Python封装及实现方法

什么是封装？

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。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。

封装的好处是什么？

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。
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。
对类进行良好的封装，还可以提高代码的复用性。

Python 类如何封装？

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：

1. public：公有属性的类变量和类函数，在类的外部、类内部以及子类中，都可以正常访问；
2. 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。

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。

例如，如下程序示范了 Python 的封装机制：

class Students:
    def set_name(self, name):
        if len(name) < 3:
            raise ValueError('名称长度必须大于3！')
        self.__name = name

    def get_name(self):
        return self.__name

    name = property(get_name, set_name) # 为 name 配置 setter 和 getter 方法

    def set_add(self, add):
        if add.startswith("http://"):
            self.__add = add
        else:
            raise ValueError('地址必须以 http:// 开头')

    def get_add(self):
        return self.__add

    add = property(get_add, set_add) # 为 add 配置 setter 和 getter 方法

    # 定义个私有方法
    def __display(self):
        print(self.__name, self.__add)

student = Students()
student.name = "大切切"
student.add = "http://www.cnblogs.com/bigcarcar"
print(student.name)
print(student.add)

###运行结果
大切切
http://www.cnblogs.com/bigcarcar

上面程序中，Students 将 name 和 add 属性都隐藏了起来，但同时也提供了可操作它们的“窗口”，也就是各自的 setter 和 getter 方法，这些方法都是公有（public）的。
通过此程序的运行逻辑不难看出，通过对 Students 类进行良好的封装，使得用户仅能通过暴露的 setter() 和 getter() 方法操作 name 和 add 属性，而通过对 setname() 和 setadd() 方法进行适当的设计，可以避免用户对类中属性的不合理操作，从而提高了类的可维护性和安全性。

其中__display()为该类私有(private)方法，且该类没有提供操作该私有方法的“窗口”，因此我们无法在类的外部使用它。如下调用 __display() 方法是不可行的

student.__display() # 发起调用
### 返回报错
Traceback (most recent call last):
  File "tests.py", line 68, in <module>
    student.__display()
AttributeError: 'Students' object has no attribute '__display'

封装原理详解

事实上，Python 封装特性的实现纯属“投机取巧”，之所以类对象无法直接调用以双下划线开头命名的类属性和类方法，是因为其底层实现时，Python 偷偷改变了它们的名称。

事实上，对于以双下划线开头命名的类属性或类方法，Python 在底层实现时，将它们的名称都偷偷改成了 "_类名__属性（方法）名" 的格式。

### 用下列方式可以访问到类中的私有属性
student._Students__display()
print(student._Students__name)
print(student._Students__add)

### 运行结果：
大切切 http://www.cnblogs.com/bigcarcar
大切切
http://www.cnblogs.com/bigcarcar

甚至于，我们还可以通过这种方式修改 student 对象的私有属性，例如：

### 修改对象私有属性
student._Students__name = '麻花藤'
student._Students__add = 'www.qq.com'
print(student._Students__name)
print(student._Students__add)

### 运行结果：
麻花藤
www.qq.com