怎么實現Python封裝機制

怎么實現Python封裝機制？很多新手對此不是很清楚，為了幫助大家解決這個難題，下面小編將為大家詳細講解，有這方面需求的人可以來學習下，希望你能有所收獲。

封裝（Encapsulation）是面向對象的三大特征之一（另外兩個是繼承和多態），它指的是將對象的狀態信息隱藏在對象內部，不允許外部程序直接訪問對象內部信息，而是通過該類所提供的方法來實現對內部信息的操作和訪問。

封裝是面向對象編程語言對客觀世界的模擬，在客觀世界里，對象的狀態信息都被隱藏在對象內部，外界無法直接操作和修改。對一個類或對象實現良好的封裝，可以達到以下目的：

隱藏類的實現細節。

讓使用者只能通過事先預定的方法來訪問數據，從而可以在該方法里加入控制邏輯，限制對屬性的不合理訪問。

可進行數據檢查，從而有利于保證對象信息的完整性。

便于修改，提高代碼的可維護性。

為了實現良好的封裝，需要從以下兩個方面來考慮：

將對象的屬性和實現細節隱藏起來，不允許外部直接訪問。

把方法暴露出來，讓方法來控制對這些屬性進行安全的訪問和操作。

因此，實際上封裝有兩個方面的含義：把該隱藏的隱藏起來，把該暴露的暴露出來。

Python 并沒有提供類似于其他語言的 private 等修飾符，因此 Python 并不能真正支持隱藏。為了隱藏類中的成員，Python 玩了一個小技巧：只要將 Python 類的成員命名為以雙下畫線開頭的，Python 就會把它們隱藏起來。

例如，如下程序示范了 Python 的封裝機制：

class User :
    def __hide(self):
        print('示范隱藏的hide方法')
    def getname(self):
        return self.__name
    def setname(self, name):
        if len(name) < 3 or len(name) > 8:
            raise ValueError('用戶名長度必須在3～8之間')
        self.__name = name
    name = property(getname, setname)
    def setage(self, age):
        if age < 18 or age > 70:
            raise ValueError('用戶名年齡必須在18在70之間')
        self.__age = age
    def getage(self):
        return self.__age
    age = property(getage, setage)
# 創建User對象
u = User()
# 對name屬性賦值，實際上調用setname()方法
u.name = 'fk' # 引發 ValueError: 用戶名長度必須在3～8之間

上面程序將 User 的兩個實例變量分別命名為 __name 和 __age，這兩個實例變量就會被隱藏起來，這樣程序就無法直接訪問 __name、__age 變量，只能通過 setname()、getname()、setage()、getage() 這些訪問器方法進行訪問，而 setname()、setage() 會對用戶設置的 name、age 進行控制，只有符合條件的 name、age 才允許設置。

上面程序用到了 raise 關鍵字來拋出異常，關于 raise 關鍵字和異常的相關信息，后續章節會詳細介紹。

上面程序嘗試將 User 對象的 name 設為 fk，這個字符串的長度為“2”不符合實際要求，因此運行程序最后一行包含如下錯誤：

ValueError：用戶名長度必須在3-8之間

將最后一行代碼注釋掉，并在程序尾部添加如下代碼：

u.name = 'fkit'
u.age = 25
print(u.name) # fkit
print(u.age) # 25

此時程序對 name、age 所賦的值都符合要求，因此上面兩行賦值語句完全可以正常運行。運行上面代碼，可以看到如下輸出結果：

fkit
25

從該程序可以看出封裝的好處，程序可以將 User 對象的實現細節隱藏起來，程序只能通過暴露出來的 setname()、setage() 方法來改變 User 對象的狀態，而這兩個方法可以添加自己的邏輯控制，這種控制對 User 的修改始終是安全的。

上面程序還定義了一個 hide() 方法，這個方法默認是隱藏的。如果程序嘗試執行如下代碼：

# 嘗試調用隱藏的__hide()方法
u.__hide()

將會提示如下錯誤：

AttributeError:'User' object has no attribute 'hide'

最后需要說明的是，Python 其實沒有真正的隱藏機制，雙下畫線只是 Python 的一個小技巧，Python 會“偷偷”地改變以雙下畫線開頭的方法名，會在這些方法名前添加單下畫線和類名。因此上面的 __hide() 方法其實可以按如下方式調用（通常并不推薦這么干）：

# 調用隱藏的__hide()方法
u._User__hide()

運行上面代碼，可以看到如下輸出結果：

示范隱藏的hide 方法

通過上面調用可以看出，Python 并沒有實現真正的隱藏。

類似的是，程序也可通過為隱藏的實例變量添加下畫線和類名的方式來訪問或修改對象的實例變量。例如如下代碼：

# 對隱藏的__name屬性賦值
u._User__name = 'fk'
# 訪問User對象的name屬性（實際上訪問__name實例變量）
print(u.name)

上面粗體字代碼實際上就是對 User 對象的 name 實例變量進行賦值，通過這種方式可“繞開”setname() 方法的檢查邏輯，直接對 User 對象的 name 屬性賦值。運行這兩行代碼，可以看到如下輸出結果：

fk

總結

Python 并沒有提供真正的隱藏機制，所以 Python 類定義的所有成員默認都是公開的；如果程序希望將 Python 類中的某些成員隱藏起來，那么只要讓該成員的名字以雙下畫線開頭即可。

即使通過這種機制實現了隱藏，其實也依然可以繞過去。

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