Python 簡易手冊

單元 61 - 封裝

Python 是物件導向程式語言 (object-oriented programming language) ，物件導向程式設計 (object-oriented programming) 有三大特性，分別是封裝 (encapsulation) 、繼承 (inheritance) 與多型 (polymorphism) 。所謂封裝是指讓屬性 (attribute) 或方法 (method) 不能讓外部程式直接存取， Python 的封裝是在屬性或是方法前加上連續兩條底線，舉例如下

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# 定義類別
class Demo:
    # 定義建構子
    def __init__(self):
        # 封裝屬性
        self.__a = 0

    # 封裝方法
    def __print_a(self):
        print(self.__a)

    # 公開方法呼叫封裝方法
    def do_something(self):
        self.__print_a()

# 建立物件
d = Demo()
# 執行公開方法
d.do_something()

# 檔名: class_demo19.py
# 說明: 《Python簡易手冊》的範例
# 網址: http://kaiching.org
# 作者: Kaiching Chang
# 時間: 2024 年 3 月

單元 54 - 類別介紹類別 (class) 的基本概念，單元 62 - 繼承會介紹物件導向程式設計的第二項特性 - 繼承，單元 64 - 多型會介紹物件導向程式設計的第三項特性 - 多型，單元 55 - 實體屬性與方法介紹如何定義實體屬性及實體方法，單元 56 - 建構子與解構子介紹如何定義建構子。

第 6 行是已封裝的實體屬性 (instance attribute) __a

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    # 定義建構子
    def __init__(self):
        # 封裝屬性
        self.__a = 0

第 9 行是已封裝的實體方法 (instance method) __print_a() ，其內工作是印出封裝屬性 __a

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    # 封裝方法
    def __print_a(self):
        print(self.__a)

第 13 行是公開的方法 do_something() ， do_something() 呼叫私有方法 __print_a()

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    # 公開方法呼叫封裝方法
    def do_something(self):
        self.__print_a()

底下執行部分是呼叫公開方法，結果如下

> python class_demo19.py
0
>

上例如果在執行部分呼叫私有方法或是使用私有屬性都會出錯，傳統封裝之後是用公開的 getter 取得私有屬性，另外也是公開的 setter 設定屬性，例如

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# 定義類別
class Demo:
    # 定義建構子
    def __init__(self):
        # 封裝屬性
        self.__a = 0

    # getter 方法
    def get_a(self):
        return self.__a

    # setter 方法
    def set_a(self, p):
        self.__a = p

# 建立物件
d = Demo()
# 印出 getter
print(d.get_a())
# 呼叫 setter
d.set_a(10)
# 印出 getter
print(d.get_a())

# 檔名: class_demo20.py
# 說明: 《Python簡易手冊》的範例
# 網址: http://kaiching.org
# 作者: Kaiching Chang
# 時間: 2024 年 3 月

以上用 get_a() 取得已封裝屬性 __a ，然後用 set_a() 設定已封裝屬性 __a ，執行結果如下

> python class_demo20.py
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>

利用裝飾子 (decorator) 可以更直觀的設定 getter 與 setter ，例如

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# 定義類別
class Demo:
    # 定義建構子
    def __init__(self):
        # 封裝屬性
        self.__a = 0

    # getter
    @property
    def a(self):
        return self.__a

    # setter
    @a.setter
    def a(self, p):
        # 依條件設定
        if p > 10:
            self.__a = p
        else:
            raise Exception("屬性設定錯誤")

    # 刪除屬性
    @a.deleter
    def a(self):
        del self.__a
        print("封裝屬性已刪除")

# 建立物件
d = Demo()
# 設定屬性
try:
    d.a = 9
except Exception as e:
    print(e)
    d.a = 11
# 印出屬性
print(d.a)
# 刪除屬性
del d.a

# 檔名: class_demo21.py
# 說明: 《Python簡易手冊》的範例
# 網址: http://kaiching.org
# 作者: Kaiching Chang
# 時間: 2024 年 3 月

第 9 行用裝飾子 @property ，表示這是個屬性，方法名稱 a 就是屬性名稱

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    # getter
    @property
    def a(self):
        return self.__a

第 14 行用裝飾子 @a.setter ，這是屬性 a 用指派運算子 (assignment) 的設定方式，方法名稱同樣是 a ，但是加上參數 (parameter) p ， p 就是指派運算子右邊的值，這裡多了條件設定，也就是設定值必須大於整數 10

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    # setter
    @a.setter
    def a(self, p):
        # 依條件設定
        if p > 10:
            self.__a = p
        else:
            raise Exception("屬性設定錯誤")

單元 20 - if 陳述詳細介紹 if 陳述 (statement) 的用法，單元 27 - raise 陳述介紹 raise 陳述的用法。

第 23 行用到裝飾子 @a.deleter ，這是刪除屬性執行時的方法

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    # 刪除屬性
    @a.deleter
    def a(self):
        del self.__a
        print("封裝屬性已刪除")

單元 32 - del 陳述介紹 del 陳述的用法。

由於設定屬性 a 有 raise 陳述，因此要放到 try 底下做例外處理 (exception handling)

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# 建立物件
d = Demo()
# 設定屬性
try:
    d.a = 9
except Exception as e:
    print(e)
    d.a = 11
# 印出屬性
print(d.a)
# 刪除屬性
del d.a

單元 26 - try 陳述介紹 try 陳述的用法。

執行結果如下

> python class_demo21.py
屬性設定錯誤
11
封裝屬性已刪除
>

封裝的原始目的是要保護資料安全，也就是不讓外部程式可以直接用小數點 . 任意重新設定屬性，但是後來技術持續發展，封裝變成設定屬性的技巧，所以雖然標題是封裝，但其實是在討論怎麼設定可以保護資料安全。

參考資料

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