RU
EN
RU
EN
Что такое инкапсуляция в Python
Инкапсуляция является одним из основных принципов объектно-ориентированного программирования (ООП), который позволяет скрыть внутреннюю реализацию объекта и предоставить контролируемый доступ к его данным через специальные методы. В Python инкапсуляция реализуется с помощью модификаторов доступа и методов-аксессоров.
Основы инкапсуляции в Python
В Python для создания приватных атрибутов используется двойное подчеркивание __ перед именем атрибута. Это делает атрибуты недоступными для прямого обращения извне класса, обеспечивая защиту данных.
Пример 1: Класс Car с инкапсуляцией
class Car:
def __init__(self, make, model, year):
self.__make = make # Приватный атрибут
self.__model = model
self.__year = year
def get_make(self):
return self.__make
def get_model(self):
return self.__model
def get_year(self):
return self.__year
def set_make(self, make):
self.__make = make
def set_model(self, model):
self.__model = model
def set_year(self, year):
if year > 1900: # Добавляем валидацию
self.__year = year
else:
print("Некорректный год выпуска")
def display_info(self):
print(f"Марка: {self.__make}, Модель: {self.__model}, Год: {self.__year}")
# Использование класса
car = Car("Toyota", "Camry", 2020)
car.display_info() # Вывод: Марка: Toyota, Модель: Camry, Год: 2020
# Изменение атрибутов через методы
car.set_year(2021)
car.display_info() # Вывод: Марка: Toyota, Модель: Camry, Год: 2021
# Попытка прямого доступа к атрибутам вызовет ошибку
# print(car.__make) # AttributeError: 'Car' object has no attribute '__make'
Инкапсуляция с проверкой данных
Одним из главных преимуществ инкапсуляции является возможность добавления проверок при изменении данных объекта.
Пример 2: Класс Employee с валидацией
class Employee:
def __init__(self, name, age, salary):
self.__name = name
self.__age = age
self.__salary = salary
def get_name(self):
return self.__name
def get_age(self):
return self.__age
def get_salary(self):
return self.__salary
def set_name(self, name):
if name and len(name.strip()) > 0:
self.__name = name.strip()
else:
print("Имя не может быть пустым")
def set_age(self, age):
if 18 <= age <= 65:
self.__age = age
else:
print("Возраст должен быть от 18 до 65 лет")
def set_salary(self, salary):
if salary > 0:
self.__salary = salary
else:
print("Зарплата должна быть положительной")
def display_info(self):
print(f"Имя: {self.__name}, Возраст: {self.__age}, Зарплата: {self.__salary} руб.")
# Создание и использование объекта
employee = Employee("Иван", 30, 50000)
employee.display_info() # Вывод: Имя: Иван, Возраст: 30, Зарплата: 50000 руб.
# Изменение через валидированные методы
employee.set_salary(60000)
employee.set_age(35)
employee.display_info() # Вывод: Имя: Иван, Возраст: 35, Зарплата: 60000 руб.
Практический пример: Банковский счет
Рассмотрим более сложный пример с банковским счетом, где инкапсуляция критически важна для безопасности операций.
Пример 3: Класс BankAccount
class BankAccount:
def __init__(self, account_number, initial_balance=0):
self.__account_number = account_number
self.__balance = initial_balance
self.__transaction_history = []
def get_account_number(self):
return self.__account_number
def get_balance(self):
return self.__balance
def deposit(self, amount):
if amount > 0:
self.__balance += amount
self.__transaction_history.append(f"Пополнение: +{amount}")
print(f"Счет пополнен на {amount}. Текущий баланс: {self.__balance}")
else:
print("Сумма пополнения должна быть положительной")
def withdraw(self, amount):
if amount <= 0:
print("Сумма снятия должна быть положительной")
elif amount > self.__balance:
print("Недостаточно средств на счете")
else:
self.__balance -= amount
self.__transaction_history.append(f"Снятие: -{amount}")
print(f"Снято {amount}. Текущий баланс: {self.__balance}")
def get_transaction_history(self):
return self.__transaction_history.copy()
def display_info(self):
print(f"Номер счета: {self.__account_number}, Баланс: {self.__balance} руб.")
# Использование класса
account = BankAccount("12345678", 1000)
account.display_info() # Вывод: Номер счета: 12345678, Баланс: 1000 руб.
# Операции со счетом
account.deposit(500) # Счет пополнен на 500. Текущий баланс: 1500
account.withdraw(300) # Снято 300. Текущий баланс: 1200
account.withdraw(2000) # Недостаточно средств на счете
# Просмотр истории операций
history = account.get_transaction_history()
for transaction in history:
print(transaction)
Инкапсуляция в классе Student
Пример 4: Класс Student с расширенной валидацией
class Student:
def __init__(self, name, age, grade):
self.__name = name
self.__age = age
self.__grade = grade
self.__subjects = {}
def get_name(self):
return self.__name
def get_age(self):
return self.__age
def get_grade(self):
return self.__grade
def set_name(self, name):
if name and len(name.strip()) > 0:
self.__name = name.strip()
else:
print("Имя не может быть пустым")
def set_age(self, age):
if 16 <= age <= 25:
self.__age = age
else:
print("Возраст студента должен быть от 16 до 25 лет")
def set_grade(self, grade):
if 0 <= grade <= 100:
self.__grade = grade
else:
print("Оценка должна быть от 0 до 100")
def add_subject(self, subject_name, score):
if 0 <= score <= 100:
self.__subjects[subject_name] = score
else:
print("Оценка по предмету должна быть от 0 до 100")
def get_subjects(self):
return self.__subjects.copy()
def calculate_average(self):
if self.__subjects:
return sum(self.__subjects.values()) / len(self.__subjects)
return 0
def display_info(self):
print(f"Имя: {self.__name}, Возраст: {self.__age}, Общая оценка: {self.__grade}")
if self.__subjects:
print("Предметы:")
for subject, score in self.__subjects.items():
print(f" {subject}: {score}")
print(f"Средний балл: {self.calculate_average():.2f}")
# Создание и использование объекта
student = Student("Анна", 20, 90)
student.display_info()
# Добавление предметов
student.add_subject("Математика", 95)
student.add_subject("Физика", 88)
student.add_subject("Химия", 92)
student.display_info()
# Изменение оценки с валидацией
student.set_grade(95)
student.set_grade(105) # Некорректное значение, не изменит оценку
Преимущества инкапсуляции
- Защита данных: Предотвращает случайное или некорректное изменение важных атрибутов объекта
- Контроль доступа: Позволяет добавлять проверки и ограничения при изменении данных
- Модульность: Упрощает поддержку и изменение кода без влияния на другие части программы
- Безопасность: Скрывает внутреннюю реализацию от внешнего воздействия
Заключение
Инкапсуляция в Python является мощным инструментом для создания надежных и безопасных объектно-ориентированных программ. Использование приватных атрибутов и методов-аксессоров позволяет контролировать доступ к данным объекта и обеспечивает целостность программы. Правильное применение инкапсуляции делает код более читаемым, безопасным и легким для сопровождения.