Python從菜鳥到高手（18）：類與方法的私有化

1. 建立本身的類

學習面向對象的第一步，就是建立一個類。由於類是面向對象的基石。Python類和其餘編程語言（Java、C#等）的類差很少，也須要使用class關鍵字。下面經過一個實際的例子來看一下Python類是如何建立的。

本例會建立一個類，以及利用這個類建立兩個對象，並調用其中的方法。

# 建立一個Person類
class Person:
    # 定義setName方法
    def setName(self, name):
        self.name = name
    # 定義getName方法
    def getName(self):
        return self.name
    # 定義greet方法
    def greet(self):
        print("Hello, I'm {name}.".format(name = self.name))

# 建立Person對象
person1 = Person()
# 建立Person對象
person2 = Person()
# 調用person1對象的setName方法
person1.setName("Bill Gates")
# 調用person2對象的name屬性
person2.name = "Bill Clinton"
# 調用person1對象的getName方法
print(person1.getName())
# 調用person1對象的greet方法
person1.greet()
# 調用person2對象的屬性
print(person2.name)
# 調用person2對象的greet方法，另一種調用方法的方式
Person.greet(person2)

程序運行結果以下圖所示。

從上面的代碼咱們能夠了解到Python類的以下知識點。

• Python類使用class關鍵字定義，類名直接跟在class關鍵字的後面。
• 類也是一個代碼塊，因此類名後面要跟着一個冒號（:）。
• 類中的方法其實就是函數，定義的方法也徹底同樣，只是因爲函數定義在類的內部，因此爲了區分，將定義在類內部的函數稱爲方法。
• 咱們能夠看到，每個方法的第1個參數都是self，其實這是必須的。這個參數名不必定叫self（能夠叫abc或任何其餘名字），但任意一個方法必須至少指定一個self參數，若是方法中包含多個參數，第1個參數將做爲self參數使用。在調用方法時，這個參數的值不須要本身傳遞，系統會將方法所屬的對象傳入這個參數。在方法內部能夠利用這個參數調用對象自己的資源，如屬性、方法等。
• 經過self參數添加的name變量是Person類的屬性，能夠在外部訪問。本例設置了person2對象的name屬性的值，與調用person2.setName方法的效果徹底相同。
• 使用類建立對象的方式與調用函數的方式相同。在Python語言中，不須要像Java同樣使用new關鍵字建立對象，只須要用類名加上構造方法（在後面的章節會詳細介紹）參數值便可。
• 調用對象的方法有兩種方式，一種是直接經過對象變量調用方法，另外一種是經過類調用方法，而且將相應的對象傳入方法的第1個參數。在本例中使用了Person.greet(person2)的方式調用了person2對象中的greet方法。

若是使用集成開發環境，如PyDev、PyCharm，那麼代碼編輯器也會對面向對象有很好的支持，例如，當在對象變量後輸入一個點（.）後，IDE會爲咱們列出該對象中全部能夠調用的資源，包括方法和屬性，以下圖所示。

2.方法和私有化

Python類默認狀況下，全部的方法均可以被外部訪問。不過像不少其餘編程語言，如Java、C#等，都提供了private關鍵字將方法私有化，也就是說只有類的內部方法才能訪問私有化的方法，經過正常的方式是沒法訪問對象的私有化方法的（除非使用反射技術，這就另當別論了）。不過在Python類中並無提供private或相似的關鍵字將方法私有化，但能夠曲線救國。

在Python類的方法名前面加雙下劃線（__）可讓該方法在外部不可訪問。

class Person:
    # method1方法在類的外部能夠訪問
    def method1(self):
        print("method1")
    # __method2方法在類的外部不可訪問
    def __method2(self):
        print("method2")

p = Person()
p.method1()
p.__method2()       # 拋出異常

若是執行上面的代碼，會拋出以下圖所示的異常信息，緣由是調用了私有化方法method2。

其實「method2」方法也不是絕對不可訪問。Python編譯器在編譯Python源代碼時並無將「method2」方法真正私有化，而是一旦遇到方法名以雙下劃線（__）開頭的方法，就會將方法名改爲「ClassNamemethodName」的形式。其中ClassName表示該方法所在的類名，「methodName」表示方法名。ClassName前面要加上但單下劃線（）前綴。

對於上面的代碼，Python編譯器會將「method2」方法改名爲「_Personmethod2」，因此在類的外部調用「method2」方法會拋出異常。拋出異常的緣由並非「method2」方法被私有化了，而是Python編譯器把「method2」的名稱改成「_Personmethod2」了。當咱們瞭解了這些背後的原理，就能夠經過調用「_Personmethod2」方法來執行「method2」方法。

p = Person()
p._Person__method2()        # 正常調用「__method2」方法

本例會建立一個MyClass類，並定義兩個公共的方法（getName和setName）和一個私有的方法（outName）。而後建立了MyClass類的實例，並調用了這些方法。爲了證實Python編譯器在編譯MyClass類時作了手腳，本例還使用了inspect模塊中的getmembers函數獲取MyClass類中全部的成員方法，並輸出方法名。很顯然，「outName」被改爲了「_MyClass__outName」。

class MyClass:
    # 公共方法
    def getName(self):
        return self.name
    # 公共方法
    def setName(self, name):
        self.name = name
        # 在類的內部能夠直接調用私有方法
        self.__outName()
    # 私有方法    
    def __outName(self):
        print("Name = {}".format(self.name))        

myClass = MyClass()
# 導入inspect模塊
import inspect
# 獲取MyClass類中全部的方法
methods = inspect.getmembers(myClass, predicate=inspect.ismethod)
print(methods)
# 輸出類方法的名稱
for method in methods:
    print(method[0])
print("------------")
# 調用setName方法
myClass.setName("Bill")
# 調用getName方法
print(myClass.getName())
# 調用「__outName」方法，這裏調用了改完名後的方法，因此能夠正常執行
myClass._MyClass__outName()
# 拋出異常，由於「__outName」方法在MyClass類中並不存在
print(myClass.__outName())

程序運行結果以下圖所示。

從getmembers函數列出的MyClass類方法的名字能夠看出，「_MyClassoutName」被綁定到了「outName」方法上，咱們能夠將「_MyClassoutName」看作是「outName」的一個別名，一旦爲某個方法起了別名，那麼原來的名字在類外部就不可用了。MyClass類中的getName方法和setName方法的別名和原始方法名相同，因此在外部能夠直接調用getName和setName方法。