封装

原创

Heaven645

修改于 2024-08-06 20:59:56

1041

修改于 2024-08-06 20:59:56

文章被收录于专栏：Python学习

前言

在面向对象编程（OOP）中，封装是一个重要的概念，旨在保护数据并限制对对象内部状态的直接访问。在 Python 中，私有成员是实现封装的关键工具。本章详细讲解了封装的基本概念以及私有成员的用法。

本篇文章参考：黑马程序员

一、基本概念

面向对象编程是一种许多编程语言支持的编程思想。简单来说，它是通过基于模板（类）创建实体（对象），并利用这些对象进行功能开发。

面向对象的三大特性：

封装
继承
多态

封装：将现实世界的事物用类来描述，具体表现为属性和方法。

通俗来讲，封装就是将事物的属性和行为整合到一个类中，通过成员变量和成员方法来实现对现实世界事物的描述。这样，程序能够更清晰地反映现实世界的复杂性。

现实世界中的事物有属性和行为，但并非所有的属性和行为都是对用户开放的。以手机为例，手机的基本属性如品牌、型号和长度，以及基本行为如上网、拍照和通话，都是对用户开放的。但是手机也有一系列对用户隐藏的属性和行为，比如运行电压、驱动信息等属性以及程序调度、内存管理等行为。

二、私有成员

因为现实事物有不公开的属性和行为，所以作为现实事物在程序中映射的类也有不公开的属性和行为。

为了实现这一点，类提供了私有成员的形式来支持：

私有成员变量：变量名以__开头（2个下划线）
私有成员方法：方法名以__开头（2个下划线）

私有成员的存在具有实际意义，它们专门用于类的内部，在类中提供仅供内部使用的属性和方法，而不对外开放（类对象无法使用），从而避免被外部访问。

这样的设计可保护类的内部数据和行为，不被外部随意修改，有助于维护数据的一致性和安全性，从而提高程序的可靠性。

私有成员方法不支持类外部直接访问：

# 定义一个类，内含私有成员变量和私有成员方法
class Phone:
    # 私有成员变量
    __current_voltage=None   # 手机运行电压
    # 私有成员方法
    def __keep_single_core(self):
        print("让CPU单核运行")
# 私有成员方法不支持类外部直接访问
phone=Phone()
phone.__keep_single_core()

输出结果：

私有成员变量不支持类外部直接访问：

# 定义一个类，内含私有成员变量和私有成员方法
class Phone:
    # 私有成员变量
    __current_voltage=None   # 手机运行电压
    # 私有成员方法
    def __keep_single_core(self):
        print("让CPU单核运行")

phone=Phone()
print(phone.__current_voltage)

输出结果：

私有成员（包括私有成员变量和私有成员方法）可以在类的内部被类的其他成员（如方法）访问，但无法通过类的实例在外部访问。

# 定义一个类，内含私有成员变量和私有成员方法
class Phone:
    # 私有成员变量
    __current_voltage=1   # 手机运行电压
    # 私有成员方法
    def __keep_single_core(self):
        print("CPU以单核模式运行")

    # 5G通话方法
    def call_by_5g(self):
        if self.__current_voltage>=1:
            print("5G通话已开启")
        else:
            self.__keep_single_core()
            print("电量不足，无法使用5g通话，并已设置为单核运行")

phone=Phone()
phone.call_by_5g()

输出结果： 5G通话已开启

【例题】

设计一个手机类，内部包含：

①私有成员变量：__is_5g_enable，类型为bool，True表示开启5g，False表示关闭5g；

②私有成员方法：check_5g()，会判断私有成员is_5g_enable的值，若为True，打印输出“5g开启”；若为False，打印输出“5g关闭，使用4g网络”；

③公开成员方法：call_by_5g()，调用它会执行调用私有成员方法__check_5g()，判断5g网络状态，打印输出“正在通话中”。

【分析】

对用户公开的：call_by_5g()方法

对用户隐藏的：is_5g_enable私有变量和check_5g私有成员

# 定义一个类，用来描述手机
class Phone:
    # 私有成员变量
    __is_5g_enable=False   # 5g状态
    # 私有成员方法
    def __check_5g(self):
        if self.__is_5g_enable:
            print("5g开启")
        else:
            print("5g关闭，使用4g网络")

    # 公开成员方法
    def call_by_5g(self):
        self.__check_5g()
        print("正在通话中")

phone=Phone()
phone.call_by_5g()