一、引言
从封装本身的意思去理解，封装就好像是拿来一个麻袋，把小猫，小狗，小猪一起装进麻袋，然后把麻袋封上口子。照这种逻辑看，封装 = ‘隐藏’，这种理解是相当片面的。
二、先看如何隐藏
在 python 中用双下划线开头的方式将属性隐藏起来（设置成私有的）
# 其实这仅仅是一种变形操作且仅仅只在类定义阶段发生变形 # 类中所有双下划线开头的名称如__x都会在类定义时自动变形成：_类名__x的形式： class A: __N = 0 # 类的数据属性就应该是共享的,但是语法上是可以把类的数据属性设置成私有的如__N,会变形为_A__N def __init__(self): self.__X = 10 # 变形为self._A__X def __foo(self): # 变形为_A__foo print('from A') def bar(self): self.__foo() # 只有在类内部才可以通过__foo的形式访问到. # A._A__N是可以访问到的 # 这种属性在外部是无法通过__x这个名字访问到。
这种变形需要注意的问题是：
1，这种机制也并没有真正意义上限制我们从外部直接访问属性，知道了类名和属性名就可以拼出名字：_类名__属性，然后就可以访问了，如 a._A__N，即这种操作并不是严格意义上的限制外部访问，仅仅只是一种语法意义上的变形，主要用来限制外部的直接访问。
2，变形的过程只在类的定义时发生一次，在定义后的赋值操作，不会变形。
3，在继承中，父类如果不想让子类覆盖自己的方法，可以将方法定义为私有的
# 正常情况下 class A: def fa(self): print("from A") def test(self): self.fa() class B(A): def fa(self): print("from B") b = B() b.test() # from B """ B 实例化 b ， 然后 b调用test功能，但是 b的实例和类中都没有test的功能，就去它的父类中找，找到了。 self 传的是 对象b本身， self.fa() 就变成了---> b.fa() 就是调用 B类下的 fa方法，打印 from B """
# 把 fa 定义成私有的，即 __fa class A: def __fa(self): # 在定义时就变形为 _A__fa print("from A") def test(self): self.__fa() # 只有在类内部才可以通过__fa的形式访问到，即调用 _A__fa class B(A): def __fa(self): # 定义时变形为 _B__fa print("from B") b = B() b.test() # from A """ B实例化对象b,b调用 test方法，但是b的实例中和所在的类中都没有 test这个方法，就去父类A中找，找到了。 因为B类是继承A类的，所以可以用A类中的所有属性， 因为在类定义阶段，__fa 就变形成了 _A__fa， 所以test方法下的 self.__fa() 就变成了 ---> b._A__fa(), 也就是调用 A类下的 __fa()方法 打印 from A """
三、封装不是单纯意义上的隐藏
封装的真谛在于明确地区分内外，封装的属性可以直接在内部使用，而不能被外部直接使用，然而定义属性的目的终归是要用，外部要想用类隐藏的属性，需要我们为其开辟接口，让外部能够间接地用到我们隐藏起来的属性，那这么做的意义何在？？？
1，封装数据：
将数据隐藏起来这不是目的。隐藏起来然后对外提供操作该数据的接口，然后我们可以在接口附加上对该数据操作的限制，以此完成对数据属性操作的严格控制。
class Teacher: def __init__(self,name,age): # self.__name = name # self._Teacher__name = name # self.__age = age # self._Teacher__age = age self.set_info(name,age) # t.set_info(name,age) def set_info(self,name,age): if not isinstance(name,str): raise TypeError('姓名必须是字符串类型') if not isinstance(age,int): raise TypeError('年龄必须是整型') self.__name = name self.__age = age def tell_info(self): print('姓名:%s,年龄:%s' % (self.__name,self.__age)) t = Teacher('zixi',28) t.tell_info() t.set_info('zoling',19) t.tell_info() """ 姓名:zixi,年龄:28 姓名:zoling,年龄:19 """
2，封装方法：目的是隔离复杂度
封装方法举例：
1）电视机本身是一个黑盒子，隐藏了所有的细节，但是一定会对外提供了一堆按钮，这些按钮也正是接口的概念，所以说，封装并不是单纯意义的隐藏。
2）快门就是傻瓜相机为傻瓜们提供的方法，该方法将内部复杂的照相功能都隐藏起来了。
提示：在编程语言中，对外提供的接口（接口可理解为一个入口），可以是函数，称为接口函数，这与接口的概念还不一样，接口代表一组接口函数的集合体。
# 取款是功能,而这个功能由很多功能组成:插卡、密码认证、输入金额、打印账单、取钱 # 对使用者来说,只需要知道取款这个功能即可,其余功能我们都可以隐藏起来,很明显这么做，隔离了复杂度,同时也提升了安全性 class ATM: def __card(self): print('插卡') def __auth(self): print('用户认证') def __input(self): print('输入取款金额') def __print_bill(self): print('打印账单') def __take_money(self): print('取款') def withdraw(self): self.__card() self.__auth() self.__input() self.__print_bill() self.__take_money() a = ATM() a.withdraw() """ 插卡 用户认证 输入取款金额 打印账单 取款 """
3，了解
python 并不会真的阻止你访问私有的属性，模块也遵循这种约定，如果模块名以单下划线开头，那么 from module import * 时不能被导入，但是你 from module import _private_module 依然是可以导入的。
其实很多时候你去调用一个模块的功能时会遇到单下划线开头的（socket._socket，sys._home，sys._clear_type_cache），这些都是私有的，原则上是供内部调用的，作为外部的你，强制使用也是可以的，只不过显得稍微逗比一点。
python 要想与其他编程语言一样，严格控制属性的访问权限，只能借助内置方法如：__getattr__，详见面向对象进阶。
四、特性
1，什么是特性 property
property 是一种特殊的属性，访问它时会执行一段功能（函数），然后返回值。
例一：BMI指数（bmi是计算而来的，但很明显它听起来像是一个属性而非方法，如果我们将其做成一个属性，更便于理解）
成人的BMI数值：
class People: def __init__(self,name,weight,height): self.name = name self.weight = weight self.height = height @property def bmi(self): return self.weight / (self.height**2) p = People('zixi',74,1.84) print(p.bmi) print(int(p.bmi)) """ 21.85727788279773 21 """
例二：圆的周长和面积
import math class Circle: def __init__(self,radius): # 圆的半径radius self.radius = radius @property def area(self): return math.pi * self.radius**2 # 计算面积 π*(r**2) @property def perimeter(self): return 2*math.pi*self.radius # 计算周长 2*π*r c = Circle(10) print(c.radius) print(c.area) # 可以向访问数据属性一样去访问area,会触发一个函数的执行,动态计算出一个值并返回 print(c.perimeter) # 同上 ''' 输出结果: 10 314.1592653589793 62.83185307179586 '''
# 注意：此时的特性arear和perimeter不能被赋值 c.area = 3 # 为特性area赋值 ''' 抛出异常: AttributeError: can't set attribute '''
2，为什么要用 property
将一个类的函数定义成特性以后，对象再去使用的时候obj.name,根本无法察觉自己的name是执行了一个函数然后计算出来的，这种特性的使用方式遵循了统一访问的原则。
除此之外，
ps：面向对象的封装有三种方式:
【public】
这种其实就是不封装,是对外公开的
【protected】
这种封装方式对外不公开,但对朋友(friend)或者子类(形象的说法是“儿子”,但我不知道为什么大家 不说“女儿”,就像“parent”本来是“父母”的意思,但中文都是叫“父类”)公开
【private】
这种封装对谁都不公开
python 并没有在语法上把它们三个内建到自己的 class 机制中，在 C++ 里一般会将所有的数据都设置为私有的，然后提供 set 和 get 方法（接口）去设置和获取，在 python 中通过 property 方法可以实现。
class Foo: def __init__(self,val): self.__NAME = val # 将所有的数据属性都隐藏起来 @property def name(self): return self.__NAME # obj.name访问的是self.__NAME(这也是真实值的存放位置) @name.setter def name(self,value): if not isinstance(value,str): # 在设定值之前进行类型检查 raise TypeError('%s must be str' %value) self.__NAME = value # 通过类型检查后,将值value存放到真实的位置self.__NAME @name.deleter def name(self): raise TypeError('Can not delete') f = Foo('zixi') print(f.name) # f.name=10 # 抛出异常'TypeError: 10 must be str' del f.name # 抛出异常'TypeError: Can not delete'
class Foo: def __init__(self,val): self.__NAME = val # 将所有的数据属性都隐藏起来 def getname(self): return self.__NAME # obj.name访问的是self.__NAME(这也是真实值的存放位置) def setname(self,value): if not isinstance(value,str): # 在设定值之前进行类型检查 raise TypeError('%s must be str' %value) self.__NAME = value # 通过类型检查后,将值value存放到真实的位置self.__NAME def delname(self): raise TypeError('Can not delete') name = property(getname,setname,delname) # 不如装饰器的方式清晰 f = Foo("zixi") print(f.name) # f.name = 10 # 抛出异常：TypeError: 10 must be str del f.name # 抛出异常：TypeError: Can not delete
五、封装与扩展性
封装在于明确区分内外， 使得类实现者可以修改封装内的东西而不影响外部调用者的代码；而外部使用者只知道一个接口（函数），只要接口（函数）名，参数不变，使用者的代码永远无需改变。这就提供了一个良好的合作基础——或者说，只要接口这个基础约定不变，则代码改变不足为虑。
# 类的设计者 class Room: def __init__(self,name,owner,width,length,high): self.name = name self.owner = owner self.__width = width self.__length = length self.__high = high def tell_area(self): # 对外提供的接口，隐藏了内部的实现细节，此时我们想求的是面积 return self.__width * self.__length # 使用者 r1 = Room('卧室','zixi',20,20,20) print(r1.tell_area()) # 使用者调用接口tell_area # 400
# 类的设计者，轻松的扩展了功能，而类的使用者完全不需要改变自己的代码 class Room: def __init__(self,name,owner,width,length,high): self.name = name self.owner = owner self.__width = width self.__length = length self.__high = high # 对外提供的接口，隐藏内部实现，此时我们想求的是体积,内部逻辑变了, # 只需求修该下列一行就可以很简答的实现,而且外部调用感知不到,仍然使用该方法，但是功能已经变了 def tell_area(self): return self.__width * self.__length * self.__high # 使用者 r1 = Room('卧室','zixi',20,20,20) # 对于仍然在使用tell_area接口的人来说，根本无需改动自己的代码，就可以用上新功能 print(r1.tell_area()) # 8000