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。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
在python中用双下划线开头的方式将属性隐藏起来(设置成私有的)
#其实这仅仅这是一种变形操作#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.#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,仅仅只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,即双下滑线开头的属性在继承给子类时,子类是无法覆盖的。
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
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
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()>>> b.test()from B#把fa定义成私有的,即__fa>>> class A:... 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):... print('from B')... >>> b=B()>>> b.test()from A
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,以此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=aget=Teacher('cc',18)t.tell_info()t.set_info('cc',19)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('输入取款金额') 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()
封装方法的其他举例:
- 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,该方法将内部复杂的照相功能都隐藏起来了
提示:在编程语言里,对外提供的接口(接口可理解为了一个入口),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是计算而来的,但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
import mathclass 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) #同上'''输出结果:314.159265358979362.83185307179586'''
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,根本无法察觉自己的name是执行了一个函数然后计算出来的,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式:【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,但对朋友(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)# f.name=10 #抛出异常'TypeError: 10 must be str'del f.name #抛出异常'TypeError: Can not delete'
封装与扩展性
封装在于明确区分内外,使得类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;而外部使用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。
#类的设计者class Room: def __init__(self,name,owner,width,length,high): self.name=name self.owner=owner self.__width=width self.__length=length self.__high=high def tell_area(self): #对外提供的接口,隐藏了内部的实现细节,此时我们想求的是面积 return self.__width * self.__length#使用者>>> r1=Room('卧室','cc',20,20,20)>>> r1.tell_area() #使用者调用接口tell_area#类的设计者,轻松的扩展了功能,而类的使用者完全不需要改变自己的代码class Room: def __init__(self,name,owner,width,length,high): self.name=name self.owner=owner self.__width=width self.__length=length self.__high=high def tell_area(self): #对外提供的接口,隐藏内部实现,此时我们想求的是体积,内部逻辑变了,只需求修该下列一行就可以很简答的实现,而且外部调用感知不到,仍然使用该方法,但是功能已经变了 return self.__width * self.__length * self.__high#对于仍然在使用tell_area接口的人来说,根本无需改动自己的代码,就可以用上新功能>>> r1.tell_area()