面向对象之封装

一 引入

​ 面向对象编程有三大特性：封装、继承、多态，其中最重要的一个特性就是封装。封装指的就是把数据与功能都整合到一起，听起来是不是很熟悉，没错，我们之前所说的”整合“二字其实就是封装的通俗说法。除此之外，针对封装到对象或者类中的属性，我们还可以严格控制对它们的访问，分两步实现：隐藏与开放接口

二 隐藏属性

Python的Class机制采用双下划线开头的方式将属性隐藏起来（设置成私有的），但其实这仅仅只是一种变形操作，类中所有双下滑线开头的属性都会在类定义阶段、检测语法时自动变成“_类名__属性名”的形式：

class Foo:
    __N=0 # 变形为_Foo__N

    def __init__(self): # 定义函数时，会检测函数语法，所以__开头的属性也会变形
        self.__x=10 # 变形为self._Foo__x

    def __f1(self): # 变形为_Foo__f1
        print('__f1 run')

    def f2(self):  # 定义函数时，会检测函数语法，所以__开头的属性也会变形
        self.__f1() #变形为self._Foo__f1()

print(Foo.__N) # 报错AttributeError:类Foo没有属性__N

obj = Foo()
print(obj.__x) # 报错AttributeError:对象obj没有属性__x

这种变形需要注意的问题是：

1、在类外部无法直接访问双下滑线开头的属性，但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Foo._A__N，所以说这种操作并没有严格意义上地限制外部访问，仅仅只是一种语法意义上的变形。

>>> Foo.__dict__
mappingproxy({..., '_Foo__N': 0, ...})

>>> obj.__dict__
{'_Foo__x': 10}

>>> Foo._Foo__N
0
>>> obj._Foo__x
10
>>> obj._Foo__N
0

2、在类内部是可以直接访问双下滑线开头的属性的，比如self.__f1()，因为在类定义阶段类内部双下滑线开头的属性统一发生了变形。

>>> obj.f2()
__f1 run

3、变形操作只在类定义阶段发生一次,在类定义之后的赋值操作，不会变形。

>>> Foo.__M=100
>>> Foo.__dict__
mappingproxy({..., '__M': 100,...})
>>> Foo.__M
100

>>> obj.__y=20
>>> obj.__dict__
{'__y': 20, '_Foo__x': 10}
>>> obj.__y
20

三 开放接口

定义属性就是为了使用，所以隐藏并不是目的

3.1 隐藏数据属性

将数据隐藏起来就限制了类外部对数据的直接操作，然后类内应该提供相应的接口来允许类外部间接地操作数据，接口之上可以附加额外的逻辑来对数据的操作进行严格地控制

>>> class Teacher:
...     def __init__(self,name,age): #将名字和年纪都隐藏起来
...         self.__name=name
...         self.__age=age
...     def tell_info(self): #对外提供访问老师信息的接口
...         print('姓名:%s,年龄:%s' %(self.__name,self.__age))
...     def set_info(self,name,age): #对外提供设置老师信息的接口，并附加类型检查的逻辑
...         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
... 
>>>
>>> t=Teacher('lili',18)
>>> t.set_info(‘LiLi','19') # 年龄不为整型，抛出异常
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
  File "<stdin>", line 11, in set_info
TypeError: 年龄必须是整型
>>> t.set_info('LiLi',19) # 名字为字符串类型，年龄为整形，可以正常设置
>>> t.tell_info() # 查看老师的信息
姓名:LiLi,年龄:19

3.2 隐藏函数属性

目的的是为了隔离复杂度，例如ATM程序的取款功能,该功能有很多其他功能组成，比如插卡、身份认证、输入金额、打印小票、取钱等，而对使用者来说,只需要开发取款这个功能接口即可,其余功能我们都可以隐藏起来

>>> class ATM:
...     def __card(self): #插卡
...         print('插卡')
...     def __auth(self): #身份认证
...         print('用户认证')
...     def __input(self): #输入金额
...         print('输入取款金额')
...     def __print_bill(self): #打印小票
...         print('打印账单')
...     def __take_money(self): #取钱
...         print('取款')
...     def withdraw(self): #取款功能
...         self.__card()
...         self.__auth()
...         self.__input()
...         self.__print_bill()
...         self.__take_money()
...
>>> obj=ATM()
>>> obj.withdraw()

总结隐藏属性与开放接口，本质就是为了明确地区分内外，类内部可以修改封装内的东西而不影响外部调用者的代码；而类外部只需拿到一个接口，只要接口名、参数不变，则无论设计者如何改变内部实现代码，使用者均无需改变代码。这就提供一个良好的合作基础，只要接口这个基础约定不变，则代码的修改不足为虑。

四 property的使用

什么是property特性：

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

示例：计算bmi

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：

过轻：低于18.5

正常：18.5-23.9

过重：24-27

肥胖：28-32

非常肥胖, 高于32

　　体质指数（BMI）=体重（kg）÷身高^2（m）

　　EX：70kg÷（1.75×1.75）=22.86

class People:
    def __init__(self,name,weight,height):
        self.weight=weight
        self.height=height

    @property
    def BMI(self):
        return self.weight / (self.height ** 2)

p1=People("egon",60,1.80)
print(p1.BMI)     #使用property之后，作为用户去使用时，获取bmi值的时候就和获取一个值一样（例如obj.name）

示例2：

#实例二:
#将隐藏属性name按照人正常的思维逻辑操作
#print(obj1.name)
#obj1.name=18
#del obj1.name

#方法1
class People:
    def __init__(self, name):
        self.__name = name

    def get_name(self):
        return self.__name

    def set_name(self, val):
        if type(val) is not str:
            print('必须传入str类型')
            return
        self.__name = val

    def del_name(self):
        print('不让删除')
        # del self.__name

    name=property(get_name,set_name,del_name)

obj1=People('egon')
print(obj1.get_name())
obj1.set_name('EGON')
print(obj1.get_name())
obj1.del_name()

# 将隐藏属性name按照人正常的思维逻辑操作
# 方法二:比如是操作隐藏属性name，控制用户对name的删除，修改，查找,那么就定义三个名字都为name的函数，property下的name对应查找,@name.setter是对应修改name，@name.deleter是删除
class People:
    def __init__(self,name):
        self.__name=name

    @property
    def name(self):
        print(self.__name)

    @name.setter
    def name(self,new_name):
        if type(new_name) is not str:
            print("请输入str类型")
            return
        self.__name=new_name

    @name.deleter
    def name(self):
        print("不能删除")

peo1=People("egon")
peo1.name
peo1.name="alex"
peo1.name
del peo1.name