成员保护和访问限制

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在类的内部,有各种变量和方法。这些数据成员,可以在类的外部通过实例或者类名进行调用,例如:

class People:
    title = "人类"

    def __init__(self, name, age):
        self.name = name
        self.age = age

    def print_age(self):
        print('%s: %s' % (self.name, self.age))

obj = People("jack", 12)
obj.age = 18
obj.print_age()
print(People.title)

上面的调用方式是我们大多数情况下都需要的,但是往往我们也不希望所有的变量和方法能被外部访问,需要针对性地保护某些成员,限制对这些成员的访问。这样的程序才是健壮、可靠的,也符合业务的逻辑。

在类似JAVA的语言中,有private关键字,可以将某些变量和方法设为私有,阻止外部访问。但是,Python没有这个机制,Python利用变量和方法名字的变化,实现这一功能。

在Python中,如果要让内部成员不被外部访问,可以在成员的名字前加上两个下划线__,这个成员就变成了一个私有成员(private)。私有成员只能在类的内部访问,外部无法访问。

class People:
    title = "人类"

    def __init__(self, name, age):
        self.__name = name
        self.__age = age

    def print_age(self):
        print('%s: %s' % (self.__name, self.__age))

obj = People("jack", 18)
obj.__name

------------------------------
Traceback (most recent call last):
  File "F:/Python/pycharm/201705/1.py", line 68, in <module>
    obj.__name
AttributeError: 'People' object has no attribute '__name'

那外部如果要对__name__age进行访问和修改呢?在类的内部创建外部可以访问的get和set方法!

class People:
    title = "人类"

    def __init__(self, name, age):
        self.__name = name
        self.__age = age

    def print_age(self):
        print('%s: %s' % (self.__name, self.__age))

    def get_name(self):
        return self.__name

    def get_age(self):
        return self.__age

    def set_name(self, name):
        self.__name = name

    def set_age(self, age):
        self.__age = age

obj = People("jack", 18)
obj.get_name()
obj.set_name("tom")

这样做,不但对数据进行了保护的同时也提供了外部访问的接口,而且在get_name,set_name这些方法中,可以额外添加对数据进行检测、处理、加工、包裹等等各种操作,作用巨大!

比如下面这个方法,会在设置年龄之前对参数进行检测,如果参数不是一个整数类型,则抛出异常。

def set_age(self, age):
    if isinstance(age, int):
        self.__age = age
    else:
        raise ValueError

那么,以双下划线开头的数据成员是不是一定就无法从外部访问呢?其实也不是!本质上,从内部机制原理讲,外部不能直接访问__age是因为Python解释器对外把__age变量改成了_People__age,也就是_类名__age(类名前是一个下划线)。因此,投机取巧的话,你可以通过_ People__age在类的外部访问__age变量:

obj = People("jack", 18)
print(obj._People__name)

也就是说:Python的私有成员和访问限制机制是“假”的,没有从语法层面彻底限制对私有成员的访问。这一点和常量的尴尬地位很相似。

拓展:由于Python内部会对双下划线开头的私有成员进行名字变更,所以会出现下面的情况:

class People:
    title = "人类"

    def __init__(self, name, age):
        self.__name = name
        self.__age = age

    def print_age(self):
        print('%s: %s' % (self.__name, self.__age))

    def get_name(self):
        return self.__name

    def set_name(self, name):
        self.__name = name


obj = People("jack", 18)
obj.__name = "tom"          # 注意这一行
print("obj.__name:  ", obj.__name)
print("obj.get_name():  ", obj.get_name())

-------------------
打印结果:
obj.__name:   tom
obj.get_name():   jack

一定要注意,此时的obj.__name= 'tom',相当于给obj实例添加了一个新的实例变量__name,而不是对原有私有成员__name的重新赋值。


此外,有些时候,你会看到以一个下划线开头的成员名,比如_name,这样的数据成员在外部是可以访问的,但是,按照约定俗成的规定,当你看到这样的标识符时,意思就是,“虽然我可以被外部访问,但是,请把我视为私有成员,不要在外部访问我!”。

还有,在Python中,标识符类似__xxx__的,也就是以双下划线开头,并且以双下划线结尾的,是特殊成员,特殊成员不是私有成员,可以直接访问,要注意区别对待。同时请尽量不要给自定义的成员命名__name____iter__这样的标识,它们都是Python中具有特殊意义的魔法方法名。

类的成员与下划线总结:

  • _name_name__name__:建议性的私有成员,不要在外部访问。
  • __name__name_ :强制的私有成员,但是你依然可以蛮横地在外部危险访问。
  • __name__:特殊成员,与私有性质无关,例如__doc__
  • name_name__:没有任何特殊性,普通的标识符,但最好不要这么起名。


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无须鸡肋标题

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