python之封装

 

一、什么是封装

在程序设计中，封装（Encapsulation）是对具体对象的一种抽象，即将某些部分隐藏起来，在程序外部看不到，其含义是其他程序无法调用。

要了解封装，离不开“私有化”，就是将类或者是函数中的某些属性限制在某个区域之内，外部无法调用。

二、为什么要封装

封装数据的主要原因是：保护隐私（把不想别人知道的东西封装起来）

封装方法的主要原因是：隔离复杂度（比如：电视机，我们看见的就是一个黑匣子，其实里面有很多电器元件，对于用户来说，我们不需要清楚里面都有些元件，电视机把那些电器元件封装在黑匣子里，提供给用户的只是几个按钮接口，通过按钮就能实现对电视机的操作。）

提示：在编程语言里，对外提供的接口（接口可理解为了一个入口），就是函数，称为接口函数，这与接口的概念还不一样，接口代表一组接口函数的集合体。

三、封装分为两个层面

封装其实分为两个层面，但无论哪种层面的封装，都要对外界提供好访问你内部隐藏内容的接口（接口可以理解为入口，有了这个入口，使用者无需且不能够直接访问到内部隐藏的细节，只能走接口，并且我们可以在接口的实现上附加更多的处理逻辑，从而严格控制使用者的访问）

第一个层面的封装（什么都不用做）：创建类和对象会分别创建二者的名称空间，我们只能用类名.或者obj.的方式去访问里面的名字，这本身就是一种封装。

print(m1.brand) #实例化对象（m1.）
print(motor_vehicle.tag) #类名（motor_vehicle.）
-------------输出结果--------------
春风
fuel oil

注意：对于这一层面的封装（隐藏），类名.和实例名.就是访问隐藏属性的接口

第二个层面的封装：类中把某些属性和方法隐藏起来(或者说定义成私有的)，只在类的内部使用、外部无法访问，或者留下少量接口（函数）供外部访问。

Python中私有化的方法也比较简单，即在准备私有化的属性（包括方法、数据）名字前面加两个下划线即可。

类中所有双下划线开头的名称如_x都会自动变形成：类名__x的形式：

class A:
    __N=0 #类的数据属性就应该是共享的,但是语法上是可以把类的数据属性设置成私有的如__N,会变形为_A__N
    def __init__(self):
        self.__X=10 #变形为self._A__X
    def __foo(self): #变形为_A__foo
        print('from A')
    def bar(self):
        self.__foo() #只有在类内部才可以通过__foo的形式访问到.　

 

这种自动变形的特点：

1、类中定义的__x只能在内部使用，如self.__x，引用的就是变形的结果。

2、这种变形其实正是针对外部的变形，在外部是无法通过__x这个名字访问到的。

3、在子类定义的_x不会覆盖在父类定义的__x，因为子类中变形成了：子类名_x,而父类中变形成了：父类名__x，即双下滑线开头的属性在继承给子类时，子类是无法覆盖的。

注意：对于这一层面的封装（隐藏），我们需要在类中定义一个函数（接口函数）在它内部访问被隐藏的属性，然后外部就可以使用了

这种变形需要注意的问题是：

1、这种机制也并没有真正意义上限制我们从外部直接访问属性，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a._A__N

a = A()
print(a._A__N)
print(a._A__X)
print(A._A__N)
--------输出结果--------
0
10
0

 

2、变形的过程只在类的定义是发生一次,在定义后的赋值操作，不会变形

a = A() #实例化对象a
print(a.__dict__) #打印变形的内容
a.__Y = 20 #新增Y的值，此时加__不会变形
print(a.__dict__) #打印变形的内容
---------输出结果----------
{'_A__X': 10}
{'_A__X': 10, '__Y': 20} #发现后面的Y并没有变形

 

 

3、在继承中，父类如果不想让子类覆盖自己的方法，可以将方法定义为私有的

class A: #这是正常情况
    def fa(self):
        print("from A")
    def test(self):
        self.fa()

class B(A):
    def fa(self):
        print("from B")

b = B()
b.test()
--------输出结果----------
from B

 

看一下把fa被定义成私有的情况：

class A: #把fa定义成私有的，即__fa
    def __fa(self): #在定义时就变形为_A__fa
        print("from A")
    def test(self):
        self.__fa() #只会与自己所在的类为准,即调用_A__fa

class B(A):
    def __fa(self): #b调用的是test，跟这个没关系
        print("from B")

b = B()
b.test()
-------输出结果---------
from A