Python面向对象中的封装详情

来源：脚本之家时间：2022-03-07 14:20:26

一封装的概念

封装其实在我们的生活中处处都是，如电视机，电脑，手机等物品。我们通常只能看到其外部的形状，以及使用他们提供的功能，并不能看到其内部复杂的硬件组成，这些都是封装好的，不能让我们看到，避免我们的一些“特殊”操作，使其不能正常工作。编程源于生活。在python中也有对对象的封装操作，使其对外只提供固定的访问模式，不能访问其内部的私有属性和私有方法。python中的封装，一般指的是对类属性，类方法的封装，即类属性私有化和类方法私有化，具体如下面的小结所讲。

二 _ 和__ 对属性和方法的私有化

1. 单下划线_

当类中的属性和方法以_ 单下划线开头时，即说明这是类的保护变量和保护方法，按照编码约定，是不希望被外部访问的。但如果你要进行访问，也不会报错。

如下：

class A():
    #_ 声明是保护属性和保护方法
    _name = "张三"
    def __init__(self):
        self._age = 23

    def _method(self):
        print("我叫{},今年{}岁".format(self._name, self._age))

if __name__ == "__main__":
    a = A()
    #打印类A的dir
    print(a.__dir__())
    #访问保护变量和保护方法
    print(a._name)
    a._method()

输出结果：

>>>
["_age", "__module__", "_name", "__init__", "_method", "__dict__", "__weakref__", "__doc__", "__repr__", "__hash__", "__str__", "__getattribute__", "__setattr__", "__delattr__", "__lt__", "__le__", "__eq__", "__ne__", "__gt__", "__ge__", "__new__", "__reduce_ex__", "__reduce__", "__subclasshook__", "__init_subclass__", "__format__", "__sizeof__", "__dir__", "__class__"]
张三
我叫张三,今年23岁

可以看出，以_单下划线开头的属性和方法其实在类外部是可以访问的，但是根据约定，当我们看见这样的属性和方法时，不应该在外部对其进行访问。

2. 双下划线__

上面以单下划线开头的属性和方法虽然是保护的，但是在外部还是可以访问的。而当你看到以双下划线__开头的属性和方法时，请记住它们是类的私有属性和私有方法，在类外以及子类中以常规访问类属性类方法的方法是无法访问的,也无法对其进行修改，如下

class B():
    #__ 声明是私有化的
    __name = "张三"

    def __init__(self):
        self.__age = 23
        self.__luange = "python"

    def __method(self):
        #私有方法
        print("我叫{},今年{}岁,我喜欢{}。".format(self.__name, self.__age, self.__luange))

    def fun(self):
        #公有方法
        print("this is a public method")
 
 if __name__ == "__main__":
    b = B()
    #打印类B的dir
    print(b.__dir__())
    #访问类B的私有属性和私有方法
    b.fun()
    print(b.__name, b.__age, b.__luange)
    b.__method()

输出结果：

>>>
["_B__age", "_B__luange", "__module__", "_B__name", "__init__", "_B__method", "fun", "__dict__", "__weakref__", "__doc__", "__repr__", "__hash__", "__str__", "__getattribute__", "__setattr__", "__delattr__", "__lt__", "__le__", "__eq__", "__ne__", "__gt__", "__ge__", "__new__", "__reduce_ex__", "__reduce__", "__subclasshook__", "__init_subclass__", "__format__", "__sizeof__", "__dir__", "__class__"]
this is a public method
Traceback (most recent call last):
File "C:/Users/admin/python-learning/python学习文件/python基础/python类封装.py", line 56, in
print(b.__name, b.__age, b.__luange)
AttributeError: "B" object has no attribute "__name"

从结果可以看出，访问类B的公有方法fun()是正常输出的，但是当我们访问私有属性name时就抛错：类B没有name属性。上面单下划线时，我们打印类A的dir,可以看到类A的name属性和method方法在dir里面是下面这样的

上面我们也打印了类B的私有属性和私有方法，如下：

可以看到私有属性和私有方法都变成了_B__属性和_B__方法的形式，所以我们在上面以__ name或者name的形式去访问是报错的，其实我们如果以类名(). _ 类名__ 属性(实例属性)或者类名. _ 类名__ 属性(类属性)的形式去访问，还是会访问成功的。如下

class B():
    #__ 声明是私有化的
    __name = "张三"

    def __init__(self):
        self.__age = 23
        self.__luange = "python"

    def __method(self):
        #私有方法
        print("我叫{},今年{}岁,我喜欢{}。".format(self.__name, self.__age, self.__luange))

    def fun(self):
        #公有方法
        print("this is a public method")

if __name__ == "__main__":
    b = B()
    #打印类B的dir
    print(b.__dir__())
    #访问类B的私有属性和私有方法
    b.fun()
    print(B._B__name, b._B__age, b._B__luange)
    b._B__method()

结果如下：

>>>
["_B__age", "_B__luange", "__module__", "_B__name", "__init__", "_B__method", "fun", "__dict__", "__weakref__", "__doc__", "__repr__", "__hash__", "__str__", "__getattribute__", "__setattr__", "__delattr__", "__lt__", "__le__", "__eq__", "__ne__", "__gt__", "__ge__", "__new__", "__reduce_ex__", "__reduce__", "__subclasshook__", "__init_subclass__", "__format__", "__sizeof__", "__dir__", "__class__"]
this is a public method
张三 23 python
我叫张三,今年23岁,我喜欢python。

3. 子类中访问父类的私有属性和私有方法

子类无法访问父类的私有属性和私有方法：

class B():
    #__ 声明是私有化的
    __name = "张三"

    def __init__(self):
        self.__age = 23
        self.__luange = "python"

    def __method(self):
        #私有方法
        print("我叫{},今年{}岁,我喜欢{}。".format(self.__name, self.__age, self.__luange))

    def fun(self):
        #公有方法
        print("this is a public method")

class C(B):

    def __init__(self):
        super().__init__()

    def fun1(self):
        #访问父类B的私有属性和私有方法
        print(self.__name, self.__age, self.__luange)
        self.__method()

if __name__ == "__main__":
    c = C()
    c.fun1()

输出结果：

>>>
AttributeError: "C" object has no attribute "_C__name"
AttributeError: "C" object has no attribute "_C__method"

可以看出子类也是无法访问父类的私有属性和私有方法的。

当子类中的的属性和方法与父类的私有属性，私有方法同名时，不会覆盖父类的私有属性和私有方法。

class B():
    #__ 声明是私有化的
    __name = "张三"

    def __init__(self):
        self.__age = 23
        self.__luange = "python"

    def __method(self):
        #私有方法
        print("我叫{},今年{}岁,我喜欢{}。".format(self.__name, self.__age, self.__luange))

    def fun(self):
        #公有方法
        print("this is a public method")

class C(B):
    __name = "李四"
    def __init__(self):
        super().__init__()
        self.__age = 24
        self.__luange = "C++"

    def fun1(self):
        #访问父类B的私有属性和私有方法
        print(self.__name, self.__age, self.__luange)
        self.__method()

    def __method(self):
        #类C的私有方法，与父类方法同名，但不重写父类方法
        print("我叫{},今年{}岁,我喜欢{}。".format(self.__name, self.__age, self.__luange))
        #调用父类的私有方法
        B()._B__method()

if __name__ == "__main__":
    c = C()
    #访问类C的私有方法
    c._C__method()

结果如下：

>>>
我叫李四,今年24岁,我喜欢C++。
我叫张三,今年23岁,我喜欢python。

可以看到，子类C并没有重写父类B的__method()方法。这是为什么呢？我们打印一下B和C的dir，如下：

>>>
["_B__age", "_B__luange", "_C__age", "_C__luange", "fun1",
"_C__method", "__doc__", "_B__name", "_B__method", "_C__name", ...]

可以看到，在类C的dir中，父类B的私有属性和私有方法是以 _B__属性（方法）存在的，二类C自己的私有属性和私有方法是以_C__属性（方法）存在的，即类的私有属性和私有方法会以_类名_属性（方法）的形式存在dir中，所以当子类的属性和方法与父类的私有属性和私有方法同名时，并不会覆盖重写。

三访问及修改类的私有属性和私有方法

类通过对属性和方法的私有化，可以对其起到封装保护作用。但是，当外部需要访问和改变时怎么办呢？就像电视机，电脑也会对外提供固定的接口。
上面，虽然我们可以通过类名(). _ 类名__ 属性(实例属性)或者类名. _ 类名__ 属性(类属性)的形式去访问类的私有属性和私有方法，但是这是违反编程规范的，不支持这么做，就像不会拆开电视机对其操作一样。

正确对类的私有属性和私有方法进行访问修改的一般有两种发方法，如下：

1. 自定义公有方法

class D():
    __name = "张三"

    def __init__(self):
        self.__age = 23
        self.__luange = "python"

    def __method(self):
        print("我叫{},今年{}岁,我喜欢{}。".format(self.__name, self.__age, self.__luange))

    def get_value(self):
        return self.__name, self.__age, self.__luange

    def get_method(self):
        self.__method()

    def set_value(self, name, age, luange):
        self.__name, self.__age, self.__luange = name, age, luange

if __name__ == "__main__":
    d = D()
    #通过get_value方法访问私有属性
    print(d.get_value())
    #通过get_method方法访问私有方法
    print("=" * 30)
    d.get_method()
    #通过set_value方法修改私有属性
    print("="*30)
    print(d.get_value())
    d.set_value("王二麻子", 25, "Linux")
    print(d.get_value())
    d.get_method()

输出结果：

>>>
("张三", 23, "python")
==============================
我叫张三,今年23岁,我喜欢python。
==============================
("张三", 23, "python")
("王二麻子", 25, "Linux")
我叫王二麻子,今年25岁,我喜欢Linux。

可以看到，我们通过自定义的的get_value(),get_method()以及set_value()方法就实现了对私有属性和私有方法的访问和修改。

2. property

property一般有两个作用，如下：

作为装饰器，@property 将类的方法转为只读的类属性property 重新实现一个属性的 getter 和 setter 方法

来看看下面这个E类，如下：

class E():
    __name = "张三"

    def __init__(self):
        self.__age = 23
        self.__luange = "python"

    def __method(self):
        print("我叫{},今年{}岁,我喜欢{}。".format(self.__name, self.__age, self.__luange))

    def get_value(self):
        return self.__name

    def set_value(self, name):
        self.__name = name

    getValue = property(get_value, set_value)

    @property
    def get_method(self):
        self.__method()

if __name__ == "__main__":
    e = E()
    #访问
    print(e.getValue)
    e.get_method
    #修改
    e.getValue = "王二"
    print(e.getValue)

结果：

>>>
张三
我叫张三,今年23岁,我喜欢python。
王二

可以看到，我们将get_value和set_value方法传入property后，类方法就转换成类属性，并赋值给getValue变量。此时e.getValue就是只读，即get_value方法，e.value = ‘王二’ 就是修改，即get_value方法。同一，通过@propert，将get_method方法，变成了属性。

下面property重新实现一个属性的 getter 和 setter 方法，不同于上面的写法，较上面常用。

class E():
    __name = "张三"

    def __init__(self):
        self.__age = 23
        self.__luange = "python"

    def __method(self):
        print("我叫{},今年{}岁,我喜欢{}。".format(self.__name, self.__age, self.__luange))

    @property
    def name(self):
        return self.__name
    @name.setter
    def name(self, name):
        self.__name = name

if __name__ == "__main__":
    e = E()
    #访问
    print(e.name)
    #修改
    print("修改前：", e.name)
    e.name = "隔壁老王"
    print("修改后：", e.name)

输出结果：