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(四)封装

时间:2020-07-19 16:08:20      阅读:112      评论:0      收藏:0      [点我收藏+]

标签:下划线   ffffff   money   入口   closed   setter   参数   end   身体   

一、引言


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,小猪一起装进麻袋,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。

 

二、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)

# 其实这仅仅是一种变形操作且仅仅只在类定义阶段发生变形
# 类中所有双下划线开头的名称如__x都会在类定义时自动变形成:_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
# 这种属性在外部是无法通过__x这个名字访问到。

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,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,主要用来限制外部的直接访问。

2,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。

技术图片

 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

技术图片
# 正常情况下
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
"""
B 实例化 b , 然后 b调用test功能,但是 b的实例和类中都没有test的功能,就去它的父类中找,找到了。
self 传的是 对象b本身,   self.fa() 就变成了---> b.fa() 
就是调用 B类下的 fa方法,打印 from B
"""
正常情况下
技术图片
# 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()     # 只有在类内部才可以通过__fa的形式访问到,即调用 _A__fa

class B(A):
    def __fa(self):     # 定义时变形为 _B__fa
        print("from B")

b = B()
b.test()
# from A
"""
B实例化对象b,b调用 test方法,但是b的实例中和所在的类中都没有 test这个方法,就去父类A中找,找到了。
因为B类是继承A类的,所以可以用A类中的所有属性,
因为在类定义阶段,__fa 就变形成了 _A__fa,
所以test方法下的 self.__fa() 就变成了 ---> b._A__fa(), 也就是调用 A类下的 __fa()方法
打印 from A
"""
私有情况

 

三、封装不是单纯意义上的隐藏


封装的真谛在于明确地区分内外,封装的属性可以直接在内部使用,而不能被外部直接使用,然而定义属性的目的终归是要用,外部要想用类隐藏的属性,需要我们为其开辟接口,让外部能够间接地用到我们隐藏起来的属性,那这么做的意义何在???

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。

技术图片
class Teacher:
    def __init__(self,name,age):
        # self.__name = name          # self._Teacher__name = name
        # self.__age = age            # self._Teacher__age = age
        self.set_info(name,age)     # t.set_info(name,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
    
    def tell_info(self):
        print(姓名:%s,年龄:%s % (self.__name,self.__age))

t = Teacher(zixi,28)
t.tell_info()

t.set_info(zoling,19)
t.tell_info()

"""
姓名:zixi,年龄:28
姓名:zoling,年龄:19
"""
View Code

2,封装方法:目的是隔离复杂度

封装方法举例:

1)你的身体没有一处不体现着封装的概念:你的身体把膀胱尿道等等这些尿的功能隐藏了起来,然后为你提供一个尿的接口就可以了(接口就是你的....),你总不能把膀胱挂在身体外面,上厕所的时候就跟别人炫耀:hi,man,你瞅我的膀胱,看看我是怎么尿的。

2)电视机本身是一个黑盒子,隐藏了所有的细节,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。

3)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:在编程语言中,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。

技术图片
# 取款是功能,而这个功能由很多功能组成: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()
"""
插卡
用户认证
输入取款金额
打印账单
取款
"""
隔离复杂度的例子

3,了解

python 并不会真的阻止你访问私有的属性,模块也遵循这种约定,如果模块名以单下划线开头,那么 from module import * 时不能被导入,但是你 from module import _private_module 依然是可以导入的。

其实很多时候你去调用一个模块的功能时会遇到单下划线开头的(socket._socket,sys._home,sys._clear_type_cache),这些都是私有的,原则上是供内部调用的,作为外部的你,强制使用也是可以的,只不过显得稍微逗比一点。

python 要想与其他编程语言一样,严格控制属性的访问权限,只能借助内置方法如:__getattr__,详见面向对象进阶。

 

四、特性


1,什么是特性 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
技术图片
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)

p = People(zixi,74,1.84)
print(p.bmi)
print(int(p.bmi))

"""
21.85727788279773
21
"""
bmi指数

例二:圆的周长和面积

技术图片
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 π*(r**2)

    @property
    def perimeter(self):
        return 2*math.pi*self.radius        # 计算周长  2*π*r

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,动态计算出一个值并返回
print(c.perimeter)  # 同上
‘‘‘
输出结果:
10
314.1592653589793
62.83185307179586
‘‘‘
圆周长面积
# 注意:此时的特性arear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
‘‘‘

 

2,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,

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”,但我不知道为什么大家 不说“女儿”,就像“parent”本来是“父母”的意思,但中文都是叫“父类”)公开
【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(zixi)
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‘
技术图片
class Foo:
    def __init__(self,val):
        self.__NAME = val         # 将所有的数据属性都隐藏起来

    def getname(self):
        return self.__NAME      # obj.name访问的是self.__NAME(这也是真实值的存放位置)

    def setname(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

    def delname(self):
        raise TypeError(Can not delete)

    name = property(getname,setname,delname)  # 不如装饰器的方式清晰

f = Foo("zixi")
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
了解:一种 property 的古老用法

 

五、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。这就提供了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。

技术图片
# 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,zixi,20,20,20)
print(r1.tell_area())   # 使用者调用接口tell_area
# 400
求面积
技术图片
# 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

    # 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
    def tell_area(self):
        return self.__width * self.__length * self.__high

# 使用者
r1 = Room(卧室,zixi,20,20,20)
# 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
print(r1.tell_area())
# 8000
求体积

 

 

 

 

 

 

(四)封装

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原文地址:https://www.cnblogs.com/zoling7/p/13263690.html

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