Python编程实战 - 面向对象与进阶语法 - 封装与私有属性

在面向对象编程（OOP）中，封装（Encapsulation） 是最核心的概念之一。它强调"数据与方法的绑定"，并通过访问控制保护对象的内部状态不被随意修改。简单来说，封装让类更安全、更易维护，也让代码更具可控性和清晰性。

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一、什么是封装

封装的核心思想是：

把数据（属性）和行为（方法）组织在一起，对外提供有限的接口访问，而隐藏内部实现细节。

举个例子，假设我们要设计一个银行账户类：

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

    def deposit(self, amount):
        self.balance += amount
        print(f"存入 {amount} 元，当前余额：{self.balance}")

    def withdraw(self, amount):
        if amount > self.balance:
            print("余额不足！")
        else:
            self.balance -= amount
            print(f"取出 {amount} 元，当前余额：{self.balance}")

在这里，BankAccount 将"账户信息"和"操作方法"封装到一个类中，对外只暴露 deposit() 和 withdraw() 两个安全接口，而不让外部直接修改余额。

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二、私有属性与私有方法

Python 没有像 Java 那样严格的访问控制符（public、private、protected），但提供了约定俗成的方式来实现封装。

• 单下划线 _attr：表示受保护的属性，建议只在类或子类中访问。
• 双下划线 __attr：表示私有属性，会触发"名称重整"（Name Mangling），外部无法直接访问。

例如：

class BankAccount:
    def __init__(self, owner, balance):
        self.owner = owner
        self.__balance = balance  # 私有属性

    def deposit(self, amount):
        self.__balance += amount
        print(f"存入 {amount} 元，当前余额：{self.__balance}")

    def __check_balance(self):  # 私有方法
        print(f"账户余额：{self.__balance}")

    def show_balance(self):
        self.__check_balance()

使用时：

acc = BankAccount("小明", 1000)
acc.deposit(500)
acc.show_balance()

输出：

存入 500 元，当前余额：1500
账户余额：1500

如果你尝试：

print(acc.__balance)

会报错：

AttributeError: 'BankAccount' object has no attribute '__balance'

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三、为什么需要封装

1. 保护数据安全 防止外部代码直接修改对象内部数据。 例如：外部不能直接把余额改成负数。

2. 控制访问权限 通过方法控制数据操作逻辑，保证一致性与正确性。

3. 隐藏实现细节 外部只需调用接口，不关心内部实现。 例如用户不需要知道银行系统如何校验密码，只需要使用登录接口。

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四、访问私有属性的方法

虽然双下划线属性外部无法直接访问，但 Python 提供了间接方式：

print(acc._BankAccount__balance)

输出：

1500

⚠️ 这不是推荐做法，只是说明 Python 的封装是"约定优于强制"。 在实际开发中，应遵守封装原则，通过方法或属性装饰器访问内部数据。

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五、通过 getter 和 setter 管理属性

如果希望安全地访问和修改私有属性，可以使用 属性方法（Property）。

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

    @property
    def balance(self):
        return self.__balance

    @balance.setter
    def balance(self, amount):
        if amount < 0:
            print("余额不能为负！")
        else:
            self.__balance = amount

使用方式：

acc = BankAccount("小红", 1000)
print(acc.balance)  # 调用 getter
acc.balance = 2000  # 调用 setter
print(acc.balance)

输出：

1000
2000

这样，我们既能保持封装性，又能以更自然的方式访问数据。

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六、总结

概念	说明
封装	将属性与方法组合并限制外部访问
私有属性	以 __ 开头，只能在类内部访问
受保护属性	以 _ 开头，约定仅供类及子类使用
私有方法	以 __ 开头的方法，只能内部调用
@property	用于优雅地封装属性访问与修改

封装让对象更像"黑箱"，使用者只需通过接口操作，而不用关心内部结构。这种设计不仅提高了程序的安全性和可维护性，也让代码更符合"高内聚、低耦合"的设计原则。

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