代码收藏家技术教程 2024-08-28

Python基础教程第11课：函数封装详解

1 什么是封装

通俗理解：封装，简而言之，就是把数据（变量）和操作这些数据的方法（函数）打包在一起，形成一个“黑箱”，外界只能通过预设的接口（方法）来访问或修改这个“黑箱”里的内容，而无需知道其内部是如何工作的。

专业术语：封装是面向对象编程（OOP）的四大基本原则之一，它通过隐藏对象的属性和实现细节，仅对外公开接口来控制外部对对象的访问。

2 封装原理

原理探索：

封装表示的是，将现实世界事物的：

属性

行为

封装到类中，描述为：

成员变量

成员方法

在Python中，我们主要通过创建类（class）来实现封装。类是一种自定义的数据类型，它可以包含属性（变量）和方法（函数）。属性用于存储数据，方法则是对这些数据进行操作的函数。通过设置访问权限（public, private），我们可以控制哪些内容可以被外部访问，哪些内容应该保持私有。

public（公有）: 不加任何前缀的属性或方法，默认可以被任何代码访问。

private（私有）: 以两个下划线__开头的属性或方法，表示这是类的内部实现细节，不应直接从外部访问。

3 封装的好处

提高代码的可读性：封装使得代码结构清晰，逻辑更加集中，便于阅读和理解。

增强安全性：通过限制对内部数据的直接访问，可以防止外部代码误操作导致的数据损坏。

易于维护和升级：当需要修改内部实现时，只需调整类的内部代码，对外部代码的影响降到最低。

促进代码复用：封装好的类可以作为组件，在不同的项目中重复使用，提高开发效率。

4 代码示例

Python中的封装主要依赖于名称修饰（Name Mangling）机制来实现私有属性的保护。当你为一个属性或方法加上双下划线__前缀时，Python会自动修改其名称，使其对外部代码不可见。

例如，如果你定义了一个名为__secret_value的私有属性，Python实际上会将其名称修改为_类名__secret_value。这种机制有效地阻止了外部代码直接访问该属性，除非通过类提供的公共方法。

class MyClass:
    def __init__(self):
        self.public_var = "任何人都能看见"
        self.__private_var = "只有我能看到"  # 私有变量

    def get_private_var(self):  # 公共方法，用于访问私有变量
        return self.__private_var


# 实例化类
my_obj = MyClass()

print(my_obj.public_var)  # 输出：任何人都能看见
print(my_obj.get_private_var())  # 正确访问私有变量的方式，输出：只有我能看到
my_obj.__private_var = "我好帅" #不报错，但是无效
print(my_obj.__private_var)  # 这将引发错误，因为直接访问私有变量被阻止