Python中的封装

2025年5月30日 | 阅读 4 分钟

在 Python 中，封装是面向对象编程 (OOP) 的一个基本概念。它将类视为数据（变量）和操作这些数据的方法的集合。

封装阻止直接访问对象的某些组件，从而防止意外的干扰和数据损坏。

Python 中的封装是如何工作的？

封装在 Python 中通过阻止用户直接访问对象的某些部分来实现，同时又通过其他方式（方法）给予他们访问这些部分的能力。

可以使用不同的访问修饰符来控制访问。

公共属性：可以从任何地方访问。
受保护的属性 (_singleUnderscore) ：不打算公开使用，但仍然可以访问。
私有属性 (__doubleUnderscore)：不能从类外部直接访问。

成员类型	语法	在类内部可访问	在子类中可访问	在类外部可访问
公共	self.var	是的	是的	是的
Protected	self._var	是的	是 (推荐仅在子类内部访问)	是 (不推荐)
私有	self.__var	是的	否 (除非使用名称修饰)	否 (禁止直接访问)

Python 中封装的实现

Python 对类成员使用三个级别的访问控制：

公共,
受保护，和
私有。

让我们通过示例来探讨它们。.

公共成员

公共成员可以在任何地方访问，包括类内部、类外部以及派生（子）类内部。

用法：变量名之前没有下划线。

示例

class Car:
    def __init__(self, brand, model):
        self.brand = brand  # Public attribute
        self.model = model  # Public attribute

    def display(self):
        print(f"Car: {self.brand} {self.model}")

# Creating an object
car = Car("Toyota", "Corolla")

# Accessing public members
print(car.brand)  
print(car.model)  

# Calling public method
car.display()  

立即执行

输出

Toyota
Corolla
Car: Toyota Corolla

说明

公共属性（brand，model）也可以在类外部访问。display() 方法也是公共的，可以从其他类访问。

受保护的成员

受保护的成员由单个下划线 (_variable) 表示。

用法：它可以在类外部访问，但只应在类和子类中访问（不强制执行，仅为约定）。

示例

class Car:
    def __init__(self, brand, model, engine):
        self.brand = brand  # Public attribute
        self._model = model  # Protected attribute
        self._engine = engine  # Protected attribute

    def _show_details(self):  # Protected method
        print(f"Brand: {self.brand}, Model: {self._model}, Engine: {self._engine}")

class ElectricCar(Car):
    def __init__(self, brand, model, battery_capacity):
        super().__init__(brand, model, "Electric")
        self.battery_capacity = battery_capacity

    def show_info(self):
        self._show_details()  # Accessing protected method from subclass
        print(f"Battery: {self.battery_capacity} kWh")

# Creating an object of ElectricCar
tesla = ElectricCar("Tesla", "Model S", 100)

# Accessing protected members from subclass
tesla.show_info()

# Accessing protected members outside the class (not recommended)
print(tesla._model)  # Works, but not recommended

立即执行

输出

Brand: Tesla, Model: Model S, Engine: Electric
Battery: 100 kWh
Model S

说明

_model 和 _engine 是受保护的属性，_show_details() 是受保护的方法。它们可以在子类中访问，但不建议在类外部直接使用。

私有成员

私有成员由双下划线 (__variable) 表示。

用法：它们不能在类外部直接访问。

示例

class BankAccount:
    def __init__(self, account_number, balance):
        self.account_number = account_number  # Public attribute
        self.__balance = balance  # Private attribute

    def get_balance(self):  # Getter method
        return self.__balance

    def set_balance(self, amount):  # Setter method
        if amount >= 0:
            self.__balance = amount
        else:
            print("Invalid amount! Balance cannot be negative.")

# Creating an account object
account = BankAccount("123456789", 1000)

# Accessing public member
print(account.account_number)  # Works fine

# Trying to access private member directly (will raise AttributeError)
# print(account.__balance)  # Uncommenting this will cause an error

# Using getter method to access private attribute
print(account.get_balance())  # Works fine

# Using setter method to update private attribute
account.set_balance(2000)
print(account.get_balance())  # Updated balance

# Accessing private attribute using name mangling (Not recommended)
print(account._BankAccount__balance)  # Works, but should be avoided

立即执行

输出

说明

__balance 是一个私有属性；不允许直接访问。我们使用getter (get_balance()) 和 setter (set_balance()) 方法来控制访问。Python 会在内部将 __balance 重命名为 _BankAccount__balance，允许通过名称修饰进行访问（但这是一种不良做法）。

结论

封装通过防止直接访问来隐藏对象的内部细节和实现。在 Python 中，封装通过类属性的公共、受保护和私有成员以及通过 getter 和 setter 控制访问来实现。由于 Python 中的约定驱动方法，它提高了代码的安全性、可维护性和结构。

Python 封装常见问题解答

1. Python 中的封装是什么？

封装是面向对象编程原则，它禁止无限制地访问对象的數據和方法。通过称为公共方法的受控接口提供访问，确保數據的安全和保护。

2. Python 中的封装是如何实现的？

封装使用访问说明符实现：

Self 变量 (self.var)：公共成员可以从任何地方访问。受保护的成员用单个下划线 (_var) 表示，表示它可用于内部使用。
双下划线 (__var)：称为私有成员，表示不能直接访问它。

3. 封装为什么很重要？

封装提供：

防止意外修改，从而保护数据。
数据只能通过定义的访问方法进行访问，即提供方法控制访问。
提高代码结构和模块化，使其更易于维护。

4. 封装中的 Getter 和 Setter 如何工作？

可以使用setter 和 getter 方法分别访问私有变量。

示例

class BankAccount:
    def __init__(self, balance):
        self.__balance = balance

    def get_balance(self):  # Getter
        return self.__balance

    def set_balance(self, amount):  # Setter
        if amount >= 0:
            self.__balance = amount
        else:
            print("Invalid amount!")

account = BankAccount(1000)
print(account.get_balance())  
account.set_balance(2000)
print(account.get_balance())  

立即执行

输出

1000
2000

5. Python 中的私有成员可以在类外部访问吗？

禁止直接访问，因此无法使用类属性。但是，我们可以通过名称修饰来访问私有变量 (_ClassName__privateVar)。

下一主题Python 中的访问修饰符

Python中的封装