24. 企业级开发基础5:面向对象特征(封装)

面向对象程序设计最主要的有三个特征:封装、继承、多态

本节内容主要讲解面向对象的第一个特征:封装

1 封装的意义

在我们程序开发过程中,定义好类型之后就可以通过类型来创建对象 如:我们定义一个中华人民共和国公民的类型

# 创建一个人的类型
class Person(object):
    def __init__(name, age):
        self.name = name
        self.age = age

此时如果我们创建好对象之后,对对象的数据进行如下修改,大家是否认为合适呢?

# 创建一个人的对象
xiaoMing = Person("小明", 18)
# 修改属性
xiaoMing.age = 1000

我们会发现,上面的代码在运行时是正确的,也就是可以修改age属性为1000 此时我们需要明确一个概念:代码运行正确,但是不代表符合业务逻辑,这样的代码我们一般会说代码处理不合法!

2. 实现封装的过程

对于上面这样的问题,我们应该怎么处理呢 常规的方案就是:

  1. 定义一种这样的属性,属性只有在当前类的内部可以访问
  2. 类的外部不能访问这个属性,只能通过类提供的方法来进行属性的取值和赋值
  3. 在取值或者赋值的方法中,就可以添加一定的限制处理的代码了

python中,提供了这样的一种特殊的变量,变量名称使用两个下划线开头,这样的变量智能在类的内部访问,类的外部是访问不了的,我们称之为私有属性

# 定义类型
class Person(object):
    def __init__(self, name, age):
        self.__name = name;
        self.age = age
# 创建对象
xiaoMing = Person("小明明", 18)
# 访问属性
print(xiaoMing.age)
~ 18,可以访问,age只是一个普通的成员属性
print(xiaoMing.__name)
~ 出现错误,AttributeError: 'Person' object has no attribute '__name'

这样我们就限制了变量的访问范围。 但是变量定义出来就是为了被访问和操作的,如果上述代码中的__name一旦限制了不让访问,就木有存在的价值了。所以,我们通过自定义的方法给__name属性添加访问控制

# 创建一个人的类型
class Person(object):  
    # 对象的初始化方法
    def __init__(self, name):
       # 初始化私有成员变量__name
        self.__name = name
    # 定义获取__name的函数
    def get_name(self):
        return self.__name
    # 定义设置__name的函数
    def set_name(self, name):
        self.__name = name
# 根据类型创建对象
xiaoMing = Person("小明");
# 访问数据
xiaoMing.set_name("小明明");
print(xiaoMing.get_name()) 
# 执行结果:小明明

OK,通过以上对属性进行私有化(属性名称双下划线开头),给属性提供set/get的访问方法完成封装过程,此时就可以对本文开头的年龄设置问题进行一定的逻辑限制了

# 定义一个人的类型
class Person(object):
    # 初始化变量
    def __init__(self, name, age):
        self.__name = name
        if(age >= 0 and age <= 100):
            self.__age = age
        else:
            age = 18
    # 定义访问属性的get方法
    def get_name(self):
        return self.__name
    def get_age(self):
        return self.__age
    # 定义访问属性的get方法
    def set_name(self, name):
        self.__name = name;
    def set_age(self, age):
        if(age >= 0 and age <= 100):
            self.__age = age
        else:
            print("您设置的年龄不合法,还原默认值")
# 创建对象
p = Person("张小凡", 19)
p.set_age(1000)
print(p.get_age())
# 执行结果
~ 您设置的年龄不合法,还原默认值
~ 19

以上执行的结果,才是我们想要的结果

什么是封装 封装,就是将对象敏感的数据封装在类的内部,不让外界直接访问,但是提供了让外界可以间接访问的set/get方法,我们可以在set/get方法中添加数据的访问限制逻辑,完善我们的代码,提高程序的健壮性

3. 封装的高级使用方式

我们从上面的代码中已经看到了,可以通过函数操作的形式来进行属性的处理 但是某些情况下,函数操作的形式并不是特别美妙,我们突发奇想~想再提供了set/get访问方法的情况下,对属性的操作还能像以前那样直接赋值或者取值进行操作

# 封装以后通过函数操作的方式
p.set_name("tom")
print(p.get_name())
# 封装以前通过属性直接操作的方式
p.name = "tom"
print(p.name)

将类中的set/get方法操作的形式,转换成属性直接操作的形式,python中是可以的

首先:给get方法上添加@property注解,(关于注解的东东,之前的函数装饰器章节中已经有使用,可以参考一下操作原理),就可以让get方法当成属性进行直接取值操作了 其次,@property同时它会自动生成一个@get方法名称.setter注解,将@get方法名称.setter注解写在set方法上,就可以让set方法进行直接赋值操作了,代码如下:

class Person(object):
    def __init__(self, name):
        self.__name = name;
    @property
    def get_name(self):
        return self.__name
    @get_name.setter
    def set_name(self, name):
        self.__name = name
# 创建对象
p = Person("tom")
print(p.get_name)
p.set_name = "jerry"
print(p.get_name)
# 执行结果
~ tom
~ jerry

上述代码我们可以看出来,set/get方法已经可以当成普通的属性取值赋值的方式进行快捷的操作了,我们继续改造一下上述代码,让set/get更加符合属性取值赋值的方式

class Person(object):
    def __init__(self, name):
        self.__name = name;
    @property
    def name(self):
        return self.__name
    @name.setter
    def name(self, name):
        self.__name = name
# 创建对象
p = Person("tom")
print(p.name)
p.name= "jerry"
print(p.name)
# 执行结果
~ tom
~ jerry

此时,你还能在不看原来类型定义中的get/set,区分出来name是否是Person类型的属性还是方法呢?

封装的注解方式,在一定程度上,能隐藏我们方法在底层的实现,让调用者的操作变得简单。但是同时也降低了代码的可读性,后续的操作中,我们还是遵循原来封装的操作方案将类的属性私有化,提供set/get方法进行属性的操作。


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