今天以實例說明何以類別要有私有屬性。實務上私有屬性的機制，對類別究竟有甚麼「貢獻」。

• 很多人為求方便或並不了解保護層級的概念，在設計類別的時候，所有屬性一律設為公開。
• 這樣的設計，所有使用者(這時已和類別設計者無關了)都可以在主程式以物件.屬性來存取物件本身的屬性，用起來很方便。
• 有利就有弊，如此設計可能帶來風險：類別中的屬性由於都是「公開」，就有可能被使用者有意無意間賦予不合理的值。
• 意思是：這個類別的設計者沒有考慮「防呆」功能。
• 看code吧。類別的設計(定義)如下，屬性全部「公諸於世」：

  class Tree():   # class
      def __init__(self, breed: str, age: int, height: int):
          self.breed = breed     # public attribute
          self.age = age         # public attribute
          self.height = height   # public attribute
  

• 類別的使用。目前只是「取值」，不會有甚麼問題：

  trees = []   # list of trees
  trees.append(Tree('cedar', 3_250, 33))              # 造一棵雪松。
  trees.append(Tree('oak', 285, 19))                  # 造一棵橡樹。
  trees.append(Tree('bristlecone pine', 4_854, 10))   # 造一棵刺果松。
  
  # 每一棵tree(不是Tree，也不是trees)都是一個object(or instance)。
  for tree in trees:  
      print(f'{tree.breed=:20}{tree.age=:<10,}{tree.height=}')
  

  輸出：
  
• 這時再造一棵樟樹，傳入建構子的參數是樹齡600歲，樹高27公尺，本也屬合理範圍。
• 其後問題來了，這位天馬行空的使用者以物件.屬性直接賦值，將樹齡改為30萬年。30萬年的樟樹不變成「倩女幽魂」中的樹妖姥姥嗎？更不用提樹高竟然是個負數了。

  camphor = Tree('camphor', 600, 27)   # 再造一棵樟樹。
  print(f'\n{camphor.breed=:12}{camphor.age=:<12,}{camphor.height=}')
  camphor.age = 300_000     # 樹妖姥姥
  camphor.height = -50      # 樹高為負要表達甚麼概念？
  print(f'{camphor.breed=:12}{camphor.age=:<12,}{camphor.height=}')
  

  執行後資料真的改掉了：
  
• 當初類別的屬性全設為公開，就會埋下這種地雷。
• 如果遵循最嚴格的封裝原則，class內的所有屬性都應該是私有：

  class Tree():
      def __init__(self, breed: str, age: int, height: int):
          self.__breed = breed        # private attribute
          self.__age = age            # private attribute
          self.__height = height      # private attribute
  

• 樹種、樣齡和樹高現在都設為private，保護得很好。
• 不過以目前的code，物件一旦建立，屬性就固定無法改變(註1)。真要修改怎麼辦？
• 所以我們還需要一些公開的方法，透過這些方法來存取物件內的私有屬性。
• 這些存取私有屬性的方法，有時會稱為getters和setters。

  class Tree():
      def __init__(self, breed: str, age: int, height: int):
          self.__breed = breed        # private attribute
          self.__age = age            # private attribute
          self.__height = height      # private attribute
  
      def get_breed(self) -> str:         # public getter for breed
          return self.__breed
  
      def set_breed(self, breed: str):    # public setter for breed
          self.__breed = breed
  
      def get_age(self) -> int:           # public getter for age
          return self.__age
  
      def set_age(self, age: int):        # public setter for age
          self.__age = age
  
      def get_height(self) -> int:        # public getter for height
          return self.__height
  
      def set_height(self, height: int):  # public setter for height
          self.__height = height
  

• 這樣設計的目的，是透過公開窗口(方法)來管理私有屬性，不能讓樹妖姥姥迫害聶小倩和寧采臣。
• 以下的code展示如何透過公開的setters來更改私有屬性的值。

  camphor = Tree('camphor', 600, 27)   # 造一棵樟樹。
  print(f'breed: {camphor.get_breed():<12}age: {camphor.get_age():<12,}height: {camphor.get_height():<12}')
  
  camphor.set_breed('cabbage')  # 透過公開的setter來更改私有屬性breed的值
  camphor.set_age(999_999)      # 透過公開的setter來更改私有屬性age的值
  camphor.set_height(-9)        # 透過公開的setter來更改私有屬性height的值
  
  print(f'breed: {camphor.get_breed():<12}age: {camphor.get_age():<12,}height: {camphor.get_height():<12}')
  

  輸出：
  
• 您可能馬上會說，這不是多餘嗎？設了setters之後，資料還是一樣會錯得離譜呀。要setters何用？
• 沒錯，如果setters像上面的code那樣，的確和最初的全公開屬性版，直接以物件.屬性方式賦值沒有差異。不只沒有用處，反而累贅。
• setters當然不是沒用，而是上面的setters太過陽春，完全沒有過濾效果。
• 改進一下之後，就不一樣了：

  class Tree():
      def __init__(self, breed, age, height):
          self.__breed = breed
          self.__age = age
          self.__height = height
  
      def get_age(self) -> int:      # public getter for age
          return self.__age
  
      def set_age(self, age: int):   # public setter for age
          age_ranges = {'camphor': [0, 800], 'oak': [0, 300]}
          if age < age_ranges[self.__breed][0] or age > age_ranges[self.__breed][1]:
              raise Exception('樹齡數字不合理。')
          else:  # 放行
              self.__age = age
  

• 這次類別內的set_age()加入了條件，用以過濾不合理的資料。為了簡潔聚焦，上面只示範set_age()，set_breed()和set_height()略過。
• 主程式如果傳入不合理的樹齡數字：

  camphor = Tree("camphor", 50, 37)
  
  print(f"before set_age(): {camphor.get_age()=}")
  try:
      camphor.set_age(3_000)   # 傳入超出合理範圍的值。
  except Exception as e:
      print(e)
  print(f"after set_age() : {camphor.get_age()=}")
  

  結果是：
  
• 傳給set_age()的參數在合理範圍之內時：

  camphor = Tree("camphor", 50, 37)
  
  print(f"before set_age(): {camphor.get_age()=}")
  try:
      camphor.set_age(145)    # 這次傳入在合理範圍以內的值給set_age()
  except Exception as e:
      print(e)
  print(f"after set_age() : {camphor.get_age()=}")
  

  結果成功修改了age屬性的值：
  
• 事實上setters的控制可以更加精密嚴謹，例如除數字範圍外，說不定還可以偵測當時的時間，正常上班以外的時間都不允許程式修改資料，或者任何想得到做得到的檢查控制邏輯，都可以放入setters中。
• 這樣設計，是否就比將屬性設為public，交由完全沒有攔阻功能的物件.屬性 = ???直接賦值安全多了？
• 個人認為，這是OO中encapsulation「封裝」的精義。
• 愚見：個人或團隊開發的系統，不一定要封裝得如些嚴密。但如果是開發給別人使用的套件或模組，就得非常慎重，做好妨呆兼妨災工作。

小總結

• Python類別的屬性和方法都有public公開和private私有兩個封裝層級。至於protected這層，只是約定俗成，不提也罷。
• 公開的屬性和方法是開放給外部，以物件.屬性或物件.方法表示式存取。其名稱無前綴底線。
• 私有的屬性和方法僅供類別內部享用，不可以用物件.屬性或物件.方法的方式在外部存取。
• 比較特別的是，Python的私有屬性和方法都有個「後門」，知道門道者依然可以外部存取。不過除非確有需要，筆者並不建議走此後門。
• 屬性請多用private，方法則多用public。

註1: 假設我們不知道，或專案團隊禁止使用上一篇講的用_Tree__breed存取私有屬性的「後門」。