面向对象三大特性之封装

Posted 2020-10-26 lioushell

1、定义

【封装】

         隐藏对象的属性和实现细节，仅对外提供公共访问方式。

广义上的封装 : 属于一个类的静态和动态属性 总是出现在一个类中
             使用时永远用类名或者对象名调用
狭义上的封装 : 就是把变量\\方法私有化,在类的外部以及子类中不能直接使用了

【好处】 

1. 将变化隔离； 

2. 便于使用；

3. 提高复用性； 

4. 提高安全性；

【封装原则】

      1. 将不需要对外提供的内容都隐藏起来；

      2. 把属性都隐藏，提供公共方法对其访问。

2、私有变量和私有方法

1)、私有变量

在python中用双下划线开头的方式将属性隐藏起来（设置成私有的）

#其实这仅仅这是一种变形操作
#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.

#A._A__N是可以访问到的，即这种操作并不是严格意义上的限制外部访问，仅仅只是一种语法意义上的变形

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内部生效,在定义后的赋值操作，不会变形

 

2)、私有方法

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

#正常情况
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定义成私有的，即__fa
class A:
    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):
        print(\'from B\')


b=B()
b.test()    #from A

3、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:
    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): #对外提供的接口，隐藏了内部的实现细节，此时我们想求的是面积
        return self.__width * self.__length

#使用者
r1=Room(\'卧室\',\'egon\',20,20,20)
print(r1.tell_area()) #使用者调用接口tell_area
# #结果： 400


#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:
    def __init__(self,name,owner,width,length,high):
        self.name=name
        self.owner=owner
        self.__width=width
        self.__length=length
        self.__high=high
    #对外提供的接口，隐藏内部实现，此时我们想求的是体积,内部逻辑变了,只需求修该下列一行就可以很简答的实现,
    #而且外部调用感知不到,仍然使用该方法，但是功能已经变了    
    def tell_area(self): 
        return self.__width * self.__length * self.__high


#对于仍然在使用tell_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
r1=Room(\'卧室\',\'egon\',20,20,20)   #使用者
print(r1.tell_area())
#结果： 8000

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 4、property属性

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

例一：BMI指数（bmi是计算而来的，但很明显它听起来像是一个属性而非方法，如果我们将其做成一个属性，更便于理解）

成人的BMI数值：
过轻：低于18.5
正常：18.5-23.9
过重：24-27
肥胖：28-32
非常肥胖, 高于32
　　体质指数（BMI）=体重（kg）÷身高^2（m）
　　EX：70kg÷（1.75×1.75）=22.86

例一

class 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)   #21.913805697589478

View Code

import math
class Circle:
    def __init__(self,radius): #圆的半径radius
        self.radius=radius

    @property
    def area(self):
        return math.pi * self.radius**2 #计算面积

    @property
    def perimeter(self):
        return 2*math.pi*self.radius #计算周长

c=Circle(10)
print(c.radius)     #10
print(c.area) #可以向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(c.perimeter) #同上
\'\'\'
输出结果:
314.1592653589793
62.83185307179586
\'\'\'

例二：圆的周长和面积

#注意：此时的特性area和perimeter不能被赋值
c.area=3 #为特性area赋值
\'\'\'
抛出异常:
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

 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

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)
# f.name=10 #抛出异常\'TypeError: 10 must be str\'
del f.name #抛出异常\'TypeError: Can not delete\'

一个静态属性property本质就是实现了get，set，delete三种方法

class Foo:
    @property
    def AAA(self):
        print(\'get的时候运行我啊\')

    @AAA.setter
    def AAA(self,value):
        print(\'set的时候运行我啊\')

    @AAA.deleter
    def AAA(self):
        print(\'delete的时候运行我啊\')

#只有在属性AAA定义property后才能定义AAA.setter,AAA.deleter
f1=Foo()
f1.AAA          #get的时候运行我啊
f1.AAA=\'aaa\'    #set的时候运行我啊
del f1.AAA      #delete的时候运行我啊

View Code

class Foo:
    def get_AAA(self):
        print(\'get的时候运行我啊\')

    def set_AAA(self,value):
        print(\'set的时候运行我啊\')

    def delete_AAA(self):
        print(\'delete的时候运行我啊\')
    AAA=property(get_AAA,set_AAA,delete_AAA) #内置property三个参数与get,set,delete一一对应

f1=Foo()
f1.AAA          #get的时候运行我啊
f1.AAA=\'aaa\'    #set的时候运行我啊
del f1.AAA      #delete的时候运行我啊

View Code

怎么用？

class Goods:
    
    def __init__(self):
        # 原价
        self.original_price = 100
        # 折扣
        self.discount = 0.8

    @property
    def price(self):
        # 实际价格 = 原价 * 折扣
        new_price = self.original_price * self.discount
        return new_price

    @price.setter
    def price(self, value):
        self.original_price = value

    @price.deleter
    def price(self):
        del self.original_price


obj = Goods()
obj.price         # 获取商品价格
obj.price = 200   # 修改商品原价
print(obj.price)  # 结果：160.0   
del obj.price     # 删除商品原价

5、classmethod

class Classmethod_Demo():
    role = \'dog\'

    @classmethod
    def func(cls):
        print(cls.role)

Classmethod_Demo.func() #dog

6、staticmethod

class Staticmethod_Demo():
    role = \'dog\'

    @staticmethod
    def func():
        print("当普通方法用")

Staticmethod_Demo.func()    #当普通方法用