Python從菜鳥到高手（18）：類與方法的私有化

1. 創(chuàng)建自己的類

學習面向對象的第一步，就是創(chuàng)建一個類。因為類是面向對象的基石。Python類和其他編程語言（Java、C#等）的類差不多，也需要使用class關鍵字。下面通過一個實際的例子來看一下Python類是如何創(chuàng)建的。

本例會創(chuàng)建一個類，以及利用這個類創(chuàng)建兩個對象，并調(diào)用其中的方法。

# 創(chuàng)建一個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))

# 創(chuàng)建Person對象
person1 = Person()
# 創(chuàng)建Person對象
person2 = Person()
# 調(diào)用person1對象的setName方法
person1.setName("Bill Gates")
# 調(diào)用person2對象的name屬性
person2.name = "Bill Clinton"
# 調(diào)用person1對象的getName方法
print(person1.getName())
# 調(diào)用person1對象的greet方法
person1.greet()
# 調(diào)用person2對象的屬性
print(person2.name)
# 調(diào)用person2對象的greet方法，另外一種調(diào)用方法的方式
Person.greet(person2)

程序運行結果如下圖所示。

從上面的代碼我們可以了解到Python類的如下知識點。

• Python類使用class關鍵字定義，類名直接跟在class關鍵字的后面。
• 類也是一個代碼塊，所以類名后面要跟著一個冒號（:）。
• 類中的方法其實就是函數(shù)，定義的方法也完全一樣，只是由于函數(shù)定義在類的內(nèi)部，所以為了區(qū)分，將定義在類內(nèi)部的函數(shù)稱為方法。
• 我們可以看到，每一個方法的第1個參數(shù)都是self，其實這是必須的。這個參數(shù)名不一定叫self（可以叫abc或任何其他名字），但任意一個方法必須至少指定一個self參數(shù)，如果方法中包含多個參數(shù)，第1個參數(shù)將作為self參數(shù)使用。在調(diào)用方法時，這個參數(shù)的值不需要自己傳遞，系統(tǒng)會將方法所屬的對象傳入這個參數(shù)。在方法內(nèi)部可以利用這個參數(shù)調(diào)用對象本身的資源，如屬性、方法等。
• 通過self參數(shù)添加的name變量是Person類的屬性，可以在外部訪問。本例設置了person2對象的name屬性的值，與調(diào)用person2.setName方法的效果完全相同。
• 使用類創(chuàng)建對象的方式與調(diào)用函數(shù)的方式相同。在Python語言中，不需要像Java一樣使用new關鍵字創(chuàng)建對象，只需要用類名加上構造方法（在后面的章節(jié)會詳細介紹）參數(shù)值即可。
• 調(diào)用對象的方法有兩種方式，一種是直接通過對象變量調(diào)用方法，另一種是通過類調(diào)用方法，并且將相應的對象傳入方法的第1個參數(shù)。在本例中使用了Person.greet(person2)的方式調(diào)用了person2對象中的greet方法。

如果使用集成開發(fā)環(huán)境，如PyDev、PyCharm，那么代碼編輯器也會對面向對象有很好的支持，例如，當在對象變量后輸入一個點（.）后，IDE會為我們列出該對象中所有可以調(diào)用的資源，包括方法和屬性，如下圖所示。

2.方法和私有化

Python類默認情況下，所有的方法都可以被外部訪問。不過像很多其他編程語言，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(nèi)部方法才能訪問私有化的方法，通過正常的方式是無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類中并沒有提供private或類似的關鍵字將方法私有化，但可以曲線救國。

在Python類的方法名前面加雙下劃線（__）可以讓該方法在外部不可訪問。

class Person:
    # method1方法在類的外部可以訪問
    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

如果執(zhí)行上面的代碼，會拋出如下圖所示的異常信息，原因是調(diào)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源代碼時并沒有將“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，就會將方法名改成“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。

對于上面的代碼，Python編譯器會將“method2”方法更名為“_Personmethod2”，所以在類的外部調(diào)用“method2”方法會拋出異常。拋出異常的原因并不是“method2”方法被私有化了，而是Python編譯器把“method2”的名稱改為“_Personmethod2”了。當我們了解了這些背后的原理，就可以通過調(diào)用“_Personmethod2”方法來執(zhí)行“method2”方法。

p = Person()
p._Person__method2()        # 正常調(diào)用“__method2”方法

本例會創(chuàng)建一個MyClass類，并定義兩個公共的方法（getName和setName）和一個私有的方法（outName）。然后創(chuàng)建了MyClass類的實例，并調(diào)用了這些方法。為了證明Python編譯器在編譯MyClass類時做了手腳，本例還使用了inspect模塊中的getmembers函數(shù)獲取MyClass類中所有的成員方法，并輸出方法名。很顯然，“outName”被改成了“_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(nèi)部可以直接調(diào)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類中所有的方法
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(diào)用setName方法
myClass.setName("Bill")
# 調(diào)用getName方法
print(myClass.getName())
# 調(diào)用“__outName”方法，這里調(diào)用了改完名后的方法，所以可以正常執(zhí)行
myClass._MyClass__outName()
# 拋出異常，因為“__outName”方法在MyClass類中并不存在
print(myClass.__outName())

程序運行結果如下圖所示。

從getmembers函數(shù)列出的MyClass類方法的名字可以看出，“_MyClassoutName”被綁定到了“outName”方法上，我們可以將“_MyClassoutName”看做是“outName”的一個別名，一旦為某個方法起了別名，那么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，所以在外部可以直接調(diào)用getName和setName方法。