Python 面向对象之封装和装饰器property

Python 面向对象之封装和装饰器property

【一】概念

• 封装是面向对象的三大特征之一
• 封装：将属性和方法打包在一起，并对外部提供接口，控制外部对内部数据的访问和修改
• 封装有助于隐藏对象的内部细节，提供更清晰的结构，提高了代码的安全性和可维护性

【二】隐藏属性和方法

【1】概念

• 类的设计者不想使用者直接访问到属性，就可以将属性进行隐藏，有隐藏属性和隐藏方法
• python的class机制采用双下划线开头的方式进行隐藏属性和方法（私有属性、私有方法）
• 但是并没有真正意义上的隐藏，隐藏的机制：
  • 在类的定义阶段，双下划线开头的属性和方法都会发生变形
  • 属性变形：_类名__属性
  • 方法变形：_类名__方法
  • 在类的外部可以通过访问变形，可以使用这个私有属性或者方法
  • 然而类的内部是可以通过双下划线访问的，这是因为在检查类体代码语法时统一发生了变形（类定义阶段）
  • 这种变形指在类的定义阶段（检查类体语法时）发生一次，之后再定义的双下划线开头的属性和方法都不会变形，即可以直接通过双下划线开头访问

【2】代码解释

# 类的设计者不想使用者直接访问到属性，就可以将属性进行隐藏，有隐藏属性和隐藏方法
# python的class机制采用双下划线开头的方式进行隐藏属性和方法（私有属性、私有方法）

class A:
    # 类属性
    name = "bruce"
    # 私有属性（隐藏属性）
    __private_age = 18

    # 实例方法
    def instance_method(self):
        print("这是是实例方法")

    # 私有方法（隐藏方法）
    def __private_method(self):
        print("这是私有方法")

a = A()

# 访问属性
print(a.name)                   # bruce
# print(a.__private_age)        # 报错，访问不到
print(A.name)                   # bruce
# print(A.__private_age)        # 报错，访问不到

# 访问方法
a.instance_method()           # 这是是实例方法
# a.__private_method()        # 报错，访问不到
A.instance_method(a)          # 这是是实例方法
# A.__private_method()        # # 报错，访问不到

# 隐藏的机制：
# 在类的定义阶段，双下划线开头的属性和方法都会发生变形
# 属性变形：_类名__属性
# 方法变形：_类名__方法
# 在类的外部可以通过访问变形，可以使用这个私有属性或者方法
# 然而类的内部是可以通过双下划线访问的，这是因为在检查类体代码语法时统一发生了变形（类定义阶段）
# 这种变形指在类的定义阶段（检查类体语法时）发生一次，之后再定义的双下划线开头的属性和方法都不会变形，即可以直接通过双下划线开头访问
class A:
    name = "bruce"
    __private_age = 18

    # 实例方法
    def instance_method(self):
        print("这是是实例方法")
        # 类内部访问私有属性
        print(f"name：{self.name} age：{self.__private_age}")
        # 类内部访问私有方法
        self.__private_method()
    # 私有方法（隐藏方法）
    def __private_method(self):
        print("这是私有方法")


a = A()

# 类和实例都可以访问不在重复写
# 访问属性
print(a.name)                   # bruce
# 通过变形访问
print(a._A__private_age)        # 18


# 访问方法
a.instance_method()
# 这是是实例方法
# name：bruce age：18
# 通过变形访问
a._A__private_method()
# 这是是实例方法
# name：bruce age：18


# 类外部添加私有属性（并不是私有属性）
a.__private_age = 20
print(a.__private_age)          # 20
print(a._A__private_age)        # 18

【三】开放接口

• 定义了属性和方法，那么这个属性和方法就一定是有一定的作用的，不能仅仅只是隐藏起来
• 即隐藏不是目的，目的是为了更安全更好的使用

【1】隐藏属性

【1】概念

• 隐藏属性：将属性隐藏起来，限制类外部对数据的直接访问，只用通过类提供的接口来允许类外部间接访问和操做，接口之上我们可以添加额外的逻辑来对数据进行处理，这样更安全可靠

【2】代码解释

• 在银行系统中，其中金额是极其重要的数据，所以我们要隐藏这个属性，提供接口给类外部间接操作数据

class AtmUser:
    def __init__(self, name):
        self.username = name
        # 隐藏属性金额
        self.__money = 100

    def withdraw_money(self, money: int):
        # 金额校验
        if type(money) != int:
            print("取款失败:输入非法")
        elif money > self.__money:
            print("取款失败:你没有这么多钱")
        else:
            self.__money -= money
            print(f"取款成功:你还有{self.__money}元")

    def recharge_money(self, money: int):
        # 金额校验
        if type(money) != int:
            print("充值失败:输入非法")
        else:
            self.__money += money
            print(f"充值成功:你还有{self.__money}元")


bruce_atm = AtmUser("bruce")
# 取款
# bruce_atm.money -= 100            # 无法访问私有属性
bruce_atm.withdraw_money(100)  # 取款成功:你还有0元

# 充值
# bruce_atm.money += 100            # 无法访问私有
bruce_atm.recharge_money(100)  # 充值成功:你还有100元

【2】隐藏方法

【1】概念

• 隐藏方法：目的在于隔离复杂度，隐藏内部实现细节

【2】代码解释

• 同样的在银行系统中，客户的操作有存钱取钱等，银行却需要更多的方法，比如检验你登录或者插卡没有，用户的身份验证、金额的验证等方法，这些方法不需要给客户提供，所以要隐藏这些方法，隔离复杂度

class AtmUser:
    def __init__(self, name):
        self.username = name
        # 隐藏属性金额
        self.__money = 100

    # 隐藏方法
    def __card_check(self):
        print("检查是否插卡")
        pass
    def __check_user_info(self):
        print("检查用户信息")
        pass
    def __money_chcek(self):
        print("检查金额是否满足要求")
        pass

    def withdraw_money(self, money: int):
        # 调用私有方法
        self.__card_check()
        self.__check_user_info()
        self.__money_chcek()
        # 调用私有属性
        self.__money -= 100

【四】装饰器property

• property是一种特殊的装饰器，用于将类的方法伪装成类的属性
• 它能够将一个方法伪装成只读属性，使得在访问这个属性时可以像访问普通属性一样，实际上还是调用相应的方法

【1】应用场景一：MyDivmod

• 在内置函数divmod中输入被除数和除数就可以得到商和余数
• 商和余数可以用方法计算得到，但是这两个更像是属性，所以可以用装饰器property装饰成属性

# 定义一个求商取余的类
class MyDivmod:
    def __init__(self, dividend, divisor):
        # 被除数
        self.__dividend = dividend
        # 除数
        self.__divisor = divisor

    # 求商
    @property
    def discuss(self):
        return self.__dividend // self.__divisor

    # 求余数
    @property
    def remainder(self):
        return self.__dividend % self.__divisor

result = MyDivmod(9,4)
print(f"商：{result.discuss}")
print(f"余：{result.remainder}")
# 商：2
# 余：1

【2】应用场景二：装饰器链

• 私有属性在类里面定义好了，我们希望在类的外部获取它的值、修改他的值和删除这个值，可以使用提供的接口方法，但是我们更想让他像一个普通的属性一样，直接通过.号运算符有进行取值、赋值和删除值
• 注意：三个方法的名字必须一样，形参可以不通过
• 注意：三个方法的名字必须一样，形参可以不通过
• 注意：三个方法的名字必须一样，形参可以不通过

class A:
    __x = "aaa"

    # 在取值的前面只需要使用装饰器property
    @property
    def x(self):
        print("取值方法")
        return self.__x

    # 在赋值方法的前面需要加上取值方法的函数名.setter
    # 这个方法名需要和取值的方法名相同
    @x.setter
    def x(self, value):
        print("赋值方法")
        self.__x = value

    # 在赋值方法的前面需要加上取值方法的函数名.deleter
    # 这个方法名需要和取值的方法名相同
    @x.deleter
    def x(self):
        print("删除值方法")
        del self.__x


a = A()

print(a.x)      # 取值方法
# aaa
a.x = "bb"      # 赋值方法
del a.x         # 删除值方法

【3】应用场景三：经典的属性定义方式

• 在场景二中每个取值赋值删除值的方法前面都需要添加装饰器property对应的内容
• 为了简化代码，我们可以使用property()函数来创建一个属性，并将相应的取值、赋值和删除值的方法传递给它
• 注意：三个方法的名字不能相同，形参可以不同，传入property函数默认是位置传参
• 注意：三个方法的名字不能相同，形参可以不同，传入property函数默认是位置传参
• 注意：三个方法的名字不能相同，形参可以不同，传入property函数默认是位置传参

class A:
    __x = "aaa"

    # 取值方法
    def get_x(self):
        print("取值方法")
        return self.__x


    # 赋值方法
    def set_x(self, value):
        print("赋值方法")
        self.__x = value

    # 删除值方法
    def del_x(self):
        print("删除值方法")
        del self.__x

    # 使用property函数创建这个属性
    # 不用self.传入，直接传入地址
    # 位置传参（取值方法地址、赋值方法地址、删除值方法地址）
    x = property(get_x, set_x, del_x)


a = A()

print(a.x)      # 取值方法
# aaa
a.x = "bb"      # 赋值方法
del a.x         # 删除值方法

【五】总结