Python封装机制及实现方法

不光是 Python，大多数面向对象编程语言（诸如 C++、Java 等）都具备 3 个典型特征，即封装、继承和多态。其中，本节重点讲解 Python 类的封装特性，继承和多态会在后续章节给大家做详细讲解。

简单的理解封装（Encapsulation），即在设计类时，刻意地将一些属性和方法隐藏在类的内部，这样在使用此类时，将无法直接以“类对象.属性名”（或者“类对象.方法名(参数)”）的形式调用这些属性（或方法），而只能用未隐藏的类方法间接操作这些隐藏的属性和方法。

就好比使用电脑，我们只需要学会如何使用键盘和鼠标就可以了，不用关心内部是怎么实现的，因为那是生产和设计人员该操心的。

注意，封装绝不是将类中所有的方法都隐藏起来，一定要留一些像键盘、鼠标这样可供外界使用的类方法。

那么，类为什么要进行封装，这样做有什么好处呢？

首先，封装机制保证了类内部数据结构的完整性，因为使用类的用户无法直接看到类中的数据结构，只能使用类允许公开的数据，很好地避免了外部对内部数据的影响，提高了程序的可维护性。

除此之外，对一个类实现良好的封装，用户只能借助暴露出来的类方法来访问数据，我们只需要在这些暴露的方法中加入适当的控制逻辑，即可轻松实现用户对类中属性或方法的不理操作。

并且，对类进行良好的封装，还可以提高代码的复用性。

Python 类如何进行封装？

和其它面向对象的编程语言（如 C++、Java）不同，Python 类中的变量和函数，不是公有的（类似 public 属性），就是私有的（类似 private），这 2 种属性的区别如下：

• public：公有属性的类变量和类函数，在类的外部、类内部以及子类（后续讲继承特性时会做详细介绍）中，都可以正常访问；

• private：私有属性的类变量和类函数，只能在本类内部使用，类的外部以及子类都无法使用。

但是，Python 并没有提供 public、private 这些修饰符。为了实现类的封装，Python 采取了下面的方法：

• 默认情况下，Python 类中的变量和方法都是公有（public）的，它们的名称前都没有下划线（_）；

• 如果类中的变量和函数，其名称以双下划线“__”开头，则该变量（函数）为私有变量（私有函数），其属性等同于 private。

除此之外，还可以定义以单下划线“_”开头的类属性或者类方法（例如 _name、_display(self)），这种类属性和类方法通常被视为私有属性和私有方法，虽然它们也能通过类对象正常访问，但这是一种约定俗称的用法，初学者一定要遵守。

注意，Python 类中还有以双下划线开头和结尾的类方法（例如类的构造函数__init__(self)），这些都是 Python 内部定义的，用于 Python 内部调用。我们自己定义类属性或者类方法时，不要使用这种格式。

例如，如下程序示范了 Python 的封装机制：

class CLanguage :
def setname(self, name):
if len(name) < 3:
raise ValueError('名称长度必须大于3！')
self.__name = name
def getname(self):
return self.__name
#为 name 配置 setter 和 getter 方法
name = property(getname, setname)
def setadd(self, add):
if add.startswith("http://"):
self.__add = add
else:
raise ValueError('地址必须以 http:// 开头')
def getadd(self):
return self.__add
#为 add 配置 setter 和 getter 方法
add = property(getadd, setadd)
#定义个私有方法
def __display(self):
print(self.__name,self.__add)
clang = CLanguage()
clang.name = "C语言中文网"
clang.add = "http://c.biancheng网站站点" rel="nofollow"  /> C语言中文网
http://c.biancheng网站站点" rel="nofollow"  /> 
#尝试调用私有的 display() 方法
clang.__display()

这会导致如下错误：

Traceback (most recent call last):
  File "D:\python3.6\1.py", line 33, in <module>
    clang.__display()

AttributeError: 'CLanguage' object has no attribute '__display'

那么，类似 __display() 这样的类方法，就没有办法调用了吗？并非如此，读者在了解《Python封装实现原理》之后，就可以轻松搞定它。