初學者指南：深入了解 Python 中的 Getter 與 Setter
更新日期： 2024 年 10 月 12 日
在學習 Python 的物件導向程式設計（Object-Oriented Programming, OOP）時，屬性（Attributes） 的存取和控制是一個重要的課題。
為了保護物件的內部狀態，並提供對屬性值的驗證和控制，程式設計師常常使用 Getter 和 Setter 方法。
在其他編程語言中，如 Java 或 C++，Getter 和 Setter 是以明確的方法形式存在的。
而在 Python 中，我們可以透過 @property 裝飾器，優雅地實現屬性的獲取和設置。
本文將為新手詳細介紹 Python 中的 Getter 與 Setter，解釋其作用、如何定義和使用，以及它們的重要性。
什麼是 Getter 與 Setter？
- Getter 方法：用於獲取物件屬性的值。
- Setter 方法：用於設置物件屬性的值，同時可以進行資料驗證或其他操作。
透過 Getter 和 Setter，我們可以對屬性的讀取和寫入進行控制，實現資料的封裝和保護。
為什麼需要 Getter 與 Setter？
- 資料封裝：保護物件的內部狀態，不被外部直接修改。
- 資料驗證：在設置屬性時，可以進行驗證，確保資料的有效性。
- 控制訪問：可以控制屬性的讀取和寫入行為，例如設置只讀屬性。
示例
假設我們有一個表示人的類別：
class Person:
def __init__(self, name, age):
self.name = name
self.age = age如果我們直接修改 age 屬性，可能會導致不合理的值：
person = Person("Alice", 30)
person.age = -5 # 年齡不可能為負數透過 Getter 和 Setter，我們可以防止這種情況的發生。
基本實現方式
使用普通方法實現 Getter 和 Setter
class Person:
def __init__(self, name, age):
self.name = name
self.set_age(age)
def get_age(self):
return self._age
def set_age(self, age):
if age >= 0:
self._age = age
else:
raise ValueError("年齡不能為負數")- 說明：
- 我們使用
_age作為實際存儲年齡的變數，前面的下劃線表示這是一個受保護的屬性。 get_age方法用於獲取_age的值。set_age方法在設置_age時進行了驗證。
使用 Getter 和 Setter
person = Person("Alice", 30)
print(person.get_age()) # 輸出：30
person.set_age(35)
print(person.get_age()) # 輸出：35
person.set_age(-5) # 引發 ValueError：年齡不能為負數使用 @property 裝飾器
Python 提供了 @property 裝飾器，讓我們可以使用屬性存取的方式來調用 Getter 和 Setter，使代碼更加優雅。
定義屬性
class Person:
def __init__(self, name, age):
self.name = name
self.age = age # 這裡會調用下面的 @age.setter
@property
def age(self):
return self._age # 這裡的 _age 是實際存儲的變數
@age.setter
def age(self, value):
if value >= 0:
self._age = value
else:
raise ValueError("年齡不能為負數")- 說明：
@property裝飾器將一個方法轉換為屬性訪問，這樣我們可以使用person.age的方式，而不是person.get_age()。@age.setter定義了對應屬性的設置方法。
使用屬性
person = Person("Alice", 30)
print(person.age) # 輸出：30
person.age = 35
print(person.age) # 輸出：35
person.age = -5 # 引發 ValueError：年齡不能為負數- 優點：使用屬性方式訪問，更加直觀，符合 Python 的風格。
完整示例
定義一個矩形類別，帶有長度和寬度屬性，並計算面積
class Rectangle:
def __init__(self, width, height):
self.width = width # 調用 @width.setter
self.height = height # 調用 @height.setter
@property
def width(self):
return self._width
@width.setter
def width(self, value):
if value > 0:
self._width = value
else:
raise ValueError("寬度必須為正數")
@property
def height(self):
return self._height
@height.setter
def height(self, value):
if value > 0:
self._height = value
else:
raise ValueError("高度必須為正數")
@property
def area(self):
return self.width * self.height # 這裡調用的是屬性方法
@property
def perimeter(self):
return 2 * (self.width + self.height)使用類別
rect = Rectangle(5, 3)
print(f"寬度：{rect.width}") # 輸出：寬度：5
print(f"高度：{rect.height}") # 輸出：高度：3
print(f"面積：{rect.area}") # 輸出：面積：15
print(f"周長：{rect.perimeter}") # 輸出：周長：16
rect.width = 10
print(f"新的面積：{rect.area}") # 輸出：新的面積：30
rect.height = -5 # 引發 ValueError：高度必須為正數- 說明：
area和perimeter定義為只讀屬性，沒有對應的 setter 方法。- 在設置
width和height時，進行了值的驗證。
注意事項
- 命名規範：實際存儲變數通常以單下劃線開頭，例如
_age、_width，表示受保護的屬性，不應直接訪問。 - 只讀屬性：如果只定義
@property，未定義對應的 setter，則該屬性為只讀。
class Person:
@property
def name(self):
return self._name- 刪除屬性：可以使用
@屬性名.deleter來定義屬性的刪除行為。
class Person:
@property
def age(self):
return self._age
@age.deleter
def age(self):
del self._age- 性能考量：過度使用屬性可能會影響性能，應根據實際情況選擇。
結論
透過使用 Python 的 @property 裝飾器，我們可以優雅地實現 Getter 和 Setter，對屬性的訪問進行控制，同時保持代碼的簡潔和可讀性。這有助於：
- 保護資料完整性：防止不合理的值被設置。
- 提高代碼可讀性：使用屬性訪問方式，更加直觀。
- 實現封裝性：隱藏內部實現細節，對外提供統一的介面。
希望通過本文的介紹，您對 Python 中的 Getter 與 Setter 有了更深入的了解，並能在實際開發中靈活運用。
進一步學習
- 深入理解
@property裝飾器：瞭解其工作原理和更多應用。 - 學習其他特殊方法：如
__getattr__、__setattr__，實現更高級的屬性控制。 - 設計模式：學習如何在設計模式中應用 Getter 和 Setter，如單例模式、觀察者模式等。
- 資料封裝與繼承：結合繼承，實現更複雜的物件導向設計。