4.3 封装

封装是面向对象编程的另一个重要概念。它指的是将对象的属性和方法包装在一个类中，从而隐藏它们的实现细节。封装的主要优点是提高了代码的可维护性、可重用性和安全性。在本节中，我们将讨论封装的基本概念，并通过实例代码展示如何在 Python 中实现封装。

4.3.1 私有属性和私有方法

在 Python 中，可以使用双下划线（__）前缀来定义私有属性和私有方法。这表示这些属性和方法只能在类内部访问，而不能在类外部访问。以下是一个示例：

class BankAccount:
    def __init__(self, account_number, balance):
        self.__account_number = account_number
        self.__balance = balance

    def deposit(self, amount):
        self.__balance += amount

    def withdraw(self, amount):
        if self.__is_sufficient_balance(amount):
            self.__balance -= amount
        else:
            print("Insufficient balance!")

    def get_balance(self):
        return self.__balance

    def __is_sufficient_balance(self, amount):
        return self.__balance >= amount

account = BankAccount("123456", 500)
account.deposit(200)
account.withdraw(100)
print(account.get_balance())  # 输出结果：600

在这个示例中，我们定义了一个名为 BankAccount 的类，它具有两个私有属性 __account_number 和 __balance，以及一个私有方法 __is_sufficient_balance()。这些私有属性和方法只能在 BankAccount 类内部访问，而不能在类外部访问。

我们还定义了几个公共方法：deposit()、withdraw() 和 get_balance()，它们允许在类外部操作 BankAccount 类的实例。这些方法提供了访问私有属性和私有方法的接口，同时隐藏了它们的实现细节。

4.3.2 属性装饰器（Property Decorators）

在 Python 中，可以使用属性装饰器（@property）将一个方法转换为只读属性。这允许我们在不修改类外部代码的情况下，将属性的访问逻辑封装在类内部。以下是一个示例：

class Circle:
    def __init__(self, radius):
        self.__radius = radius

    @property
    def radius(self):
        return self.__radius

    @property
    def diameter(self):
        return self.__radius * 2

    @property
    def area(self):
        return 3.14159 * self.__radius ** 2

circle = Circle(5)
print(circle.radius)    # 输出结果：5
print(circle.diameter)  # 输出结果：10
print(circle.area)      # 输出结果：78.53975

在这个示例中，我们定义了一个名为 Circle 的类，它具有一个私有属性 __radius。我们还定义了三个属性装饰器：radius（读取 __radius 的值）、diameter（计算圆的直径）和 area（计算圆的面积）。这些属性装饰器将方法转换为只读属性，允许我们在类外部像访问属性一样访问它们。

4.3.3 设定器（Setter）装饰器

除了属性装饰器外，还可以使用设定器（setter）装饰器（@.setter）定义属性的设定方法。以下是一个示例：

class Circle:
    def __init__(self, radius):
        self.__radius = radius

    @property
    def radius(self):
        return self.__radius

    @radius.setter
    def radius(self, value):
        if value < 0:
            raise ValueError("Radius cannot be negative.")
        self.__radius = value

circle = Circle(5)
circle.radius = 10  # 设置新的半径值
print(circle.radius)  # 输出结果：10

在这个示例中，我们为 Circle 类添加了一个名为 radius 的设定器装饰器。它定义了一个名为 radius() 的方法来设置私有属性 __radius 的值。在这个方法中，我们还添加了一个简单的验证逻辑，确保半径值不为负数。

通过使用封装，我们可以在类内部隐藏实现细节，从而提高代码的可维护性、可重用性和安全性。在 Python 中，我们可以使用私有属性、私有方法、属性装饰器和设定器装饰器来实现封装。

小结

在本节中，我们学习了如何在 Python 中实现封装。我们讨论了以下概念：

1. 私有属性和私有方法：使用双下划线（__）前缀定义的属性和方法，只能在类内部访问。
2. 属性装饰器：使用 @property 装饰器将一个方法转换为只读属性，允许在类外部像访问属性一样访问它。
3. 设定器装饰器：使用 @.setter 装饰器定义属性的设定方法，允许在类外部设置属性的值。

通过实例代码，我们学习了如何在 Python 中使用这些概念来实现封装。希望这些示例能帮助你更好地理解和掌握封装的概念。如果你有任何问题，请随时提问。

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