的宽         self.__high = high #房间的高     @property     def area(self): #对外提供的接口，隐藏内部实现         return self.__length * self.__width,\\                self.__length * self.__width * self.__high #此时我们增加了求体积,         # 内部逻辑变了,只需增加这行代码就能简单实现,而且外部调用感知不到,仍然使         # 用该方法，但是功能已经增加了

　　对于类的使用者，仍然在调用area接口的人来说，根本无需改动自己的代码，就可以用上新功能：

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#类的使用者 r1 = room("客厅","michael",20,30,9) #实例化一个对象r1 print(r1.area) #通过接口使用（area），使用者得到了客厅的面积 --------------输出结果--------------- (600, 5400) #得到了新增的功能的值

 

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