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Python 封装:了解私有成员和受保护成员

来源:dev.to 2024-10-22 18:45:57 0浏览 收藏

目前golang学习网上已经有很多关于文章的文章了,自己在初次阅读这些文章中,也见识到了很多学习思路;那么本文《Python 封装:了解私有成员和受保护成员》,也希望能帮助到大家,如果阅读完后真的对你学习文章有帮助,欢迎动动手指,评论留言并分享~

Python 封装:了解私有成员和受保护成员

在面向对象编程(oop)中,封装是一种强大的技术,它将数据(属性)和操作它们的函数(方法)绑定在一起,限制对某些细节的访问。封装可以防止直接访问对象的内部状态,并允许通过明确定义的接口进行受控交互。在 python 中,这是通过使用 privateprotected 成员来实现的,它们是维护对象内部和外部接口之间清晰边界的重要工具。

本文深入探讨了 python 封装,重点关注私有成员和受保护成员、它们的工作方式以及实际用途。

什么是封装?

封装可确保对象的数据隐藏起来,免受外部干扰和误用。它通过限制对类中某些属性和方法的访问来允许数据隐藏,从而确保数据完整性。这对于构建模块化和可维护的代码至关重要,因为它强制执行清晰的接口来与对象的内部状态进行交互。

与其他一些编程语言不同,python 没有严格的访问修饰符,例如 private、protected 或 public。相反,它依赖命名约定和某些机制来控制对对象成员的访问。

python 中的私有成员

私有成员是在定义它们的类之外无法访问的属性或方法。在 python 中,私有成员是通过在名称前添加 双下划线 (__) 来创建的。这向 python 解释器发出信号,表明不应从类外部直接访问这些成员,这种机制称为 name mangling.

私人成员示例:

class bankaccount:
    def __init__(self, balance):
        self.__balance = balance  # private member

    def deposit(self, amount):
        if amount > 0:
            self.__balance += amount
            print(f"deposited: {amount}")

    def withdraw(self, amount):
        if 0 < amount <= self.__balance:
            self.__balance -= amount
            print(f"withdrawn: {amount}")
        else:
            print("insufficient funds")

    def get_balance(self):
        return self.__balance  # public method to access private member

# example usage
account = bankaccount(1000)
account.deposit(500)
account.withdraw(200)
print("current balance:", account.get_balance())

# trying to access the private member directly (will raise an attributeerror)
# print(account.__balance)  # uncommenting this will cause an error

在此示例中,bankaccount 类有一个私有属性 __balance。 python 执行的名称修改在内部将 __balance 更改为 _bankaccount__balance,使得从类外部访问变得困难。这可以保护帐户余额不被外部代码直接修改。

公共方法 deposit、without 和 get_balance 允许与私有成员进行受控交互,确保对象的状态仅以明确定义的方式修改。

要点:

  • 私人成员以 __ 为前缀。
  • 无法从班级外部直接访问它们。
  • 它们通过公共方法访问,强制封装。

python 中的受保护成员

受保护的成员应该在类及其子类中访问。在 python 中,受保护成员是通过在名称前添加 单下划线 (_) 来创建的。这向开发人员发出信号,表明这些成员仅供内部使用,但如有必要,仍然可以从类外部访问。

受保护成员示例:

class Animal:
    def __init__(self, name):
        self._name = name  # Protected member

    def speak(self):
        raise NotImplementedError("Subclasses must implement this method")

class Dog(Animal):
    def speak(self):
        return f"{self._name} says Woof!"

class Cat(Animal):
    def speak(self):
        return f"{self._name} says Meow!"

# Example usage
dog = Dog("Buddy")
cat = Cat("Whiskers")
print(dog.speak())  # Output: Buddy says Woof!
print(cat.speak())  # Output: Whiskers says Meow!

# Accessing a protected member (allowed, but not recommended)
print(dog._name)  # Output: Buddy

在这个例子中,animal类定义了一个受保护的成员_name,它可以被子类(dog和cat)访问。尽管 python 允许从类外部访问 _name,但通常不鼓励这样做,如单下划线前缀所示。

要点:

  • 受保护的成员以 _ 为前缀。
  • 可以在类及其子类中访问它们。
  • 技术上允许外部访问,但作为最佳实践,不鼓励外部访问。

私人成员与受保护成员:主要区别

aspect private members protected members
syntax prefix with __ (double underscore) prefix with _ (single underscore)
access from outside class not allowed (name mangling used) allowed but discouraged (by convention)
access in subclasses not allowed directly allowed in subclasses
purpose strict data hiding for sensitive members meant for internal use but less restrictive

封装和数据隐藏

封装可以实现数据隐藏,从而确保关键属性和方法不会被意外修改或访问。通过控制对内部数据的访问,封装:

  • 保护对象的状态:只能通过明确定义的方法修改内部数据,降低错误风险并保持对象完整性。
  • 提高可维护性:只要外部接口保持一致,类的内部工作方式就可以改变,而不会影响程序的其他部分。
  • 增强安全性:可以屏蔽敏感信息或功能免遭外部篡改。

使用封装的最佳实践

  1. 对敏感数据使用私有成员:如果某些属性或方法不应被程序的其他部分直接更改,请将它们声明为私有。这会强制执行更强的封装。
  2. 利用受保护的成员进行继承:在设计继承类时,使用受保护的成员来表明某些属性或方法供子类使用。
  3. 公开公共方法:提供封装内部行为的定义良好的公共方法(getter、setter 或业务逻辑方法),而不是允许直接访问内部数据。
  4. 遵循命名约定:虽然 python 不强制执行严格的访问控制,但遵循私有 (__) 和受保护 (_) 成员的约定可确保您的代码可读且可维护。

结论

封装是python面向对象范例的一个重要方面,提供了一种隐藏内部数据并控制外部代码与对象交互方式的方法。通过私有和受保护的成员,python 开发人员可以构建代码以防止未经授权的访问,并使对象更加模块化、健壮和安全。

通过理解并正确使用私有成员和受保护成员,您可以创建保护其内部状态的类,同时提供清晰且受控的交互接口。这提高了代码的可维护性和可靠性,从长远来看,使您的程序更具适应性和更易于使用。

文中关于的知识介绍,希望对你的学习有所帮助!若是受益匪浅,那就动动鼠标收藏这篇《Python 封装:了解私有成员和受保护成员》文章吧,也可关注golang学习网公众号了解相关技术文章。

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