Python3中的成员保护和访问限制

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1.成员保护

• 在类的内部，有各种变量和方法。这些数据成员，可以在类的外部通过实例或者类名进行调用，例如：

class People:
        title = "人类"
    
        def __init__(self, name, age):
            self.name = name
            self.age = age
    
        def print_age(self):
            print('%s: %s' % (self.name, self.age))
    
    obj = People("jack", 12)
    obj.age = 18
    obj.print_age()
    print(People.title)

• 上面的调用方式是我们大多数情况下都需要的，但是往往我们也不希望所有的变量和方法能被外部访问，需要针对性地保护某些成员，限制对这些成员的访问。这样的程序才是健壮、可靠的，也符合业务的逻辑。在类似C++的语言中，有private，protect、public等关键字，可以将某些变量和方法设为私有，阻止外部访问。但是，Python没有这个机制，Python利用变量和方法名字的变化，实现这一功能。
• 在Python中，如果要让内部成员不被外部访问，可以在成员的名字前加上两个下划线__，这个成员就变成了一个私有成员（private）。私有成员只能在类的内部访问，外部无法访问。

class People:
        title = "人类"
    
        def __init__(self, name, age):
            self.__name = name  # 私有实例变量
            self.__age = age
    
        def print_age(self):
            print('%s: %s' % (self.__name, self.__age))
    
    obj = People("jack", 18)
    obj.__name  # 私有实例变量不能在类外被访问

2.访问限制

• 外部如果非要对私有实例变量__name和 __age进行访问和修改呢？在类的内部创建外部可以访问的get和set方法！

class People:
        title = "人类"
    
        def __init__(self, name, age):
            self.__name = name
            self.__age = age
    
        def print_age(self):
            print('%s: %s' % (self.__name, self.__age))
    
        def get_name(self):
            return self.__name
    
        def get_age(self):
            return self.__age
    
        def set_name(self, name):
            self.__name = name
    
        def set_age(self, age):
            self.__age = age
    
    obj = People("jack", 18)
    obj.get_name()
    obj.set_name("tom")

• 上面的做法，不但对数据进行了保护的同时也提供了外部访问的接口，而且在get_name,set_name这些方法中，可以额外添加对数据进行检测、处理、加工、包裹等等各种操作，作用巨大！比如下面这个方***在设置年龄之前对参数进行检测，如果参数不是一个整数类型，则抛出异常。

def set_age(self, age):
        if isinstance(age, int):
            self.__age = age
        else:
            raise ValueError

• 那么，以双下划线开头的数据成员是不是一定就无法从外部访问呢？其实也不是！本质上，从内部机制原理讲，外部不能直接访问__age是因为Python解释器对外把__age变量改成了_People__age，也就是_类名__age（类名前是一个下划线）。因此，投机取巧的话，你可以通过_ People__age在类的外部访问__age变量。即Python的私有成员和访问限制机制是“假”的，没有从语法层面彻底限制对私有成员的访问。

obj = People("jack", 18)
    print(obj._People__name)

• 由于Python内部会对双下划线开头的私有成员进行名字变更，所以会出现下面的情况：

class People:
        title = "人类"
    
        def __init__(self, name, age):
            self.__name = name
            self.__age = age
    
        def print_age(self):
            print('%s: %s' % (self.__name, self.__age))
    
        def get_name(self):
            return self.__name
    
        def set_name(self, name):
            self.__name = name
    
    
    obj = People("jack", 18)
    obj.__name = "tom"          # 注意这一行!!!相当于给obj实例添加了一个新的实例变量__name,而不是对原有私有成员__name的重新赋值
    print("obj.__name:  ", obj.__name)
    print("obj.get_name():  ", obj.get_name())

• 此外，有时候会看到以一个下划线开头的成员名，比如_name，这样的数据成员在外部是可以访问的。但是，按照约定俗成的规定，当你看到这样的标识符时，意思就是，“虽然我可以被外部访问。但是，请把我视为私有成员，不要在外部访问我！”。还有，在Python中，标识符类似__xxx__的，也就是以双下划线开头，并且以双下划线结尾的，是特殊成员，特殊成员不是私有成员，可以直接访问，要注意区别对待。同时请尽量不要给自定义的成员命名__name__或__iter__这样的标识，它们都是Python中具有特殊意义的魔法方法名。

3.总结

• 类的成员与下划线总结：
  • _name、_name_、_name__:建议性的私有成员，不要在外部访问；
  • __name、 __name_ :强制的私有成员，但是你依然可以蛮横地在外部危险访问；
  • __name__:特殊成员，与私有性质无关，例如__doc__；
  • name_、name__:没有任何特殊性，普通的标识符，但最好不要这么起名！

4.参考博客

• 刘江的博客