کپسوله‌سازی در پایتون

در درس‌های قبلی با Class، Object، __init__، Method و Inheritance آشنا شدیم.

حالا می‌خواهیم یکی دیگر از مفاهیم مهم برنامه‌نویسی شی‌ءگرا یعنی Encapsulation یا کپسوله‌سازی را یاد بگیریم.

کپسوله‌سازی چیست؟

کپسوله‌سازی یعنی داده‌ها و رفتارهای مربوط به یک Object را داخل یک کلاس قرار دهیم و در صورت نیاز، نحوه دسترسی مستقیم به بعضی از داده‌ها را محدود کنیم.

هدف این است که کنترل بیشتری روی نحوه استفاده و تغییر داده‌های داخلی Object داشته باشیم.

ویژگی عمومی (Public)

در پایتون اگر یک ویژگی را به شکل معمولی تعریف کنیم، به طور معمول از بیرون کلاس قابل دسترسی است.

class Student:

    def __init__(self, name):
        self.name = name


student1 = Student("Ali")

print(student1.name)

خروجی:

Ali

ویژگی با یک _

در پایتون اگر نام یک ویژگی را با یک _ شروع کنیم، معمولاً این موضوع را نشان می‌دهد که ویژگی برای استفاده داخلی کلاس در نظر گرفته شده است.

class Student:

    def __init__(self, name):
        self._name = name


student1 = Student("Ali")

print(student1._name)

ویژگی با دو __

اگر نام یک ویژگی را با دو underscore شروع کنیم، پایتون رفتار متفاوتی با آن دارد.

class Student:

    def __init__(self, name):
        self.__name = name


student1 = Student("Ali")

حالا دسترسی مستقیم با:

print(student1.__name)

باعث ایجاد AttributeError می‌شود.

دلیل آن این است که پایتون برای ویژگی‌هایی که با دو underscore شروع می‌شوند، از مکانیزمی به نام Name Mangling استفاده می‌کند.

چگونه به ویژگی خصوصی دسترسی داشته باشیم؟

یکی از روش‌های رایج، استفاده از متدهایی برای خواندن یا تغییر مقدار است. این متدها معمولاً با نام‌های Getter و Setter شناخته می‌شوند.

Getter چیست؟

Getter متدی است که مقدار یک ویژگی را برمی‌گرداند.

class Student:

    def __init__(self, name):
        self.__name = name

    def get_name(self):
        return self.__name


student1 = Student("Ali")

print(student1.get_name())

خروجی:

Ali

Setter چیست؟

Setter متدی است که برای تغییر مقدار یک ویژگی استفاده می‌شود.

class Student:

    def __init__(self, name):
        self.__name = name

    def get_name(self):
        return self.__name

    def set_name(self, new_name):
        self.__name = new_name


student1 = Student("Ali")

print(student1.get_name())

student1.set_name("Reza")

print(student1.get_name())

خروجی:

Ali
Reza

مزیت Getter و Setter

یکی از مزایای مهم Getter و Setter این است که می‌توانیم قبل از تغییر مقدار، اطلاعات را بررسی کنیم.

class Student:

    def __init__(self, age):
        self.__age = age

    def get_age(self):
        return self.__age

    def set_age(self, age):

        if age >= 0:
            self.__age = age
        else:
            print("Age cannot be negative")


student1 = Student(20)

student1.set_age(25)

print(student1.get_age())

در این مثال اجازه نمی‌دهیم سن یک مقدار منفی شود.

مثال حساب بانکی

یکی از مثال‌های مناسب برای درک کپسوله‌سازی، حساب بانکی است.

فرض کنید موجودی حساب نباید مستقیماً از بیرون تغییر کند.

class BankAccount:

    def __init__(self, balance):
        self.__balance = balance

    def get_balance(self):
        return self.__balance

    def deposit(self, amount):

        if amount > 0:
            self.__balance += amount


account1 = BankAccount(1000000)

print(account1.get_balance())

account1.deposit(500000)

print(account1.get_balance())

خروجی:

1000000
1500000

کپسوله‌سازی به معنی امنیت کامل نیست

یک نکته مهم درباره پایتون این است که ویژگی‌هایی که با __ شروع می‌شوند، به معنای واقعی کلمه غیرقابل دسترسی نیستند.

پایتون بیشتر روی قراردادها و جلوگیری از دسترسی ناخواسته تأکید دارد و مکانیزم Name Mangling را برای نام‌های دارای دو underscore به کار می‌برد.

Property در پایتون

در پایتون روش دیگری نیز برای ساخت Getter و Setter وجود دارد که از @property استفاده می‌کند.

class Student:

    def __init__(self, age):
        self.__age = age

    @property
    def age(self):
        return self.__age

    @age.setter
    def age(self, value):

        if value >= 0:
            self.__age = value


student1 = Student(20)

print(student1.age)

student1.age = 25

print(student1.age)

این روش در پروژه‌های واقعی بسیار کاربردی است، اما برای شروع یادگیری کپسوله‌سازی بهتر است ابتدا مفهوم Getter و Setter را به خوبی درک کنیم.

تفاوت Public، _ و __

چرا کپسوله‌سازی مهم است؟

• کنترل بهتر روی داده‌ها
• جلوگیری از تغییرات ناخواسته
• اعتبارسنجی داده‌ها قبل از ذخیره
• سازمان‌دهی بهتر کد
• نگهداری ساده‌تر پروژه‌های بزرگ

جمع‌بندی

کپسوله‌سازی یکی از مفاهیم مهم OOP است که به ما کمک می‌کند داده‌ها و رفتارهای Object را بهتر سازمان‌دهی کنیم و نحوه دسترسی به داده‌ها را کنترل کنیم.

در این درس یاد گرفتیم:

• کپسوله‌سازی چیست.
• تفاوت ویژگی عمومی و ویژگی‌های با underscore را بررسی کردیم.
• با __name و Name Mangling آشنا شدیم.
• Getter و Setter را یاد گرفتیم.
• با @property آشنا شدیم.
• یک مثال واقعی از حساب بانکی ساختیم.