【Python基础知识】类中的私有属性和方法

像Java之类的经典面向对象编程语言通过公共、私有或受保护的关键字来控制对类资源的访问权限。类中的私有成员会拒绝从类外部环境访问，只能在类内部处理它们。而公共成员(通常是在类中声明的方法)可以从类外部环境访问。调用公共方法需要相同类的实例。私有实例变量和公共方法的这种安排确保了数据的封装性。类中受保护成员可从该类内部访问，也可用于其子类，但不允许其他环境访问它，这样可以使子类继承父类的特定资源。这种保护常常是为了避免开发者无意中修改了某个类中的资源，而非有意为之，这样减少了发生错误的几率。

但是，Python中并没有有效限制访问任何实例变量或方法的机制。Python规定了使用单/双下划线为变量/方法的名称加前缀，以模拟受保护和专用访问说明符的行为。默认情况下，Python类中所有成员都是公共的，可以从类环境之外访问任何成员。如上一小节所示，可以从外部访问类的属性，也可以修改它的值。

可以通过在实例变量前加上单个下划线，以“保护”该变量。这并不是真正的受保护，单个下划线并不会提供任何保护限制，这只是Python开发者的约定，在看到单个前置下划线的变量时，并不会尝试访问和修改它：

1. >>> class Cat: 
2. ...     def __init__(self): 
3. ...         self._name = 'Mimi' 
4. ...         self._age = 1 
5. ... 
6. >>> mimi = Cat() 
7. >>> mimi._name 
8. 'Mimi' 
9. >>> mimi._name = 'Miaomiao'   # 仍然可以访问并修改带单个前置下划线的变量 
10. >>> mimi._name 
11. 'Miaomiao'  

单个前置下划线的命名模式只是在约定上有意义，但是双前置下划线会让Python解释器重写属性的名称，以达到保护变量的目的。将上述示例修改成双前置下划线：

1. >>> class Cat: 
2. ...     def __init__(self): 
3. ...         self.__name = 'Mimi' 
4. ...         self.__age = 1 
5. ... 
6. >>> mimi = Cat() 
7. >>> mimi.__name 
8. Traceback (most recent call last): 
9.   File "<stdin>", line 1, in <module> 
10. AttributeError: 'Cat' object has no attribute '__name' 
11. >>> mimi.__age 
12. Traceback (most recent call last): 
13.   File "<stdin>", line 1, in <module> 
14. AttributeError: 'Cat' object has no attribute '__age' 

使用双前置下划线可以很好地保护类中的资源。但是，访问类中资源的通道并不是完全关闭的，经过修改名称之后，仍然可以访问它。修改前后的变量名变化如下。

修改前： variable。

修改后：_object._class__variable。

其中，variable表示变量名，object表示实例名，class表示类名。尝试访问上例中的变量：

1. >>> class Cat: 
2. ...     def __init__(self): 
3. ...         self.__name = 'Mimi' 
4. ...         self.__age = 1 
5. ... 
6. >>> mimi = Cat() 
7. >>> mimi._Cat__name   # 使用这种方式仍然可以访问 
8. 'Mimi' 
9. >>> mimi._Cat__age 
10. 1 

Python允许通过“绿色通道”访问，主要是因为保护类中的资源原本就是为了避免“不小心”修改变量等无意行为。虽然有“绿色通道”，但并不建议通过这种方式访问受保护的变量。

上述程序中，类中的self.__name和self.__age称为类的私有属性。类除了具有私有属性外，还具有私有方法。私有方法采用双前置下划线的形式，只能在类内调用。私有方法的语法格式如下：

class 类名(object):

def __方法名(self):

方法体.

下面是一个使用私有方法的示例：

1. >>> class Car(object): 
2. ...     def __passenger(self): 
3. ...         print('满载乘客4人') 
4. ... 
5. >>> falali = Car() 
6. >>> print(falali.__passenger) 
7. Traceback (most recent call last): 
8.   File "<stdin>", line 1, in <module> 
9. AttributeError: 'Car' object has no attribute '__passenger' 

Python解释器提示出错了。因为Car类中定义的__passenger()是私有方法，在类外不能调用或修改。