模块是指.py
包是指包含多个.py文件和一个__init__.py的package。没有__init__.py则此文件夹只是普通文件夹不是包(package)
因为模块多了之后会冲突,把它放到不同的包里。
一、什么是封装
在程序设计中,封装(Encapsulation)是对具体对象的一种抽象,即将某些部分隐藏起来,在程序外部看不到,其
含义是其他程序无法调用。
要了解封装,离不开“私有化”,就是将类或者是函数中的某些属性限制在某个区域之内,外部无法调用。
二、为什么要封装
封装数据的主要原因是:保护隐私(把不想别人知道的东西封装起来)
封装方法的主要原因是:隔离复杂度(比如:电视机,我们看见的就是一个黑匣子,其实里面有很多电器元件,对于
用户来说,我们不需要清楚里面都有些元件,电视机把那些电器元件封装在黑匣子里,提供给用户的只是几个按钮接口,
通过按钮就能实现对电视机的操作。)
提示:在编程语言里,对外提供的接口(接口可理解为了一个入口),就是函数,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。
三、封装分为两个层面
封装其实分为两个层面,但无论哪种层面的封装,都要对外界提供好访问你内部隐藏内容的接口(接口可以理解为入
口,有了这个入口,使用者无需且不能够直接访问到内部隐藏的细节,只能走接口,并且我们可以在接口的实现上附加更
多的处理逻辑,从而严格控制使用者的访问)
第一个层面的封装(什么都不用做):创建类和对象会分别创建二者的名称空间,我们只能用类名.或者obj.的方式去
访问里面的名字,这本身就是一种封装。
1 print(m1.brand) #实例化对象(m1.) 2 3 print(motor_vehicle.tag) #类名(motor_vehicle.) 4 5 -------------输出结果-------------- 6 7 春风 8 9 fuel oil
第二个层面的封装:类中把某些属性和方法隐藏起来(或者说定义成私有的),只在类的内部使用、外部无法访问,或 注意:对于这一层面的封装(隐藏),类名.和实例名.就是访问隐藏属性的接口
者留下少量接口(函数)供外部访问。
Python中私有化的方法也比较简单,即在准备私有化的属性(包括方法、数据)名字前面加两个下划线即可。
类中所有双下划线开头的名称如__x都会自动变形成:_类名__x的形式:
1 class A: 2 3 __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 4 5 def __init__(self): 6 7 self.__X=10 #变形为self._A__X 8 9 def __foo(self): #变形为_A__foo 10 11 print('from A') 12 13 def bar(self): 14 15 self.__foo() #只有在类内部才可以通过__foo的形式访问到.
1、类中定义的__x只能在内部使用,如self.__x,引用的就是变形的结果。 这种自动变形的特点:
2、这种变形其实正是针对外部的变形,在外部是无法通过__x这个名字访问到的。
3、在子类定义的__x不会覆盖在父类定义的__x,因为子类中变形成了:_子类名__x,而父类中变形成了:_父
类名__x,即双下滑线开头的属性在继承给子类时,子类是无法覆盖的。
注意:对于这一层面的封装(隐藏),我们需要在类中定义一个函数(接口函数)在它内部访问被隐藏的属性,然后
外部就可以使用了
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
1 a = A() 2 3 print(a._A__N) 4 5 print(a._A__X) 6 7 print(A._A__N) 8 9 --------输出结果-------- 10 11 0 12 13 10 14 15 0
1 a = A() #实例化对象a 2、变形的过程只在类的定义是发生一次,在定义后的赋值操作,不会变形
2 3 print(a.__dict__) #打印变形的内容 4 5 a.__Y = 20 #新增Y的值,此时加__不会变形 6 7 print(a.__dict__) #打印变形的内容 8 9 ---------输出结果---------- 10 11 {'_A__X': 10} 12 13 {'_A__X': 10, '__Y': 20} #发现后面的Y并没有变形
1class A: #这是正常情况 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
2 3 def fa(self): 4 5 print("from A") 6 7 def test(self): 8 9 self.fa() 10 11 12 13 class B(A): 14 15 def fa(self): 16 17 print("from B") 18 19 20 21 b = B() 22 23 b.test() 24 25 --------输出结果---------- 26 27 from B
1 lass A: #把fa定义成私有的,即__fa 看一下把fa被定义成私有的情况:
2 3 def __fa(self): #在定义时就变形为_A__fa 4 5 print("from A") 6 7 def test(self): 8 9 self.__fa() #只会与自己所在的类为准,即调用_A__fa 10 11 12 13 class B(A): 14 15 def __fa(self): #b调用的是test,跟这个没关系 16 17 print("from B") 18 19 20 21 b = B() 22 23 b.test() 24 25 -------输出结果--------- 26 27 from A
1、什么是特性property 四、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(就是一个装饰器)
注意:被property装饰的属性会优先于对象的属性被使用,而被propery装饰的属性,分成三种:property、被装饰
的函数名.setter、被装饰的函数名.deleter(都是以装饰器的形式)。
1 class room: #定义一个房间的类 2 3 def __init__(self,length,width,high): 4 5 self.length = length #房间的长 6 7 self.width = width #房间的宽 8 9 self.high = high #房间的高 10 11 @property 12 13 def area(self): #求房间的平方的功能 14 15 return self.length * self.width #房间的面积就是:长x宽 16 17 @property 18 19 def perimeter(self): #求房间的周长的功能 20 21 return 2 * (self.length + self.width) #公式为:(长 + 宽)x 2 22 23 @property 24 25 def volume(self): #求房间的体积的功能 26 27 return self.length * self.width * self.high #公式为:长 x 宽 x 高 28 29 30 31 r1 = room(2,3,4) #实例化一个对象r1 32 33 print("r1.area:",r1.area) #可以像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 34 35 print("r1.perimeter:",r1.perimeter) #同上,就不用像调用绑定方法一样,还得加括号,才能运行 36 37 print("r1.volume:",r1.volume) #同上,就像是把运算过程封装到一个函数内部,我们不管过程,只要有结果就行 38 39 ------------输出结果--------------- 40 41 r1.area: 6 42 43 r1.perimeter: 10 44 45 r1.volume: 24
1 r1.area = 8 #为特性area赋值 注意:此时的特性arear、perimeter和volume不能被赋值。
2 3 r1.perimeter = 14 #为特性perimeter赋值 4 5 r1.volume = 24 #为特性volume赋值 6 7 ''' 8 9 抛出异常: 10 11 r1.area = 8 #第一个就抛异常了,后面的也一样 12 13 AttributeError: can't set attribute 14 15 16 17 '''
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2、为什么要用property
计算出来的,这种特性的使用方式遵循了统一访问的原则。
1 class people: #定义一个人的类 2 3 def __init__(self,name,sex): 4 5 self.name = name 6 7 self.sex = sex #p1.sex = "male",遇到property,优先用property 8 9 10 11 @property #查看sex的值 12 13 def sex(self): 14 15 return self.__sex #返回正真存值的地方 16 17 18 19 @sex.setter #修改sex的值 20 21 def sex(self,value): 22 23 if not isinstance(value,str): #在设定值之前进行类型检查 24 25 raise TypeError("性别必须是字符串类型") #不是str类型时,主动抛出异常 26 27 self.__sex = value #类型正确的时候,直接修改__sex的值,这是值正真存放的地方 28 29 #这里sex前加"__",对sex变形,隐藏。 30 31 32 33 @sex.deleter #删除sex 34 35 def sex(self): 36 37 del self.__sex 38 39 40 41 p1 = people("egon","male") #实例化对象p1 42 43 print(p1.sex) #查看p1的sex,此时要注意self.sex的优先级 44 45 p1.sex = "female" #修改sex的值 46 47 print(p1.sex) #查看修改后p1的sex 48 49 print(p1.__dict__) #查看p1的名称空间,此时里面有sex 50 51 del p1.sex #删除p1的sex 52 53 print(p1.__dict__) #查看p1的名称空间,此时发现里面已经没有sex了 54 55 -------------------输出结果-------------------- 56 57 male 58 59 female 60 61 {'name': 'egon', '_people__sex': 'female'} 62 63 {'name': 'egon'}
,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。 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++里一般会将所有的所有的数据都设置为私有的
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。
1 #类的设计者 2 3 class room: #定义一个房间的类 4 5 def __init__(self,name,owner,length,width,high): 6 7 self.name = name 8 9 self.owner = owner 10 11 self.__length = length #房间的长 12 13 self.__width = width #房间的宽 14 15 self.__high = high #房间的高 16 17 @property 18 19 def area(self): #求房间的平方的功能 20 21 return self.__length * self.__width #对外提供的接口,隐藏了内部的实现细节, 22 23 # 此时我们想求的是房间的面积就是:长x宽
1#类的使用者 实例化对象通过接口,调用相关属性得到想要的值:
2 3 r1 = room("客厅","michael",20,30,9) #实例化一个对象r1 4 5 print(r1.area) #通过接口使用(area),使用者得到了客厅的面积 6 7 -------------输出结果-------------- 8 9 600 #得到了客厅的面积
1#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 扩展原有的代码,使功能增加:
2 3 class room: #定义一个房间的类 4 5 def __init__(self,name,owner,length,width,high): 6 7 self.name = name #房间名 8 9 self.owner = owner #房子的主人 10 11 self.__length = length #房间的长 12 13 self.__width = width #房间的宽 14 15 self.__high = high #房间的高 16 17 @property 18 19 def area(self): #对外提供的接口,隐藏内部实现 20 21 return self.__length * self.__width, 22 23 self.__length * self.__width * self.__high #此时我们增加了求体积, 24 25 # 内部逻辑变了,只需增加这行代码就能简单实现,而且外部调用感知不到,仍然使 26 27 # 用该方法,但是功能已经增加了
1#类的使用者 对于类的使用者,仍然在调用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:
2 3 r1 = room("客厅","michael",20,30,9) #实例化一个对象r1 4 5 print(r1.area) #通过接口使用(area),使用者得到了客厅的面积 6 7 --------------输出结果--------------- 8 9 (600, 5400) #得到了新增的功能的值