Python封装

Posted 2020-11-17 一只小小寄居蟹

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。

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，提供给用户是一个遥控器，

通过遥控器就能实现对电视机的操作。）

python私有化

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：

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.　　



print(A.__dict__)
# {\'__module__\': \'__main__\', \'_A__N\': 0, \'__init__\': <function A.__init__ at 0x00000000126B0E18>, 
#  \'_A__foo\': <function A.__foo at 0x00000000126B0EA0>, 
# \'bar\': <function A.bar at 0x00000000126B0F28>, 
# \'__dict__\': <attribute \'__dict__\' of \'A\' objects>, \'__weakref__\': 
# <attribute \'__weakref__\' of \'A\' objects>, \'__doc__\': None}

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。

 

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

      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

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

a = A()
print(a._A__N)  # 0
print(a._A__X)  # 10
print(A._A__N)  # 0
a.__N = 15 # 新增N的值，此时加__不会变形
print(a.__dict__) # 发现后面的N并没有变形
#{\'_A__X\': 10, \'__N\': 15}

　　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

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


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

　

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）。

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。

r1.area = 10 #为特性area赋值
r1.perimeter = 15 #为特性perimeter赋值
r1.volume = 24 #为特性volume赋值
\'\'\'
抛出异常：
    r1.area = 10 #第一个就抛异常了，后面的也一样
AttributeError: can\'t set attribute

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

除此之外，看下

ps：面向对象的封装有三种方式:
【public】
这种其实就是不封装,是对外公开的
【protected】
这种封装方式对外不公开,但对朋友(friend)或者子类(形象的说法是“儿子”,但我不知道为什么大家 不说“女儿”,就像“parent”本来是“父母”的意思,但中文都是叫“父类”)公开
【private】
这种封装对谁都不公开

 

class Foo:
    def __init__(self,val):
        self.__NAME=val #将所有的数据属性都隐藏起来

    @property
    def name(self):
        return self.__NAME #obj.name访问的是self.__NAME(这也是真实值的存放位置)

    @name.setter
    def name(self,value):
        if not isinstance(value,str):  #在设定值之前进行类型检查
            raise TypeError(\'%s must be str\' %value)
        self.__NAME=value #通过类型检查后,将值value存放到真实的位置self.__NAME

    @name.deleter
    def name(self):
        raise TypeError(\'Can not delete\')

f=Foo(\'egon\')
print(f.name)  # egon
f.name = \'alex\'  # 修改属性name = \'alex\'
print(f.name)
# f.name=10 # 抛出异常\'TypeError: 10 must be str\'
del f.name  # 抛出异常\'TypeError: Can not delete\'

　　

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。

#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): #求房间面积的功能
        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




# 类的使用者
# 实例化对象通过接口，调用相关属性得到想要的值：
r1 = room("客厅","egon",100,50,50) #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--------------
# 5000 #得到了客厅的面积

　扩展原有的代码，使功能增加：　

　　

#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：
#类的使用者
r1 = room("客厅","alex",10,30,10) #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---------------
# (300, 3000) #得到了新增的功能的值

参考资料

https://www.cnblogs.com/Michael--chen/p/6740455.html