Как можно применить инкапсуляцию для ограничения доступа к методам класса?

Инкапсуляция в Python, хотя и не обеспечивает строгую защиту как в некоторых других языках (например, Java или C++), может быть использована для ограничения доступа к методам класса, сигнализируя о том, что методы предназначены для внутреннего использования и не должны вызываться напрямую извне класса. Существует несколько способов этого добиться:

1. Соглашения об именовании (Name mangling):

Самый распространенный подход - использование соглашений об именовании. Префикс в виде одного подчеркивания _ перед именем метода (например, _private_method) сигнализирует о том, что метод является "защищенным" (protected) и не предназначен для прямого вызова извне класса или его подклассов (хотя технически это возможно). Это скорее конвенция, чем жесткое ограничение.
Префикс в виде двух подчеркиваний __ перед именем метода (например, __very_private_method) включает механизм "искажения имени" (name mangling). Python автоматически изменяет имя метода, добавляя перед ним _ClassName, где `ClassName` - имя класса. Это делает метод более трудным для случайного вызова извне класса, хотя все еще возможно получить доступ к нему, зная измененное имя (например, instance._ClassName__very_private_method()). Цель name mangling - предотвратить конфликты имен в подклассах.

Пример:

class MyClass:
    def __init__(self):
        self.public_attribute = "Public"
        self._protected_attribute = "Protected"
        self.__private_attribute = "Private"

    def public_method(self):
        print("Public method")
        self._protected_method() # Можно вызывать защищенные методы внутри класса
        self.__private_method()  # Можно вызывать приватные методы внутри класса

    def _protected_method(self):
        print("Protected method")

    def __private_method(self):
        print("Private method")


obj = MyClass()
obj.public_method()  # OK
# obj._protected_method()  # Работает, но не рекомендуется
# obj.__private_method()  # Вызовет AttributeError
print(obj.public_attribute) # OK
# print(obj._protected_attribute) # Работает, но не рекомендуется
# print(obj.__private_attribute) # Вызовет AttributeError

print(obj._MyClass__private_attribute) # Работает, но не рекомендуется. Показывает name mangling
  

2. Использование свойств (Properties) и сеттеров (Setters) и геттеров (Getters):

Можно использовать свойства для контроля доступа к атрибутам класса. Свойства позволяют определить логику, которая выполняется при попытке получить или установить значение атрибута. Это дает возможность валидировать данные, ограничивать доступ только для чтения или записи, или вычислять значение атрибута "на лету".

Пример:

class BankAccount:
    def __init__(self, balance):
        self._balance = balance  # Используем _balance для хранения фактического значения

    def get_balance(self):
        return self._balance

    def set_balance(self, new_balance):
        if new_balance >= 0:
            self._balance = new_balance
        else:
            print("Balance cannot be negative")

    balance = property(get_balance, set_balance) # Определяем свойство balance

account = BankAccount(100)
print(account.balance)  # Используем свойство для получения баланса
account.balance = 200  # Используем свойство для установки баланса
print(account.balance)
account.balance = -50 # Сеттер предотвращает установку отрицательного баланса.
print(account.balance)
  

3. Модули:

Можно разбить класс на несколько модулей и сделать часть функциональности доступной только внутри определенных модулей, но это способ сложнее и применяется реже.

Важно помнить: Python не предназначен для строгой защиты данных. Основная цель инкапсуляции в Python - упростить использование класса и предотвратить случайные ошибки, а не обеспечивать безопасность. Предполагается, что разработчики будут следовать соглашениям и использовать методы класса так, как они задуманы.