Exkurs - Datenkapselung in Python
Öffentliche / private Attribute
Ein Attribut wird in Python zu einem privaten Attribut, wenn der Attributname mit zwei Unterstrichen beginnt und nicht mit Unterstrichen endet. Beginnt der Attributname nicht mit einem Unterstrich, so ist das Attribut öffentlich.
Zur Verdeutlichung betrachten wir die folgende Implementierung der Klasse Ampel
:
Das Attribut __zustand
beginnt mit zwei Unterstrichen, ist also ein privates Attribut.
Zugriffsmethoden
Zugriffsmethoden benötigt man, um auf private Attribute lesend und schreibend zugreifen zu können. Das Programm oben zeigt, wie man solche Methoden implementiert.
Solche Zugriffsmethoden benutzt man, um z. B. privaten Attributen Werte zuzuweisen und um diese Werte anschließend auszulesen.
Achtung: Python-Besonderheiten
Python verhält sich bei privaten Attributen (leider) nicht so restriktiv, wie das eigentlich sein sollte. Der folgende Python-Dialog zeigt einige Besonderheiten von Python.
Wie erwartet kann man auf das private Attribut __zustand
des neu erzeugten Objekts a
nicht zugreifen. Python meldet als Fehler, dass es kein Attribut __zustand
gibt. Der Aufruf a.__dict__
verrät, woran das liegt. Ein Aufruf wie a.__dict__
listet sämtliche Attribute mit den zugehörigen Attributwerten des betreffenden Objekts auf. Interessant ist hier, dass sich das private Attribut __zustand
hinter einem anderen Namen versteckt. Wenn man weiß, wie der neue Name - hier _Ampel__zustand
- gebildet wird, dann kann man auf das betreffende Attribut zugreifen. Also: Private Attribute werden in Python mit anderen Namen versehen, so dass kein direkter Zugriff möglich ist. Kennt man den Namen, hinter dem sich ein privates Attribut verbirgt, so kann man durchaus auf dieses Attribut zugreifen. Python liefert also keinen echten Zugriffsschutz.
Die völlig unrestiktive Art von Python kann zu unerwartetem Verhalten von Objekten und sehr schwer zu findenden Fehlern führen. Der folgende Dialog zeigt ein solches Beispiel.
Ein erster Zugriff auf das private Attribut __zustand
scheitert. Dann aber ist es - entgegen aller Zugriffslogik - scheinbar möglich, dem privaten Attribut __zustand
einen Wert zuzuweisen. Der Aufruf a.__dict__
erklärt erst, was hier passiert ist. Neben dem privaten Attribut __zustand
, das sich hinter dem neuen Namen _Ampel__zustand
versteckt, gibt es noch öffentliches Attribut __zustand
, auf das man direkt zugreifen kann.
Dieses unerwartete Verhalten liegt letztlich daran, dass Python es erlaubt, Objekten dynamisch neue Attribute hinzuzufügen. Dieses Verhalten lässt sich wie folgt unterbinden.
Mit dem Attribut __slots__
wird festgelegt, welche Attribute ein Objekt der betreffenden Klasse haben darf. Im vorliegenden Fall soll ein Ampel
-Objekt nur das private Attribut __zustand
haben. Python meldet einen Fehler, wenn man versucht, ein weiteres Attribut zu erzeugen. Mit dieser Festlegung ist jetzt das oben gezeigte Verhalten nicht mehr möglich.
Vereinbarung - Umgang mit privaten Attributen und Methoden
Das Beispiel zeigt, dass man in Python am besten klare Regeln befolgt, um nicht zu solch undurchschaubaren Objektsituationen zu gelangen.
Wir werden im Folgenden bei der Implementierung von Klassen in Python keine Attribute und Methoden als privat deklarieren. Alle Attribute und Methoden sind daher direkt zugänglich. Allerdings werden wir von dem direkten Zugriff in der Regel keinen Gebrauch machen. Nur in begründeten Sonderfällen (wie z.B. zum schnellen Testen) werden wir von dieser Vereinbarung abweichen.