在 Python 编程中，面向对象编程（Object-Oriented Programming，OOP）的核心概念主要包括类（Class）、对象（Object）、封装（Encapsulation）、继承（Inheritance）、多态性（Polymorphism）和抽象（Abstraction）。这些概念共同构成了面向对象编程的基础，使得 Python 程序设计更加灵活和易于管理。
- 类（Class）：类是创建对象的蓝图或模板。它定义了一组属性（变量）和方法（函数），这些属性和方法将被对象所共享。类仅仅定义了属性和方法的结构，并不直接占用内存空间。例如，你可以定义一个 Dog 类，其中包含属性如 name、age 和方法如 bark()。
- 对象（Object）：对象是类的实例化结果，每个对象都拥有类中定义的属性和方法。依据上述例子，你可以创建多个 Dog 对象，每个对象都有自己的 name 和 age 属性值。
- 封装（Encapsulation）：封装是指保护对象中的数据不被外界随意访问的机制。它的主要目的是隐藏对象的内部状态和实现细节，仅仅通过一个定义良好的接口与外界交互。这样做不仅有助于保护数据免受外部干扰和误用，还能使得代码更加模块化，增强代码的可读性、可维护性和重用性。代码示例见最后。
- 继承（Inheritance）：继承是一种使得一个类（称为子类）能够继承另一个类（称为父类）的属性和方法的机制。继承支持代码复用，使得子类继承父类的所有属性和方法，并且可以添加新的属性和方法或重写某些功能。例如，你可以创建一个名为 GoldenRetriever 的子类，它继承自父类 Dog，并添加专属于金毛寻回犬的特性或行为。
- 多态性（Polymorphism）：多态性允许不同类的对象响应相同的消息（或方法调用），但表现出不同的行为。这意味着同一个接口可以用于不同的底层形式（数据类型），提高了程序的灵活性和可扩展性。例如，在父类 Dog 中定义了一个方法叫做 speak()。如果在子类如 GoldenRetriever 中重写了这个方法，则当调用某个金毛寻回犬实例的 speak() 时会调用重写后的版本。
- 抽象（Abstraction）：抽象是隐藏复杂性，只展示必要功能的过程。在面向对象编程中，抽象通常通过使用抽象类和接口实现。抽象类不能被实例化，并且可能包含抽象方法（即没有具体实现的方法）。子类负责提供抽象方法的具体实现。这有助于减少程序复杂性，提高可维护性。例如，你可能会定义一个抽象类叫做 Animal，它声明了一个抽象方法 speak() 但没有提供具体实现。任何继承自 Animal 的子类都需要提供 speak() 方法的具体实现。
总之，面向对象编程的这些核心概念相互协作，为解决复杂问题提供了一个清晰、灵活的方法。通过类和对象，程序员可以模拟现实世界的实体和行为。封装、继承、多态性和抽象进一步提高了代码的重用性、安全性和易维护性。
封装的一个代码示例如下所示：
封装的作用
- 信息隐藏：封装允许类隐藏其内部状态和实现细节，仅对外提供一个公共接口。通过这种方式，类的使用者不需要关心类如何实现功能，只需要知道如何通过公共接口与之交互。
- 模块化：通过将数据和操作这些数据的行为捆绑在一起，封装促进了更高级别的软件组织结构 —— 模块化。这使得开发者能够更容易地理解单个部分如何工作，并且在不影响其他部分的情况下修改或改进特定功能。
- 减少耦合：封装有助于减少系统中不同部分之间的依赖关系（耦合），因为每个部分都通过固定的接口暴露其功能，从而使得修改内部实现时不会影响到其他部分。
Python 中封装的例子。假设我们要设计一个简单的 BankAccount 类来表示银行账户。该类应该有两个私有属性：账户余额 _balance 和账户密码 _password，以及几个方法来对这些属性进行安全访问和修改。
class BankAccount:
def __init__(self, initial_balance, password):
self._balance = initial_balance # 私有属性
self._password = password # 私有属性
def deposit(self, amount):
if amount > 0:
self._balance = amount
print(f"存入金额: {amount}。当前余额: {self._balance}")
else:
print("存入金额必须大于0。")
def withdraw(self, amount, password):
if password == self._password:
if 0 < amount <= self._balance:
self._balance -= amount
print(f"取出金额: {amount}。当前余额: {self._balance}")
else:
print("取款金额无效或余额不足。")
else:
print("密码错误。")
def get_balance(self, password):
if password == self._password:
return f"当前余额: {self._balance}"
else:
return "密码错误。"在上面这个例子中：
-
_balance和_password是私有属性，它们被前缀_标记（在 Python 中，虽然没有严格意义上的私有成员，但是按照约定使用下划线前缀表示它们是受保护的成员，不应该直接从类外部访问）。 -
deposit()方法允许用户存钱到账户中。 -
withdraw()方法允许用户从账户中取钱，但需要验证密码。 -
get_balance()方法允许用户查询余额，但也需要密码验证。
通过这种方式，我们确保了对敏感信息（如余额和密码）的安全访问，并且隐藏了具体实现细节（比如如何存取钱和验证密码）。用户只能通过类提供的公共接口与银行账户交互，而无法直接访问或修改其内部状态（比如直接改变余额或密码），从而展示了封装在 Python OOP 中实现代码模块化和信息隐藏的能力。
