基本概念

在学习了多态后，我们将在本节讲解面向对象编程的另一个重要概念：封装（Encapsulation）。封装的核心概念是将数据（属性）和操作该数据的方法（函数）打包到一个称为类的单元中。这个单元通常被称为“对象”，它将数据隐藏在外部访问之外，提供对数据的受控和安全的交互。

为什么我们需要封装？

封装在软件开发中具有几个重要用途：

1. 数据保护： 通过将数据封装在类内部，开发人员可以限制外部访问，防止数据的意外修改或损坏，确保其完整性。
2. 抽象： 封装隐藏了类的内部复杂性，允许类的用户通过明确定义的接口与之交互。这种抽象简化了代码的理解和维护。
3. 模块化： 封装通过将相关数据和函数组织到一个单元中，促进了模块化，使代码更容易管理、扩展和重用。

Python 中的封装

在 Python 中，封装的执行程度不如某些语言（如 Java、C++等）严格，但仍然可以通过一些关键技术有效实现：

1. 私有属性和方法：

在 Python 中，有一种命名约定，用于指示属性或方法应被视为私有，即不应从类外部直接访问。这个约定涉及将名称前缀加上下划线（_）。

class MyClass:
    def __init__(self):
        self._private_data = 42  # 私有属性
 
    def _private_method(self):
        return "这是一个私有方法"
 
obj = MyClass()
print(obj._private_data)        # 访问私有属性（不建议这样做）
print(obj._private_method())    # 访问私有方法（不建议这样做）

在实际开发中，我们虽然可以访问私有属性和方法，但最好不要这样做。

2. 属性装饰器：

Python 提供了属性装饰器来控制对属性的访问。通过使用@property，我们可以定义获取属性值的方法，以及@属性名称.setter来控制属性的修改。

class BankAccount:
    def __init__(self, balance):
        self._balance = balance
 
    @property
    def balance(self):
        return self._balance
 
    @balance.setter
    def balance(self, value):
        if value < 0:
            raise ValueError("余额不能为负数")
        self._balance = value
 
account = BankAccount(1000)
print(account.balance)  # 访问余额属性
account.balance = 1500  # 修改余额属性

通过使用属性装饰器，我们就可以在获取或设置属性值时，强制规则和验证。

总结

封装是 Python 和面向对象编程中的一个重要概念。通过数据保护、抽象和模块化，封装使开发人员能够创建强大且易于维护的代码。

虽然 Python 并不如某些语言那样对封装提供严格的实现，但通过遵循命名约定并使用属性装饰器，我们还是可以在 Python 程序中有效实现封装。