访问限制

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在 Class 内部，可以有属性和方法，而外部代码可以通过直接调用实例变量的方法来操作数据，这样，就隐藏了内部的复杂逻辑。

但是，从前面 Student 类的定义来看，外部代码还是可以自由地修改一个实例的 name、score 属性：

>>> bart = Student('Bart Simpson', 59)
>>> bart.score
59
>>> bart.score = 99
>>> bart.score
99

如果要让内部属性不被外部访问，可以把属性的名称前加上两个下划线 __，在 Python 中，实例的变量名如果以__ 开头，就变成了一个私有变量（private），只有内部可以访问，外部不能访问，所以，我们把 Student 类改一改：

class Student(object):
    def __init__(self, name, score):
        self.__name = name
        self.__score = score
 
    def print_score(self):
        print('%s: %s' % (self.__name, self.__score))

改完后，对于外部代码来说，没什么变动，但是已经无法从外部访问 实例变量.__name和 实例变量.__score了：

>>> bart = Student('Bart Simpson', 59)
>>> bart.__name
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
AttributeError: 'Student' object has no attribute '__name'

这样就确保了外部代码不能随意修改对象内部的状态，这样通过访问限制的保护，代码更加健壮。

但是如果外部代码要获取 name 和 score 怎么办？可以给 Student 类增加 get_name 和get_score这样的方法：

class Student(object):
    ...
 
    def get_name(self):
        return self.__name
 
    def get_score(self):
        return self.__score

如果又要允许外部代码修改 score 怎么办？可以再给 Student 类增加 set_score 方法：

class Student(object):
    ...
 
    def set_score(self, score):
        self.__score = score

你也许会问，原先那种直接通过 bart.score = 99 也可以修改啊，为什么要定义一个方法大费周折？因为在方法中，可以对参数做检查，避免传入无效的参数：

class Student(object):
    ...
 
    def set_score(self, score):
        if 0 <= score <= 100:
            self.__score = score
        else:
            raise ValueError('bad score')

需要注意的是，在 Python 中，变量名类似 __xxx__ 的，也就是以双下划线开头，并且以双下划线结尾的，是特殊变量，特殊变量是可以直接访问的，不是 private 变量，所以，不能用 __name__、__score__ 这样的变量名。

有些时候，你会看到以一个下划线开头的实例变量名，比如_name，这样的实例变量外部是可以访问的，但是，按照约定俗成的规定，当你看到这样的变量时，意思就是，“虽然我可以被访问，但是，请把我视为私有变量，不要随意访问”。

双下划线开头的实例变量是不是一定不能从外部访问呢？其实也不是。不能直接访问 __name 是因为 Python 解释器对外把 __name 变量改成了 _Student__name，所以，仍然可以通过_Student__name 来访问 __name 变量：

>>> bart._Student__name
'Bart Simpson'

但是强烈建议你不要这么干，因为不同版本的 Python 解释器可能会把 __name 改成不同的变量名。

总的来说就是，Python 本身没有任何机制阻止你干坏事，一切全靠自觉。

最后注意下面的这种 错误写法：

>>> bart = Student('Bart Simpson', 59)
>>> bart.get_name()
'Bart Simpson'
>>> bart.__name = 'New Name' # 设置__name 变量！>>> bart.__name
'New Name'

表面上看，外部代码“成功”地设置了 __name 变量，但实际上这个 __name 变量和 class 内部的 __name 变量 不是 一个变量！内部的 __name 变量已经被 Python 解释器自动改成了 _Student__name，而外部代码给bart 新增了一个 __name 变量。不信试试：

>>> bart.get_name() # get_name()内部返回 self.__name
'Bart Simpson'

练习

请把下面的 Student 对象的 gender 字段对外隐藏起来，用 get_gender() 和set_gender()代替，并检查参数有效性：

class Student(object):
    def __init__(self, name, gender):
        self.name = name
        self.gender = gender
 
# 测试:
bart = Student('Bart', 'male')
if bart.get_gender() != 'male':
    print('测试失败!')
else:
    bart.set_gender('female')
    if bart.get_gender() != 'female':
        print('测试失败!')
    else:
        print('测试成功!')

参考源码

protected_student.py