【python】如何实现封装 和 底层原理

一、python的封装

和其它面向对象的编程语言（如 C++、Java）不同，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：

• 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（后续讲继承特性时会做详细介绍）中，都可以正常访问；
• 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。

但是，Python 并没有提供 public、private 这些修饰符。为了实现类的封装，Python 采取了下面的方法：

• 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。

注意，Python 类中还有以双下划线开头和结尾的类方法（例如类的构造函数__init__(self)），这些都是 Python 内部定义的，用于 Python 内部调用。我们自己定义类属性或者类方法时，不要使用这种格式。

 

举例说明：

class CLanguage :
    def setname(self, name):
        if len(name) < 3:
            raise ValueError('名称长度必须大于3！')
        self.__name = name
    def getname(self):
        return self.__name
    #为 name 配置 setter 和 getter 方法
    name = property(getname, setname)
    def setadd(self, add):
        if add.startswith("http://"):
            self.__add = add
        else:
            raise ValueError('地址必须以 http:// 开头') 
    def getadd(self):
        return self.__add
   
    #为 add 配置 setter 和 getter 方法
    add = property(getadd, setadd)
    #定义个私有方法
    def __display(self):
        print(self.__name,self.__add)
clang = CLanguage()
clang.name = "C语言中文网"
clang.add = "http://c.biancheng.net"
print(clang.name)
print(clang.add)

上面程序中，CLanguage 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。
不仅如此，以 add 属性的 setadd() 方法为例，通过在该方法内部添加控制逻辑，即通过调用 startswith() 方法，控制用户输入的地址必须以“http://”开头，否则程序将会执行 raise 语句抛出 ValueError 异常。

 

 

二、python封装的底层原理

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。
前面章节中，我们定义了一个 CLanguage 类，定义如下：

class CLanguage :
    def setname(self, name):
        if len(name) < 3:
            raise ValueError('名称长度必须大于3！')
        self.__name = name
    def getname(self):
        return self.__name
    #为 name 配置 setter 和 getter 方法
    name = property(getname, setname)
    def setadd(self, add):
        if add.startswith("http://"):
            self.__add = add
        else:
            raise ValueError('地址必须以 http:// 开头')
    def getadd(self):
        return self.__add
  
    #为 add 配置 setter 和 getter 方法
    add = property(getadd, setadd)
    #定义个私有方法
    def __display(self):
        print(self.__name,self.__add)

那么，是不是类似 display() 这种的私有方法，真的没有方法调用吗？如果你深入了解 Python 封装机制的底层实现原理，就可以调用它。

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。

就以 CLanguage 类中的 __display() 为例，Python 在底层将其方法名偷偷改成了“_CLanguage__display()”。例如，在 CLanguage 类的基础上，执行如下代码：

clang = CLanguage()
#调用name的setname()方法
clang.name = "C语言中文网"
#调用add的setadd()方法
clang.add = "http://c.biancheng.net"
#直接调用隐藏的display()方法
clang._CLanguage__display()