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27 面向对象编程_访问限制

在Class内部,可以有属性和方法,而外部代码可以通过直接调用实例变量的方法来操作数据,这样,就隐藏了内部的复杂逻辑。

但是,从前面Student类的定义来看,外部代码还是可以自由地修改一个实例的name、score属性:

class Student(object):

    def __init__(self, name, score):
        self.name = name
        self.score = score
        
    def print_score(self):
        print('%s: %s' % (self.name, self.score))
        
    def get_grade(self):
        if self.score >= 90:
            return 'A'
        elif self.score >= 60:
            return 'B'
        else:
            return 'C'
        
bart = Student('Bart', 100)
bart.score
100
bart.score = 99
bart.score
99

如果要让内部属性不被外部访问,可以把属性的名称前加上两个下划线__,在Python中,实例的变量名如果以__开头,就变成了一个私有变量(private),只有内部可以访问,外部不能访问,所以,我们把Student类改一改:

class Student(object):

    def __init__(self, name, score):
        self.__name = name
        self.__score = score

    def print_score(self):
        print('%s: %s' % (self.__name, self.__score))

改完后,对于外部代码来说,没什么变动,但是已经无法从外部访问实例变量.__name和实例变量.__score了:

bart = Student('Frank', 190)
bart.__name
---------------------------------------------------------------------------

AttributeError                            Traceback (most recent call last)

<ipython-input-28-85cd7a06bd44> in <module>
      1 bart = Student('Frank', 190)
----> 2 bart.__name


AttributeError: 'Student' object has no attribute '__name'
bart1 = Student('Frank', 200)
bart1.print_score()
Frank: 200

这样就确保了外部代码不能随意修改对象内部的状态,这样通过访问限制的保护,代码更加健壮。

但是如果外部代码要获取name和score怎么办?可以给Student类增加get_nameget_score这样的方法:

class Student(object):

    def __init__(self, name, score):
        self.__name = name
        self.__score = score

    def print_score(self):
        print('%s: %s' % (self.__name, self.__score))
        
    def get_name(self):
        return self.__name
    def get_score(self):
        return self.__score
f = Student('bob', 100)
f.get_name()
'bob'
f.get_score()
100
f.print_score()
bob: 100

如果又要允许外部代码修改score怎么办?可以再给Student类增加set_score方法:

class Student(object):

    def __init__(self, name, score):
        self.__name = name
        self.__score = score

    def print_score(self):
        print('%s: %s' % (self.__name, self.__score))
        
    def get_name(self):
        return self.__name
    def get_score(self):
        return self.__score
    
    def set_score(self, score):
        if 0 <= score <= 100:
            self.__score = score
        else:
            raise ValueError('bad score')
f2 = Student('FFF', 100)
f2.get_name()
'FFF'
f2.get_score()
100
f2.print_score()
FFF: 100
f2.set_score(99)
f2.print_score()
FFF: 99

你也许会问,原先那种直接通过bart.score = 99也可以修改啊,为什么要定义一个方法大费周折?因为在方法中,可以对参数做检查,避免传入无效的参数:

需要注意的是,在Python中,变量名类似__xxx__的,也就是以双下划线开头,并且以双下划线结尾的,是特殊变量,特殊变量是可以直接访问的,不是private变量,所以,不能用__name____score__这样的变量名。

有些时候,你会看到以一个下划线开头的实例变量名,比如_name,这样的实例变量外部是可以访问的,但是,按照约定俗成的规定,当你看到这样的变量时,意思就是,“虽然我可以被访问,但是,请把我视为私有变量,不要随意访问”。

双下划线开头的实例变量是不是一定不能从外部访问呢?其实也不是。不能直接访问__name是因为Python解释器对外把__name变量改成了_Student__name,所以,仍然可以通过_Student__name来访问__name变量:

bart._Student__name
'Frank'
bart._Student__score
190

但是强烈建议你不要这么干,因为不同版本的Python解释器可能会把__name改成不同的变量名。

总的来说就是,Python本身没有任何机制阻止你干坏事,一切全靠自觉。

最后注意下面的这种错误写法:

bart = Student('Bob', 79)
bart.get_name()
'Bob'
bart.__name = "New name"
bart.__name
'New name'

表面上看,外部代码“成功”地设置了__name变量,但实际上这个__name变量和class内部的__name变量不是一个变量!内部的__name变量已经被Python解释器自动改成了_Student__name,而外部代码给bart新增了一个__name变量。不信试试:

bart.get_name()
'Bob'

练习

请把下面的Student对象的gender字段对外隐藏起来,用get_gender()set_gender()代替,并检查参数有效性:

# -*- coding: utf-8 -*-
class Student(object):
    def __init__(self, name, gender):
        self.__name = name
        self.__gender = gender
    
    def get_gender(self):
        return self.__gender
    
    def set_gender(self, gender):
        if gender in ('male', 'female'):
            self.__gender = gender
            
    def print_information(self):
        print('%s: %s' % (self.__name, self.__gender))
a1 = Student('frank', 'male')
a1.get_gender()
'male'
a1.print_information()
frank: male
a1.set_gender(('female'))
a1.print_information()
frank: female
# 测试:
bart = Student('Bart', 'male')
if bart.get_gender() != 'male':
    print('测试失败!')
else:
    bart.set_gender('female')
    if bart.get_gender() != 'female':
        print('测试失败!')
    else:
        print('测试成功!')
测试成功!