Python 中的函數裝飾器：理解 @property、Getter 和 Setter 方法

在物件導向程式設計中，封裝是一個基本概念，對於確保資料完整性和向使用者隱藏實作細節至關重要。 Python 以其簡單性和可讀性而聞名，它採用 getter 和 setter 作為封裝的一部分。本文深入探討了 Python 中 getter 和 setter 的目的和實現，深入了解它們在管理資料存取和維護物件完整性方面的作用。特別是，我們將探索 Python 中的 @property 裝飾器如何簡化這些概念，從而允許使用更 Pythonic 的方法來存取和更新物件屬性。

封裝與私有變數的重要性
封裝的核心在於資料隱藏的想法－控制對物件內部狀態的存取以防止意外幹擾或誤用。這需要使用私有變數。在許多程式語言中，私有變數用於確保物件內的敏感資料在未經適當授權的情況下無法直接存取或修改，從而保留給定物件的完整性。
Python 不像其他一些語言那樣具有嚴格的私有變量，而是使用在屬性前添加單下劃線 () 或雙下劃線 (_) 的約定，以表明它供內部使用。讓我們來分解一下這兩個約定之間的差異。

Python 中的單底線 (_) 與雙底線 (__)

a. 單底線 (_):

• 變數開頭的單一底線（例如 _price）是一種約定，用於指示該屬性供內部使用。 Python 並未嚴格強制執行該屬性，這意味著該屬性仍然可以從類別外部存取（即，它不是私有的）。但是，它向其他開發人員發出信號，表明該屬性受到“保護”，除非必要，否則不應直接存取。 例子：

class Product:
    def __init__(self, price):
        self._price = price  # Protected attribute (convention)

product = Product(10)
print(product._price)  # Accessing is possible, but discouraged

b. 雙底線 (__):

• 變數開頭的雙底線（例如 __price）會觸發名稱修改。名稱修改在內部變更屬性的名稱，以防止從類別外部意外存取或修改。這使得該屬性更難直接訪問，儘管它仍然不是完全私有的- Python 在內部通過在屬性前面加上_ClassName 前綴來重命名該屬性，使其只能通過其損壞的名稱（例如_Product__price）進行訪問。 例子：

class Product:
    def __init__(self, price):
        self.__price = price  # Name-mangled attribute

product = Product(10)
# print(product.__price)  # This will raise an AttributeError
print(product._Product__price)  # Accessing the mangled attribute

• 當您想要避免意外覆蓋子類別中的屬性或想要針對意外外部存取提供更強的保護時，它們非常有用。

為什麼要使用私有屬性？
私有屬性，尤其是那些以單一底線 (_) 表示的屬性，對於維護封裝非常重要。它們透過阻止外部程式碼直接與物件互動來保護物件的內部狀態，這有助於：

1. 保持資料完整性：私有屬性可防止敏感或關鍵內部資料的意外修改。
2. 啟用受控存取：透過使用 getter 和 setter 方法（或 @property 裝飾器），物件控制如何以及何時存取或修改其屬性，通常會新增驗證邏輯。
3. 提高可維護性：由於隱藏了內部細節，您可以修改底層實作而不影響類別的外部行為。

傳統的 Getter 和 Setter 方法
在許多程式語言中，getter 和 setter 用於提供對私有變數的受控存取。請參閱下面的範例：

class Product:
    def __init__(self, price):
        self._price = price  # Protected attribute

    def get_price(self):
        return self._price

    def set_price(self, value):
        if value >= 0:
            self._price = value
        else:
            raise ValueError("Price cannot be negative")

product = Product(10)
print(product.get_price())  # 10
product.set_price(20)
print(product.get_price())  # 20

在此範例中，getter (get_price()) 和 set_price()) 提供了一種存取和修改 _price 屬性的方法，同時執行某些規則（例如確保價格不為負）。

@property 裝飾器
Python 使用 @property 裝飾器提供了一種更優雅的方式來管理對私有屬性的存取。這個裝飾器可讓您定義行為類似於屬性的方法，使程式碼更具可讀性和Python風格，同時仍允許受控存取。

使用 @property 裝飾器進行 Getter 和 Setter
以下是使用 @property 重構的前面的範例，以簡化語法並提高可讀性：

class Product:
    def __init__(self, price):
        self._price = price

    @property
    def price(self):
        return self._price

    @price.setter
    def price(self, value):
        if value >= 0:
            self._price = value
        else:
            raise ValueError("Price cannot be negative")

product = Product(10)
print(product.price)  # 10
product.price = 20
print(product.price)  # 20

在此重構版本：

• @property裝飾器允許我們像屬性一樣存取price()，也就是product.price，而不必呼叫像product.get_price()這樣的getter方法。

• @price.setter 裝飾器啟用設定價格值的邏輯，允許我們將其設定為 Product.price = 20，同時仍執行驗證規則。

為什麼要用@property？
@property 裝飾器可讓您的程式碼更乾淨且更易於使用，特別是在處理私人屬性時。原因如下：

1. 可讀性：它允許自然地存取屬性，同時隱藏驗證或轉換的底層邏輯。
2. 封裝：您可以強制執行如何存取或修改屬性的規則，而無需暴露內部實作細節。
3. 靈活性：您可以在不更改外部介面的情況下重構內部行為，這表示程式碼庫的其餘部分不會受到影響。

結論
封裝是物件導向程式設計的基石，Python 對私有變數的使用以及 @property 裝飾器提供了一種乾淨靈活的方式來管理對物件內部狀態的存取。帶有單下劃線 (_) 的屬性表示它們供內部使用，而雙下劃線 (__) 的屬性則透過名稱修改提供更強的保護。 @property 裝飾器可讓您以 Pythonic 和可讀的方式實現對這些私有屬性的受控訪問，確保資料完整性，同時保持乾淨的公共介面。

參考文獻

• 關於屬性的 Python 文件

• PEP 318：函數裝飾器

以上是Python 中的函數裝飾器：理解 @property、Getter 和 Setter 方法的詳細內容。更多資訊請關注PHP中文網其他相關文章！