本章介绍的是什么是封装?了解封装及自有化办法,以及为什么要封装,下面我们学习一下吧!

一 引入

面向对象编程有三大特性:封装、继承、多态,其中最重要的一个特性就是封装。封装指的就是把数据与功能都整合到一起,听起来是不是很熟悉,没错,我们之前所说的”整合“二字其实就是封装的通俗说法。除此之外,针对封装到对象或者类中的属性,我们还可以严格控制对它们的访问,分两步实现:隐藏与开放接口

二 隐藏属性

Python的Class机制采用双下划线开头的方式将属性隐藏起来(设置成私有的),但其实这仅仅只是一种变形操作,类中所有双下滑线开头的属性都会在类定义阶段、检测语法时自动变成“_类名__属性名”的形式:

classFoo: __N=0 # 变形为_Foo__N

def__init__(self): # 定义函数时,会检测函数语法,所以__开头的属性也会变形 self.__x=10 # 变形为self._Foo__x

def__f1(self): # 变形为_Foo__f1 print('__f1 run')

deff2(self): # 定义函数时,会检测函数语法,所以__开头的属性也会变形 self.__f1() #变形为self._Foo__f1()print(Foo.__N) # 报错AttributeError:类Foo没有属性__Nobj = Foo()

print(obbj.__x) # 报错AttributeError:对象obj没有属性__x

这种变形需要注意的问题是:

1、在类外部无法直接访问双下滑线开头的属性,但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Foo._A__N,所以说这种操作并没有严格意义上地限制外部访问,仅仅只是一种语法意义上的变形。

>>> Foo.__dict__

mappingproxy({..., '_Foo__N': 0, ...})>>> obj.__dict__

{'_Foo__x': 10}>>> Foo._Foo__N0>>> obj._Foo__x10>>> obj._Foo__N0

2、在类内部是可以直接访问双下滑线开头的属性的,比如self.__f1(),因为在类定义阶段类内部双下滑线开头的属性统一发生了变形。

>>> obj.f2()

__f1 run

3、变形操作只在类定义阶段发生一次,在类定义之后的赋值操作,不会变形。

>>> Foo.__M=100>>> Foo.__dict__

mappingproxy({..., '__M': 100,...})>>> Foo.__M100>>> obj.__y=20>>> obj.__dict__

{'__y': 20, '_Foo__x': 10}>>> obj.__y20

三 开放接口

定义属性就是为了使用,所以隐藏并不是目的

3.1 隐藏数据属性

将数据隐藏起来就限制了类外部对数据的直接操作,然后类内应该提供相应的接口来允许类外部间接地操作数据,接口之上可以附加额外的逻辑来对数据的操作进行严格地控制

>>> classTeacher:... def__init__(self,name,age): #将名字和年纪都隐藏起来... self.__name=name... self.__age=age... deftell_info(self): #对外提供访问老师信息的接口... print('姓名:%s,年龄:%s' %(self.__name,self.__age))... defset_info(self,name,age): #对外提供设置老师信息的接口,并附加类型检查的逻辑... if not isinstance(name,str):... raise TypeError('姓名必须是字符串类型')... if not isinstance(age,int):... raise TypeError('年龄必须是整型')... self.__name=name... self.__age=age... >>>>>> t=Teacher('lili',18)>>> t.set_info(‘LiLi','19') # 年龄不为整型,抛出异常

Traceback (most recent call last):

File "", line 1, in

File "", line 11, in set_info

TypeError: 年龄必须是整型

>>> t.set_info('LiLi',19) # 名字为字符串类型,年龄为整形,可以正常设置

>>> t.tell_info() # 查看老师的信息

姓名:LiLi,年龄:19

3.2 隐藏函数属性

目的的是为了隔离复杂度,例如ATM程序的取款功能,该功能有很多其他功能组成,比如插卡、身份认证、输入金额、打印小票、取钱等,而对使用者来说,只需要开发取款这个功能接口即可,其余功能我们都可以隐藏起来

>>> classATM:... def__card(self): #插卡... print('插卡')... def__auth(self): #身份认证... print('用户认证')... def__input(self): #输入金额... print('输入取款金额')... def__print_bill(self): #打印小票... print('打印账单')... def__take_money(self): #取钱... print('取款')... defwithdraw(self): #取款功能... self.__card()... self.__auth()... self.__input()... self.__print_bill()... self.__take_money()

...>>> obj=ATM()>>> obj.withdraw()

总结隐藏属性与开放接口,本质就是为了明确地区分内外,类内部可以修改封装内的东西而不影响外部调用者的代码;而类外部只需拿到一个接口,只要接口名、参数不变,则无论设计者如何改变内部实现代码,使用者均无需改变代码。这就提供一个良好的合作基础,只要接口这个基础约定不变,则代码的修改不足为虑。

四 property

BMI指数是用来衡量一个人的体重与身高对健康影响的一个指标,计算公式为

体质指数(BMI)=体重(kg)÷身高^2(m)

EX:70kg÷(1.75×1.75)=22.86

身高或体重是不断变化的,因而每次想查看BMI值都需要通过计算才能得到,但很明显BMI听起来更像是一个特征而非功能,为此Python专门提供了一个装饰器property,可以将类中的函数“伪装成”对象的数据属性,对象在访问该特殊属性时会触发功能的执行,然后将返回值作为本次访问的结果,例如

>>> classPeople:... def__init__(self,name,weight,height):... self.name=name... self.weight=weight... self.height=height... @property... defbmi(self):... return self.weight / (self.height**2)

...>>> obj=People('lili',75,1.85)>>> obj.bmi #触发方法bmi的执行,将obj自动传给self,执行后返回值作为本次引用的结果21.913805697589478

使用property有效地保证了属性访问的一致性。另外property还提供设置和删除属性的功能,如下

>>> classFoo:... def__init__(self,val):... self.__NAME=val #将属性隐藏起来... @property... defname(self):... return self.__NAME... @name.setter... defname(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... defname(self):... raise PermissionError('Can not delete')

...>>> f=Foo('lili')>>> f.name

lili>>> f.name='LiLi' #触发name.setter装饰器对应的函数name(f,’Egon')>>> f.name=123 #触发name.setter对应的的函数name(f,123),抛出异常TypeError>>> del f.name #触发name.deleter对应的函数name(f),抛出异常PermissionError