python面向对象: 封装
引子
从封装本身的意思去理解,封装就好像是拿来一个麻袋,把小猫,小狗,小王八一起装进麻袋,然后把麻袋封上口子,按照这种逻辑看,封装=‘隐藏’,这种理解是相当片面的
先看如何隐藏
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 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 # A._A__N是可以访问到的,即这种操作并不是严格意义上的限制外部访问,仅仅是一种语法意义上的变形
这种自动变形的特点:
- 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
- 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
- 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,即双下划线开头的属性在继承给子类时,子类无法覆盖的
这种变形需要注意的问题是:
- 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
- 变形的过程只在类的定义时发生一次,在定义后的赋值操作,不会变形
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
# 正常情况 class A: def fa(self): print("from A") def test(self): self.fa() class B(A): def fa(self): print("from B") b = B() print(b.test()) # 把fa定义成私有的,即__fa class A: def __fa(self): # 在定义时就变成为__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): print("from B") b = B() print(b.test())
封装不是单纯意义的隐藏
1:封装数据
将数据隐藏起来这不是目的,隐藏起来然后对外提供操作该数据的接口,然后我们可以在接口附加上对该数据操作的限制,一次完成对数据属性操作的严格控制
class Teacher: def __init__(self, name, age): self.__name = name self.__age = age def tell_info(self): print('姓名:%s, 年龄:%s' % (self.__name, self.__age)) def set_info(self, name, age): 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('egon', 18) t.tell_info() t.set_info('egon', 20) t.tell_info()
2:封装方法:目的是隔离复杂度
# 取款是功能,而这个功能有很多功能组成:插卡,密码认证、输入金额、打印账单、取钱 # 对使用者来说,只需要知道取款这个功能即可,其余功能我们都可以隐藏起来,很明显这么做 # 隔离了复杂度,同时也提升了安全性 class ATM: def __card(self): print("插卡") def __auth(self): print("用户认证") def __input(self): print("输入数据") def __print_bill(self): print("打印账单") def __take_money(self): print("取款") def withdraw(self): self.__card() self.__auth() self.__input() self.__print_bill() self.__take_money() a = ATM() a.withdraw()
封装方法的其它举例:
- 电视机本身是一个黑盒子,隐藏了所有细节,但是一定会对外提供了一堆按钮,这些按钮也正是接口的概念,所以说,封装并不是单纯意义的隐藏
- 快门就是傻瓜相机为傻瓜们提供的方法,该方法内部复杂的照相概念都隐藏起来了
提示:在编程语言里,对外提供的接口(接口可理解为一个入口),可以是函数,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
特性(property)
什么是特性property
property是一种特殊的属性,访问它时会执行一段功能(函数)然后返回值
例一:BMI指数(BMI是计算出来的,单很明显它听起来像是一个属性而非方法,如果我们将其做成一个属性,更便于理解)
成人的BMI数值
过轻:低于18.5
正常:18.5-23.9
过重:24-27
肥胖:28-32
非常肥胖, 高于32
体质指数(BMI)=体重(kg)÷身高^2(m)
EX:70kg÷(1.75×1.75)=22.86
class People: def __init__(self, name, weight, height): self.name = name self.weight = weight self.height = height @property def bmi(self): return self.weight / (self.height**2) p1 = People('egon', 75, 1.85) print(p1.bmi)
例二:圆的周长和面积
# # 圆的周长和面积 import math class Circle: def __init__(self, radius): # 圆的半径radius self.radius = radius @property def area(self): return math.pi * self.radius**2 # 计算面积 @property def perimeter(self): return 2*math.pi*self.radius # 计算周长 c = Circle(10) print(c.radius) print(c.area) # 可以向访问数据属性一样去访问area,会触发一个函数的执行,动态计算出一个值 print(c.perimeter)
注意:此时的特性area和perimeter不能被赋值
c.area=3 #为特性area赋值 ''' 抛出异常: AttributeError: can't set attribute '''
为什么要用property
将一个类的函数定义成特性以后,对象再去使用的时候obj.name,根本无法擦觉自己的name是执行了一个函数后计算出来的,这种特性的使用方式遵循了统一访问的原则
除此之外,看下
ps:面向对象的封装有三种方法: 【public】 这种其实就是不封装,是对外公开的 【protected】 这种封装方式对外不公开,单对朋友(friend)或者子类(形象的说法是“儿子”) 【private】 这种封装对谁都不公开
python并没有在语法上把它们三个内建到自己的class机制中,在C++里一般会将所有的所有的数据都设置为私有的,然后提供set和get方法(接口)去设置和获取,在python中通过property方法可以实现
class Foo: def __init__(self, val): self.__NAME=val # 将所有的数据属性都隐藏起来 @property def name(self): return self.__NAME # obj.name访问的是self.__name(这也是真实值的存放位置) @name.setter def name(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 def name(self): raise TypeError('can not delete') f = Foo('egon') print(f.name)
封装与扩展性
封装在于明确区分内外,使得实现者可以修改封装内的东西而不影响外部调用者的代码,而外包使用者只知道一个接口(函数),只要接口(函数)名,参数不变,使用者的代码永远无需改变,这就提供一个良好的合作基础——或者说,只要接口这个基础约定不变,则代码改变不足为虑
lass Room: def __init__(self, name, owner, width, length, hight): self.name = name self.owner = owner self.__width = width self.__length = length self.__hight = hight def tell_area(self): # 对外提供的接口,隐藏内部的实现细节,此时我们想求的是面积 return self.__width * self.__length * self.__hight r1 = Room('卧室', 'egon', 20, 20, 20) print(r1.tell_area()) # 使用者调用接口tell_area