python面向对象三大特性之一封装
一、什么是封装
在程序设计中,封装(Encapsulation)是对具体对象的一种抽象,即将某些部分隐藏起来,在程序外部看不到,其
含义是其他程序无法调用。
要了解封装,离不开“私有化”,就是将类或者是函数中的某些属性限制在某个区域之内,外部无法调用。
二、为什么要封装
封装数据的主要原因是:保护隐私(把不想别人知道的东西封装起来)
封装方法的主要原因是:隔离复杂度(比如:电视机,我们看见的就是一个黑匣子,其实里面有很多电器元件,对于
用户来说,我们不需要清楚里面都有些元件,电视机把那些电器元件封装在黑匣子里,提供给用户的只是几个按钮接口,
通过按钮就能实现对电视机的操作。)
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),就是函数,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。
三、封装分为两个层面
封装其实分为两个层面,但无论哪种层面的封装,都要对外界提供好访问你内部隐藏内容的接口(接口可以理解为入
口,有了这个入口,使用者无需且不能够直接访问到内部隐藏的细节,只能走接口,并且我们可以在接口的实现上附加更
多的处理逻辑,从而严格控制使用者的访问)
第一个层面的封装(什么都不用做):创建类和对象会分别创建二者的名称空间,我们只能用类名.或者obj.的方式去
访问里面的名字,这本身就是一种封装。
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print
(m1.brand)
#实例化对象(m1.)
print
(motor_vehicle.tag)
#类名(motor_vehicle.)
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输出结果
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春风
fuel oil
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注意:对于这一层面的封装(隐藏),类名.和实例名.就是访问隐藏属性的接口
第二个层面的封装:类中把某些属性和方法隐藏起来(或者说定义成私有的),只在类的内部使用、外部无法访问,或
者留下少量接口(函数)供外部访问。
Python中私有化的方法也比较简单,即在准备私有化的属性(包括方法、数据)名字前面加两个下划线即可。
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:
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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.
|
这种自动变形的特点:
1、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。
2、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。
3、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。
注意:对于这一层面的封装(隐藏),我们需要在类中定义一个函数(接口函数)在它内部访问被隐藏的属性,然后
外部就可以使用了
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
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a
=
A()
print
(a._A__N)
print
(a._A__X)
print
(A._A__N)
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输出结果
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0
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0
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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
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a
=
A()
#实例化对象a
print
(a.__dict__)
#打印变形的内容
a.__Y
=
20
#新增Y的值,此时加__不会变形
print
(a.__dict__)
#打印变形的内容
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输出结果
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{
'_A__X'
:
10
}
{
'_A__X'
:
10
,
'__Y'
:
20
}
#发现后面的Y并没有变形
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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
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class
A:
#这是正常情况
def
fa(
self
):
print
(
"from A"
)
def
test(
self
):
self
.fa()
class
B(A):
def
fa(
self
):
print
(
"from B"
)
b
=
B()
b.test()
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输出结果
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from
B
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看一下把fa被定义成私有的情况:
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class
A:
#把fa定义成私有的,即__fa
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
):
#b调用的是test,跟这个没关系
print
(
"from B"
)
b
=
B()
b.test()
-
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输出结果
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-
from
A
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四、特性(property)
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(就是一个装饰器)
注意:被property装饰的属性会优先于对象的属性被使用,而被propery装饰的属性,分成三种:property、被装饰
的函数名.setter、被装饰的函数名.deleter(都是以装饰器的形式)。
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class
room:
#定义一个房间的类
def
__init__(
self
,length,width,high):
self
.length
=
length
#房间的长
self
.width
=
width
#房间的宽
self
.high
=
high
#房间的高
@property
def
area(
self
):
#求房间的平方的功能
return
self
.length
*
self
.width
#房间的面积就是:长x宽
@property
def
perimeter(
self
):
#求房间的周长的功能
return
2
*
(
self
.length
+
self
.width)
#公式为:(长 + 宽)x 2
@property
def
volume(
self
):
#求房间的体积的功能
return
self
.length
*
self
.width
*
self
.high
#公式为:长 x 宽 x 高
r1
=
room(
2
,
3
,
4
)
#实例化一个对象r1
print
(
"r1.area:"
,r1.area)
#可以像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
(
"r1.perimeter:"
,r1.perimeter)
#同上,就不用像调用绑定方法一样,还得加括号,才能运行
print
(
"r1.volume:"
,r1.volume)
#同上,就像是把运算过程封装到一个函数内部,我们不管过程,只要有结果就行
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输出结果
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r1.area:
6
r1.perimeter:
10
r1.volume:
24
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注意:此时的特性arear、perimeter和volume不能被赋值。
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r1.area
=
8
#为特性area赋值
r1.perimeter
=
14
#为特性perimeter赋值
r1.volume
=
24
#为特性volume赋值
'''
抛出异常:
r1.area = 8 #第一个就抛异常了,后面的也一样
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。
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class
people:
#定义一个人的类
def
__init__(
self
,name,sex):
self
.name
=
name
self
.sex
=
sex
#p1.sex = "male",遇到property,优先用property
@property
#查看sex的值
def
sex(
self
):
return
self
.__sex
#返回正真存值的地方
@sex
.setter
#修改sex的值
def
sex(
self
,value):
if
not
isinstance
(value,
str
):
#在设定值之前进行类型检查
raise
TypeError(
"性别必须是字符串类型"
)
#不是str类型时,主动抛出异常
self
.__sex
=
value
#类型正确的时候,直接修改__sex的值,这是值正真存放的地方
#这里sex前加"__",对sex变形,隐藏。
@sex
.deleter
#删除sex
def
sex(
self
):
del
self
.__sex
p1
=
people(
"egon"
,
"male"
)
#实例化对象p1
print
(p1.sex)
#查看p1的sex,此时要注意self.sex的优先级
p1.sex
=
"female"
#修改sex的值
print
(p1.sex)
#查看修改后p1的sex
print
(p1.__dict__)
#查看p1的名称空间,此时里面有sex
del
p1.sex
#删除p1的sex
print
(p1.__dict__)
#查看p1的名称空间,此时发现里面已经没有sex了
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输出结果
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male
female
{
'name'
:
'egon'
,
'_people__sex'
:
'female'
}
{
'name'
:
'egon'
}
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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。
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。
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#类的设计者
class
room:
#定义一个房间的类
def
__init__(
self
,name,owner,length,width,high):
self
.name
=
name
self
.owner
=
owner
self
.__length
=
length
#房间的长
self
.__width
=
width
#房间的宽
self
.__high
=
high
#房间的高
@property
def
area(
self
):
#求房间的平方的功能
return
self
.__length
*
self
.__width
#对外提供的接口,隐藏了内部的实现细节,\
# 此时我们想求的是房间的面积就是:长x宽
|
实例化对象通过接口,调用相关属性得到想要的值:
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#类的使用者
r1
=
room(
"客厅"
,
"michael"
,
20
,
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,
9
)
#实例化一个对象r1
print
(r1.area)
#通过接口使用(area),使用者得到了客厅的面积
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输出结果
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600
#得到了客厅的面积
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扩展原有的代码,使功能增加:
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#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:
#定义一个房间的类
def
__init__(
self
,name,owner,length,width,high):
self
.name
=
name
#房间名
self
.owner
=
owner
#房子的主人
self
.__length
=
length
#房间的长
self
.__width
=
width
#房间的宽
self
.__high
=
high
#房间的高
@property
def
area(
self
):
#对外提供的接口,隐藏内部实现
return
self
.__length
*
self
.__width,\
self
.__length
*
self
.__width
*
self
.__high
#此时我们增加了求体积,
# 内部逻辑变了,只需增加这行代码就能简单实现,而且外部调用感知不到,仍然使
# 用该方法,但是功能已经增加了
|
对于类的使用者,仍然在调用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:
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#类的使用者
r1
=
room(
"客厅"
,
"michael"
,
20
,
30
,
9
)
#实例化一个对象r1
print
(r1.area)
#通过接口使用(area),使用者得到了客厅的面积
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输出结果
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(
600
,
5400
)
#得到了新增的功能的值
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一、什么是封装
在程序设计中,封装(Encapsulation)是对具体对象的一种抽象,即将某些部分隐藏起来,在程序外部看不到,其
含义是其他程序无法调用。
要了解封装,离不开“私有化”,就是将类或者是函数中的某些属性限制在某个区域之内,外部无法调用。
二、为什么要封装
封装数据的主要原因是:保护隐私(把不想别人知道的东西封装起来)
封装方法的主要原因是:隔离复杂度(比如:电视机,我们看见的就是一个黑匣子,其实里面有很多电器元件,对于
用户来说,我们不需要清楚里面都有些元件,电视机把那些电器元件封装在黑匣子里,提供给用户的只是几个按钮接口,
通过按钮就能实现对电视机的操作。)
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),就是函数,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。
三、封装分为两个层面
封装其实分为两个层面,但无论哪种层面的封装,都要对外界提供好访问你内部隐藏内容的接口(接口可以理解为入
口,有了这个入口,使用者无需且不能够直接访问到内部隐藏的细节,只能走接口,并且我们可以在接口的实现上附加更
多的处理逻辑,从而严格控制使用者的访问)
第一个层面的封装(什么都不用做):创建类和对象会分别创建二者的名称空间,我们只能用类名.或者obj.的方式去
访问里面的名字,这本身就是一种封装。
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print
(m1.brand)
#实例化对象(m1.)
print
(motor_vehicle.tag)
#类名(motor_vehicle.)
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输出结果
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春风
fuel oil
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注意:对于这一层面的封装(隐藏),类名.和实例名.就是访问隐藏属性的接口
第二个层面的封装:类中把某些属性和方法隐藏起来(或者说定义成私有的),只在类的内部使用、外部无法访问,或
者留下少量接口(函数)供外部访问。
Python中私有化的方法也比较简单,即在准备私有化的属性(包括方法、数据)名字前面加两个下划线即可。
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:
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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
=
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#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.
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这种自动变形的特点:
1、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。
2、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。
3、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。
注意:对于这一层面的封装(隐藏),我们需要在类中定义一个函数(接口函数)在它内部访问被隐藏的属性,然后
外部就可以使用了
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
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a
=
A()
print
(a._A__N)
print
(a._A__X)
print
(A._A__N)
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输出结果
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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
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a
=
A()
#实例化对象a
print
(a.__dict__)
#打印变形的内容
a.__Y
=
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#新增Y的值,此时加__不会变形
print
(a.__dict__)
#打印变形的内容
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输出结果
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{
'_A__X'
:
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}
{
'_A__X'
:
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,
'__Y'
:
20
}
#发现后面的Y并没有变形
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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
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class
A:
#这是正常情况
def
fa(
self
):
print
(
"from A"
)
def
test(
self
):
self
.fa()
class
B(A):
def
fa(
self
):
print
(
"from B"
)
b
=
B()
b.test()
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输出结果
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from
B
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看一下把fa被定义成私有的情况:
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class
A:
#把fa定义成私有的,即__fa
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
):
#b调用的是test,跟这个没关系
print
(
"from B"
)
b
=
B()
b.test()
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输出结果
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from
A
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四、特性(property)
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(就是一个装饰器)
注意:被property装饰的属性会优先于对象的属性被使用,而被propery装饰的属性,分成三种:property、被装饰
的函数名.setter、被装饰的函数名.deleter(都是以装饰器的形式)。
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class
room:
#定义一个房间的类
def
__init__(
self
,length,width,high):
self
.length
=
length
#房间的长
self
.width
=
width
#房间的宽
self
.high
=
high
#房间的高
@property
def
area(
self
):
#求房间的平方的功能
return
self
.length
*
self
.width
#房间的面积就是:长x宽
@property
def
perimeter(
self
):
#求房间的周长的功能
return
2
*
(
self
.length
+
self
.width)
#公式为:(长 + 宽)x 2
@property
def
volume(
self
):
#求房间的体积的功能
return
self
.length
*
self
.width
*
self
.high
#公式为:长 x 宽 x 高
r1
=
room(
2
,
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,
4
)
#实例化一个对象r1
print
(
"r1.area:"
,r1.area)
#可以像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
(
"r1.perimeter:"
,r1.perimeter)
#同上,就不用像调用绑定方法一样,还得加括号,才能运行
print
(
"r1.volume:"
,r1.volume)
#同上,就像是把运算过程封装到一个函数内部,我们不管过程,只要有结果就行
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输出结果
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r1.area:
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r1.volume:
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注意:此时的特性arear、perimeter和volume不能被赋值。
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r1.area
=
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#为特性area赋值
r1.perimeter
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#为特性perimeter赋值
r1.volume
=
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#为特性volume赋值
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抛出异常:
r1.area = 8 #第一个就抛异常了,后面的也一样
AttributeError: can't set attribute
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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。
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class
people:
#定义一个人的类
def
__init__(
self
,name,sex):
self
.name
=
name
self
.sex
=
sex
#p1.sex = "male",遇到property,优先用property
@property
#查看sex的值
def
sex(
self
):
return
self
.__sex
#返回正真存值的地方
@sex
.setter
#修改sex的值
def
sex(
self
,value):
if
not
isinstance
(value,
str
):
#在设定值之前进行类型检查
raise
TypeError(
"性别必须是字符串类型"
)
#不是str类型时,主动抛出异常
self
.__sex
=
value
#类型正确的时候,直接修改__sex的值,这是值正真存放的地方
#这里sex前加"__",对sex变形,隐藏。
@sex
.deleter
#删除sex
def
sex(
self
):
del
self
.__sex
p1
=
people(
"egon"
,
"male"
)
#实例化对象p1
print
(p1.sex)
#查看p1的sex,此时要注意self.sex的优先级
p1.sex
=
"female"
#修改sex的值
print
(p1.sex)
#查看修改后p1的sex
print
(p1.__dict__)
#查看p1的名称空间,此时里面有sex
del
p1.sex
#删除p1的sex
print
(p1.__dict__)
#查看p1的名称空间,此时发现里面已经没有sex了
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输出结果
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male
female
{
'name'
:
'egon'
,
'_people__sex'
:
'female'
}
{
'name'
:
'egon'
}
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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。
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。
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#类的设计者
class
room:
#定义一个房间的类
def
__init__(
self
,name,owner,length,width,high):
self
.name
=
name
self
.owner
=
owner
self
.__length
=
length
#房间的长
self
.__width
=
width
#房间的宽
self
.__high
=
high
#房间的高
@property
def
area(
self
):
#求房间的平方的功能
return
self
.__length
*
self
.__width
#对外提供的接口,隐藏了内部的实现细节,\
# 此时我们想求的是房间的面积就是:长x宽
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实例化对象通过接口,调用相关属性得到想要的值:
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#类的使用者
r1
=
room(
"客厅"
,
"michael"
,
20
,
30
,
9
)
#实例化一个对象r1
print
(r1.area)
#通过接口使用(area),使用者得到了客厅的面积
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输出结果
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#得到了客厅的面积
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扩展原有的代码,使功能增加:
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#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:
#定义一个房间的类
def
__init__(
self
,name,owner,length,width,high):
self
.name
=
name
#房间名
self
.owner
=
owner
#房子的主人
self
.__length
=
length
#房间的长
self
.__width
=
width
#房间的宽
self
.__high
=
high
#房间的高
@property
def
area(
self
):
#对外提供的接口,隐藏内部实现
return
self
.__length
*
self
.__width,\
self
.__length
*
self
.__width
*
self
.__high
#此时我们增加了求体积,
# 内部逻辑变了,只需增加这行代码就能简单实现,而且外部调用感知不到,仍然使
# 用该方法,但是功能已经增加了
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对于类的使用者,仍然在调用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:
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#类的使用者
r1
=
room(
"客厅"
,
"michael"
,
20
,
30
,
9
)
#实例化一个对象r1
print
(r1.area)
#通过接口使用(area),使用者得到了客厅的面积
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输出结果
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(
600
,
5400
)
#得到了新增的功能的值
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