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Python封装

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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 <module>
    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：

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：

>>>
张三
修改前： 张三
修改后： 隔壁老王

上面是首先把name方法送给propert装饰器进行装饰，然后调用装饰后的setter方法，即可实现对私有属性进行修改。

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