Python封装机制及实现方法

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不光是Python,大多数面向对象编程语言(诸如C++、Java等)都具备3个典型特征,即封装、继承和多态。其中,本节重点讲解Python类的封装特性,继承和多态会在后续章节给大家做详细讲解。简单的理解封装(Encapsulation),即在设计类时,刻意地将一些属性和方法隐藏在类的内部,这样在使用此类时,将无法直接以“类对象.属性名”(或者“类对象.方法名(参数)”)的形式调用这些属性(或方法),而只能用未隐藏的类方法间接操作这些隐藏的属性和方法。就好比使用电脑,我们只需要学会如何使用键盘和鼠标就可以了,不用关心内部是怎么实现的,因为那是生产和设计人员该操心的。

注意,封装绝不是将类中所有的方法都隐藏起来,一定要留一些像键盘、鼠标这样可供外界使用的类方法。

那么,类为什么要进行封装,这样做有什么好处呢?首先,封装机制保证了类内部数据结构的完整性,因为使用类的用户无法直接看到类中的数据结构,只能使用类允许公开的数据,很好地避免了外部对内部数据的影响,提高了程序的可维护性。除此之外,对一个类实现良好的封装,用户只能借助暴露出来的类方法来访问数据,我们只需要在这些暴露的方法中加入适当的控制逻辑,即可轻松实现用户对类中属性或方法的不合理操作。并且,对类进行良好的封装,还可以提高代码的复用性。

Python类如何进行封装?

和其它面向对象的编程语言(如C++、Java)不同,Python类中的变量和函数,不是公有的(类似public属性),就是私有的(类似private),这2种属性的区别如下:

public:公有属性的类变量和类函数,在类的外部、类内部以及子类(后续讲继承特性时会做详细介绍)中,都可以正常访问;

private:私有属性的类变量和类函数,只能在本类内部使用,类的外部以及子类都无法使用。

但是,Python并没有提供public、private这些修饰符。为了实现类的封装,Python采取了下面的方法:

默认情况下,Python类中的变量和方法都是公有(public)的,它们的名称前都没有下划线(_);

如果类中的变量和函数,其名称以双下划线“__”开头,则该变量(函数)为私有变量(私有函数),其属性等同于private。

除此之外,还可以定义以单下划线“_”开头的类属性或者类方法(例如_name、_display(self)),这种类属性和类方法通常被视为私有属性和私有方法,虽然它们也能通过类对象正常访问,但这是一种约定俗称的用法,初学者一定要遵守。

注意,Python类中还有以双下划线开头和结尾的类方法(例如类的构造函数__init__(self)),这些都是Python内部定义的,用于Python内部调用。我们自己定义类属性或者类方法时,不要使用这种格式。

例如,如下程序示范了Python的封装机制:

classCLanguage:defsetname(self,name):iflen(name)3:raiseValueError(名称长度必须大于3!)self.__name=namedefgetname(self):returnself.__name#为name配置setter和getter方法name=property(getname,setname)defsetadd(self,add):ifadd.startswith("


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