【Python面向对象编程】第08篇私有变量

本篇我们介绍封装（encapsulation）的概念，以及如何在 Python 中利用私有属性实现封装。

封装的概念

面向对象编程包含四个基本的概念：抽象、封装、继承以及多态。封装是指将数据和功能包装在对象中，通过封装可以对外隐藏对象的内部状态。封装因此也被称为信息隐藏。

类就是封装的一个示例，它将数据和方法打包成一个单元。同时类还通过方法提供了属性的访问。

信息隐藏的思想就是如果你有一个外部不可见的属性，你可以控制它的访问，确保对象总是处于有效状态。

下面我们通过一个示例来进一步理解封装的概念。

封装的示例

以下示例定义了一个 Counter 类：

class Counter:def __init__(self):self.current = 0def increment(self):self.current += 1def value(self):return self.currentdef reset(self):self.current = 0

Counter 类拥有一个属性 current，它的默认值为 0。另外 Counter 类包含三个方法：

increment() 将属性 current 的值加一。
value() 返回属性 current 的当前值。
reset() 将属性 current 的值设置为 0。

以下示例创建了一个新的 Counter 类实例，调用三次 increment() 方法，然后打印 counter 变量的当前值：

counter = Counter()counter.increment()
counter.increment()
counter.increment()print(counter.value())

输出结果如下：

程序工作正常，但是还有一个问题。我们仍然可以从 Counter 类的外部访问 current 属性并修改它的值。例如：

counter = Counter()counter.increment()
counter.increment()
counter.current = -999print(counter.value())

输出结果如下：

-999

在以上示例中，我们创建了一个 Counter 类的实例，调用两次 ncrement() 方法，然后将 current 属性的值设置为一个无效的数值 -999。

那么如何阻止代码从 Counter 类的外部修改 current 属性呢？为此我们需要使用私有属性。

私有属性

私有属性只能从类的方法中访问。也就是说，我们无法从类的外部访问私有属性。

不过，Python 没有提供私有属性的功能。也就是说，任何属性都可以从类的外部访问。

按照惯例，我们可以在变量名前加上一个下划线（_）表示私有属性：

_attribute

以上语法表示 _attribute 不应该直接访问，而且将来在实现上可能会有重大变化。

以下示例重新定义了 Counter 类，使用惯例将 current 变量修改为私有属性：

class Counter:def __init__(self):self._current = 0def increment(self):self._current += 1def value(self):return self._currentdef reset(self):self._current = 0

名称改写

如果在属性名前面加上双下划线前缀：

__attribute

Python 会自动将 __attribute 属性名修改为以下名称：

_class__attribute

这种行为被称为名称改写（name mangling）。这样一来，我们就无法从外部访问直接访问 __attribute 属性：

instance.__attribute

不过，我们还是可以通过 _class__attribute 访问变量：

instance._class__attribute

以下示例重新定义了 Counter 类：

class Counter:def __init__(self):self.__current = 0def increment(self):self.__current += 1def value(self):return self.__currentdef reset(self):self.__current = 0

此时，如果我们访问 __current 属性，将会返回一个错误：

counter = Counter()
print(counter.__current)
AttributeError: 'Counter' object has no attribute '__current'

但是我们可以通过 _Counter___current 访问 __current 属性：

counter = Counter()
print(counter._Counter__current)
0

总结

封装是将数据和方法打包成一个类，从而隐藏信息和限制外部访问。
按照惯例，单下划线前缀的属性被视为私有属性。
Python 会对双下划线前缀的属性进行名称改写。