Python面向对象封装:私有化机制与Property属性详解
本文深入解析Python中的封装机制,包括通过双下划线实现私有变量与方法的自动变形原理,以及利用property装饰器统一访问接口的技巧。通过类设计者与使用者的视角,展示封装如何隔离变化并提升代码的可维护性与扩展性。
本文详细介绍Python中封装的核心原理及其具体实现方式,旨在帮助开发者深入理解并应用这一面向对象编程的关键概念。
【封装】
封装的核心在于隐藏对象的内部属性和具体实现细节,仅向外部提供有限的公共访问接口。
【好处】
1. 将内部变化与外部隔离;
2. 简化使用方式;
3. 提高代码复用性;
4. 增强系统安全性。
【封装原则】
1. 将不需要对外暴露的内容全部隐藏;
2. 将属性隐藏,并通过公共方法提供访问途径。
私有变量和私有方法
在Python中,可以通过以双下划线开头的命名方式将属性隐藏,从而将其设置为私有状态。
私有变量
#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如下:
1. 类中定义的__x只能在类的内部使用,例如在self.__x中引用的就是变形后的结果。
2. 这种变形主要是针对外部的,在类外部无法通过__x这个原始名称直接访问到该属性。
3. 在子类中定义的__x不会覆盖父类中定义的__x,因为子类中的属性变形为:_子类名__x,而父类中的属性变形为:_父类名__x。这意味着双下划线开头的属性在继承给子类时,子类无法覆盖父类的同名属性。
这种变形机制需要注意以下问题:
1. 这种机制并没有在根本上限制从外部直接访问属性。如果知道了类名和属性名,可以拼接出变形后的名字:_类名__属性,然后就可以访问该属性,例如通过a._A__N进行访问。
2. 变形过程仅在类的定义阶段发生一次,在定义之后进行的赋值操作不会触发变形。
私有方法
#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
封装与扩展性
封装的关键在于明确区分内部实现与外部调用。这使得类的设计者可以修改封装内部的实现逻辑,而不影响外部调用者的代码;而外部使用者只需知道一个接口(函数),只要接口(函数)的名称和参数保持不变,使用者的代码就永远无需更改。这就提供了一个良好的合作基础——或者说,只要接口这个基础约定不变,则内部代码的改变不足为虑。
#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)
>>> r1.tell_area() #使用者调用接口tell_area
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
def tell_area(self): #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
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.tell_area()
400
property属性
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。
@property
@obj.setter
@obj.deleter
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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希望本文所述对大家Python程序设计有所帮助。
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