[TOC]
一 引入
? 面向对象编程有三大特性: 封装, 继承, 多态, 其中最重要的一个特性就是封装. 封装指的就是把数据与功能都整合到一起, 听起来是不是很熟悉, 没错, 我们之前所说的 "整合" 二字其实就是封装的通俗说法. 除此之外, 针对封装到对象或者类中的属性, 我们还可以严格控制对它们的访问, 分两步实现: 隐藏与开放接口
插图: 恶搞图 16
二 隐藏属性
Python 的 Class 机制采用双下划线开头的方式将属性隐藏起来 (设置成私有的), 但其实这仅仅只是一种变形操作, 类中所有双下滑线开头的属性都会在类定义阶段, 检测语法时自动变成 "_类名__属性名" 的形式:
- class Foo:
- __N=0 # 变形为_Foo__N
- def __init__(self): # 定义函数时, 会检测函数语法, 所以__开头的属性也会变形
- self.__x=10 # 变形为 self._Foo__x
- def __f1(self): # 变形为_Foo__f1
- print('__f1 run')
- def f2(self): # 定义函数时, 会检测函数语法, 所以__开头的属性也会变形
- self.__f1() #变形为 self._Foo__f1()
- print(Foo.__N) # 报错 AttributeError: 类 Foo 没有属性__N
- obj = Foo()
- print(obbj.__x) # 报错 AttributeError: 对象 obj 没有属性__x
插图: 恶搞图 17
这种变形需要注意的问题是:
1, 在类外部无法直接访问双下滑线开头的属性, 但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 Foo._A\_N, 所以说这种操作并没有严格意义上地限制外部访问, 仅仅只是一种语法意义上的变形.
- >>> Foo.__dict__
- mappingproxy({
- ..., '_Foo__N': 0, ...
- })
- >>> obj.__dict__
- {
- '_Foo__x': 10
- }
- >>> Foo._Foo__N
- 0
- >>> obj._Foo__x
- 10
- >>> obj._Foo__N
- 0
2, 在类内部是可以直接访问双下滑线开头的属性的, 比如 self.__f1(), 因为在类定义阶段类内部双下滑线开头的属性统一发生了变形.
- >>> obj.f2()
- __f1 run
3, 变形操作只在类定义阶段发生一次, 在类定义之后的赋值操作, 不会变形.
- >>> Foo.__M=100
- >>> Foo.__dict__
- mappingproxy({
- ..., '__M': 100,...
- })
- >>> Foo.__M
- 100
- >>> obj.__y=20
- >>> obj.__dict__
- {
- '__y': 20, '_Foo__x': 10
- }
- >>> obj.__y
- 20
插图: 恶搞图 18
三 开放接口
定义属性就是为了使用, 所以隐藏并不是目的
3.1 隐藏数据属性
将数据隐藏起来就限制了类外部对数据的直接操作, 然后类内应该提供相应的接口来允许类外部间接地操作数据, 接口之上可以附加额外的逻辑来对数据的操作进行严格地控制
- >>> class Teacher:
- ... def __init__(self,name,age): #将名字和年纪都隐藏起来
- ... self.__name=name
- ... self.__age=age
- ... def tell_info(self): #对外提供访问老师信息的接口
- ... print('姓名:%s, 年龄:%s' %(self.__name,self.__age))
- ... def set_info(self,name,age): #对外提供设置老师信息的接口, 并附加类型检查的逻辑
- ... 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('lili',18)
- >>> t.set_info('LiLi','19') # 年龄不为整型, 抛出异常
- Traceback (most recent call last):
- File "<stdin>", line 1, in <module>
- File "<stdin>", line 11, in set_info
TypeError: 年龄必须是整型
- >>> t.set_info('LiLi',19) # 名字为字符串类型, 年龄为整形, 可以正常设置
- >>> t.tell_info() # 查看老师的信息
姓名: LiLi, 年龄: 19
插图: 恶搞图 19
3.2 隐藏函数属性
目的的是为了隔离复杂度, 例如 ATM 程序的取款功能, 该功能有很多其他功能组成, 比如插卡, 身份认证, 输入金额, 打印小票, 取钱等, 而对使用者来说, 只需要开发取款这个功能接口即可, 其余功能我们都可以隐藏起来
- >>> class ATM:
- ... def __card(self): #插卡
- ... print('插卡')
- ... def __auth(self): #身份认证
- ... print('用户认证')
- ... def __input(self): #输入金额
- ... print('输入取款金额')
- ... def __print_bill(self): #打印小票
- ... print('打印账单')
- ... def __take_money(self): #取钱
- ... print('取款')
- ... def withdraw(self): #取款功能
- ... self.__card()
- ... self.__auth()
- ... self.__input()
- ... self.__print_bill()
- ... self.__take_money()
- ...
- >>> obj=ATM()
- >>> obj.withdraw()
插图: 恶搞图 20
总结隐藏属性与开放接口, 本质就是为了明确地区分内外, 类内部可以修改封装内的东西而不影响外部调用者的代码; 而类外部只需拿到一个接口, 只要接口名, 参数不变, 则无论设计者如何改变内部实现代码, 使用者均无需改变代码. 这就提供一个良好的合作基础, 只要接口这个基础约定不变, 则代码的修改不足为虑.
四 property
BMI 指数是用来衡量一个人的体重与身高对健康影响的一个指标, 计算公式为
体质指数 (BMI)= 体重 (kg)÷ 身高 ^2(m)
EX:70kg÷(1.75*1.75)=22.86
身高或体重是不断变化的, 因而每次想查看 BMI 值都需要通过计算才能得到, 但很明显 BMI 听起来更像是一个特征而非功能, 为此 Python 专门提供了一个装饰器 property, 可以将类中的函数 "伪装成" 对象的数据属性, 对象在访问该特殊属性时会触发功能的执行, 然后将返回值作为本次访问的结果, 例如
- >>> 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)
- ...
- >>> obj=People('lili',75,1.85)
- >>> obj.bmi #触发方法 bmi 的执行, 将 obj 自动传给 self, 执行后返回值作为本次引用的结果
- 21.913805697589478
插图: 恶搞图 21
使用 property 有效地保证了属性访问的一致性. 另外 property 还提供设置和删除属性的功能, 如下
- >>> class Foo:
- ... def __init__(self,val):
- ... self.__NAME=val #将属性隐藏起来
- ... @property
- ... def name(self):
- ... return self.__NAME
- ... @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 PermissionError('Can not delete')
- ...
- >>> f=Foo('lili')
- >>> f.name
- lili
- >>> f.name='LiLi' #触发 name.setter 装饰器对应的函数 name(f,'Egon')
- >>> f.name=123 #触发 name.setter 对应的的函数 name(f,123), 抛出异常 TypeError
- >>> del f.name #触发 name.deleter 对应的函数 name(f), 抛出异常 PermissionError
来源: http://www.bubuko.com/infodetail-3360751.html