Объект обладающий свойством инкапсуляции характеризуется следующими параметрами

07.07.202218.07.2022 admin 0 Comments

Принципы объектно-ориентированного программирования

Привет, Хабр! Меня зовут Владислав Родин. В настоящее время я являюсь руководителем курса «Архитектор высоких нагрузок» в OTUS, а также преподаю на курсах, посвященных архитектуре ПО.

Специально к старту занятий в новом потоке курса «Архитектура и шаблоны проектирования» я подготовил еще один авторский материал.

Введение

Когда речь заходит о классических паттернах проектирования, нельзя не вспомнить о самом объектно-ориентированном программировании. Ведь паттерны GoF являются паттернами именно объектно-ориентированного программирования. В функциональном же программировании есть свои собственные паттерны.

Вообще устроено все следующим образом: есть само объектно-ориентированное программирование. У него есть принципы. Из принципов объектно-ориентированного программирования следуют разобранные нам шаблоны GRASP (как вариант — SOLID принципы), из которых, в свою очередь, следуют шаблоны GoF. Из них же следует ряд интересных вещей, например, enterprise паттерны.

Объектно-ориентированная парадигма

Определение гласит, что «Объектно-ориентированное программирование – это парадигма программирования, в которой основной концепцией является понятие объекта, который отождествляется с предметной областью.»

Таким образом, система представляется в виде набора объектов предметной области, которые взаимодействуют между собой некоторым образом. Каждый объект обладает тремя cоставляющими: идентичность (identity), состояние (state) и поведение (behaviour).

Состояние объекта — это набор всех его полей и их значений.

Поведение объекта — это набор всех методов класса объекта.

Идентичность объекта — это то, что отличает один объект класса от другого объекта класса. С точки зрения Java, именно по идентичности определяется метод equals.

Принципы объектно-ориентированного программирования

Объектно-ориентированное программирование обладает рядом принципов. Представление об их количестве расходится. Кто-то утверждает, что их три (старая школа программистов), кто-то, что их четыре (новая школа программистов):

Инкапсуляция

Вопреки мнению многих собеседующихся (а иногда и собеседуемых), инкапсуляция это не «когда все поля приватные». Инкапсуляция является фундаментальнейшим принципом проектирования ПО, ее следы наблюдаются на только на уровне микро-, но и на уровне макропроектирования.

Научное определение гласит, что «Инкапсуляция – это принцип, согласно которому любой класс и в более широком смысле – любая часть системы должны рассматриваться как «черный ящик»: пользователь класса или подсистемы должен видеть только интерфейс (т.е. список декларируемых свойств и методов) и не вникать во внутреннюю реализацию.»

Таким образом, получается, что если класс A обращается к полям класса B напрямую, это приводит не к тому, что «нарушается информационная безопасность», а к тому, что класс A завязывается на внутренне устройство класса B, и попытка изменить внутреннее устройство класса B приведет к изменению класса А. Более того, класс A не просто так работает с полями класса B, он работает по некоторой бизнес-логике. То есть логика по работе с состоянием класса В лежит в классе А, и когда мы захотим переиспользовать класс В, это не удастся сделать, ведь без кусочка класса А класс В может быть бесполезным, что приведет к тому, что класс В придется отдавать вместе с классом А. Экстраполируя это на всю систему, получается, что переиспользовать можно будет только всю систему целиком.

Инкапсуляция является самым недооцененным принципом, который, к сожалению, мало кем интерпретируется правильно. Она позволяет минимизировать число связей между классами и подсистемами и, соответственно, упростить независимую реализацию и модификацию классов и подсистем.

Наследование

Наследование — это возможность порождать один класс от другого с сохранением всех свойств и методов класса-предка (суперкласса), добавляя при необходимости новые свойства и
методы.

Наследование является самым переоцененным принципом. Когда-то считалось, что «У идеального программиста дерево наследования уходит в бесконечность и заканчивается абсолютно пустым объектом», потому как когда-то люди не очень хорошо понимали то, что наследование — это способ выразить такое свойство реального мира как иерархичность, а не способ переиспользовать код, отнаследовав машину от холодильника, потому что у обоих предметов есть ручка. Наследования желательно по возможности избегать, потому что наследование является очень сильной связью. Для уменьшения количества уровней наследования рекомендуется строить дерево «снизу-вверх».

Полиморфизм

Полиморфизм — это возможность использовать классы – потомки в контексте, который был предназначен для класса – предка.

За самым садистским определением кроется возможность языка программирования для декомпозиции задачи и рефакторинга if’ов и switch’ей.

Источник

ООП. Часть 3. Модификаторы доступа, инкапсуляция

Классы, методы и поля не всегда могут постоять за себя. Рассказываем, как быть защитником в объектно-ориентированном программировании.

Инкапсуляция (от лат. in capsule — в оболочке) — это заключение данных и функционала в оболочку. В объектно-ориентированном программировании в роли оболочки выступают классы: они не только собирают переменные и методы в одном месте, но и защищают их от вмешательства извне (сокрытие).

Важно! Инкапсуляция не является сокрытием. Сокрытие — это часть инкапсуляции.

Это может быть достаточно сложной концепцией для понимания. Поэтому, чтобы быстрее разобраться, в этой статье мы рассмотрим инкапсуляцию на примере уровней доступа.

Все статьи про ООП

Пишет о разработке сайтов, в свободное время создает игры. Мечтает открыть свою студию и выпускать ламповые RPG.

Модификатор доступа public

Первый уровень, с которым сталкиваются все разработчики, — публичный. Чтобы сказать компилятору, что что-то должно быть доступно для всех, используется ключевое слово public.

Рассмотрим на примере класса Item:

Объявив экземпляр этого класса, можно обращаться к любым его полям в любом месте программы, где доступен сам объект (речь о локальных и глобальных переменных).

Так как поля публичные, в консоли они отобразятся без каких-либо проблем:

Это удобно, потому что можно в любой момент выполнить любое действие над объектом и его данными. Но в этом и кроется проблема: объект становится беззащитен перед любым вмешательством. Например, можно просто взять и изменить его цену:

Из-за того, что поле публичное, оно изменится:

Это плохо по нескольким причинам:

Разумеется, это не лучшее, что может случиться с приложением.

Модификатор доступа private

Чтобы поля были защищены от вмешательства, используется ключевое слово private — оно делает члены класса доступными только внутри самого класса.

Теперь эти поля нельзя будет изменить нигде, кроме как в методах этого класса. Но и получить их значение извне тоже не получится, а попытка вывести приведёт к ошибке:

Есть два способа сделать поле доступным только для чтения. Первый — использовать ключевое слово readonly, но оно запрещает менять значение вообще.

Второй способ заключается в том, чтобы передавать значения приватного члена класса через публичный. Например, с помощью методов:

К такой практике прибегают Java-разработчики, но в C# есть более элегантный способ — свойства.

Теперь, чтобы получить данные, нужно обратиться к свойству, а не к полю:

Преимущество этого в том, что можно разрешить получать данные, но запретить их менять. То есть прописать только геттер:

Обратите внимание, что можно просто написать set; или get; если не требуется дополнительная логика. Это сработает, если у поля и свойства одинаковые имена и если это примитивный тип (int, float, char, double и другие). Со ссылочными типами (объекты и строки) это не работает.

Также можно менять логику работы со значением:

Здесь поле будет изменено только в том случае, если ему пытаются указать значение, которое выше нуля.

То есть если запустить вот такой код:

Также можно создавать свойства без поля:

Это свойство вернёт true, если цена выше 5000, и false, если ниже.

Ключевое слово private можно также применять и к методам. Это делает их доступными только внутри класса.

Также приватным можно сделать сам класс, если он находится внутри другого класса:

Модификатор доступа internal

Иногда нужно сделать компонент доступным только внутри одного файла — например, в Program.cs, Item.cs или любом другом. Для этого используется ключевое слово internal.

Класс Backpack можно будет использовать только внутри файла Program.cs, и попытка объявить его внутри другого файла приведёт к ошибке.

Ключевое слово static

Статичность относится не совсем к уровням доступа, но тоже помогает заключить реализацию функционала в оболочку класса. Статичность позволяет обращаться к методам или полям, не создавая объект.

Метод Sum () используется в классе Program, хотя экземпляр класса Calc не создавался. При этом можно сделать статичным как отдельный метод или свойство, так и весь класс. В этом случае все поля и методы тоже должны быть статичными.

Это может быть нужно, чтобы создать набор инструментов, который будет использоваться в других частях программы. Хороший пример — класс Console, который тоже является статичным.

Другой пример — класс Math. Его можно использовать, чтобы выполнять различные математические операции (получение квадратного корня, модуляция, получение синуса, косинуса и так далее). У него много методов, а также он хранит различные константы вроде числа пи.

Домашнее задание

Напишите класс GameObject, в котором будут храниться координаты объекта. Координаты должны быть доступны для чтения, а их изменение должно происходить в методе Move ().

Заключение

Есть и другие ключевые слова:

Они будут рассмотрены в статье о наследовании.

Большая часть курса «Профессия С#-разработчик» посвящена именно ООП —
не только теории, но и практике. Вы научитесь писать программы, подбирая нужные инструменты — от инкапсуляции до полиморфизма. К концу курса у вас будет портфолио из нескольких проектов, а также все знания и навыки, которые нужны для получения первой работы.

Профессия С#-разработчик

130 часов — и вы научитесь писать программы на языке, созданном Microsoft. Вы создадите 5 проектов для портфолио, даже если до этого никогда не программировали. После обучения — гарантированное трудоустройство.

Источник

3. Объектно-ориентированное программирование. Инкапсуляция, наследование, полимофризм. Классы, объекты и события. Процедуры и функции.

по сравнению с модульным программированием. Это достигается за счет более полной локализации данных и интегрирования их с подпрограммами обработки,

что позволяет вести практически независимую разработку отдельных частей

позволяющие конструировать сложные объекты из более простых. В результате существенно увеличивается показатель повторного использования кодов,

появляется возможность создания библиотек объектов для различных применений, и разработчикам предоставляются дополнительные возможности создания систем повышенной сложности.

В основу ООП положены следующие п р и н ц и п ы : абстрагирование,

ограничение доступа, модульность, иерархичность, типизация, параллелизм,

Необходимость ограничения доступа предполагает разграничение двух частей в описании абстракции:

Ограничение доступа в ООП позволяет разработчику:

∙ выполнять конструирование системы поэтапно, не отвлекаясь на особенности реализации используемых абстракций;

∙ легко модифицировать реализацию отдельных объектов, что в правильно организованной системе не потребует изменения других объектов.

Сочетание объединения всех свойств предмета (составляющих его состояния и поведения) в единую абстракцию и ограничения доступа к реализации этих свойств получило название инкапсуляции.

предполагающий реализацию ее в виде отдельных частей (модулей). При выполнении декомпозиции системы на модули желательно объединять логически связанные части, по возможности обеспечивая сокращение количества внешних связей между модулями. Принцип унаследован от модульного программирования, следование ему упрощает проектирование и

Принцип иерархичности предполагает использование иерархий при разработке программных систем.

В ООП используются два вида иерархии.

разработке структуры классов, когда сложные классы строятся на базе более простых путем добавления к ним новых характеристик и, возможно, уточнения имеющихся.

препятствующее взаимозаменяемости абстракций различных типов (или сильно сужающее возможность такой замены). В языках с жесткой типизацией для каждого программного объекта (переменной, подпрограммы, параметра и т. д.)

Использование принципа типизации обеспечивает:

∙ раннее обнаружение ошибок, связанных с недопустимыми операциями над программными объектами (ошибки обнаруживаются на этапе компиляции программы при проверке допустимости выполнения данной операции над программным объектом);

∙ возможность генерации более эффективного кода.

Существует целый ряд задач, решение которых требует одновременного выполнения некоторых последовательностей действий. К таким задачам,

например, относятся задачи автоматического управления несколькими процессами.

Реальный параллелизм достигается только при реализации задач такого типа на многопроцессорных системах, когда имеется возможность выполнения каждого процесса отдельным процессором. Системы с одним процессором имитируют параллелизм за счет разделения времени процессора между задачами управления различными процессами. В зависимости от типа используемой операционной системы (одноили мультипрограммной) разделение времени может выполняться либо разрабатываемой системой (как в

MS DOS), либо используемой ОС (как в системах Windows).

∙ временные объекты, хранящие промежуточные результаты некоторых действий, например вычислений;

∙ локальные объекты, существующие внутри подпрограмм, время жизни которых исчисляется от вызова подпрограммы до ее завершения;

∙ глобальные объекты, существующие пока программа загружена в память;

∙ сохраняемые объекты, данные которых хранятся в файлах внешней памяти между сеансами работы программы.

Все указанные выше принципы в той или иной степени реализованы в различных версиях объектно-ориентированных языков.

Для представления объектов в языке С# используется понятие класса.

Класс является типом данных, определяемым пользователем. Он должен представлять собой одну логическую сущность, например, является моделью реального объекта или процесса. Элементами класса являются данные и функции, предназначенные для их обработки.

Объекты (переменные типа класса, экземпляры класса) создаются явным или неявным образом, то есть либо программистом, либо системой.

Класс относится к ссылочным типам данных, память под которые выделяется в хипе. Таким образом, экземпляры классов хранят не сами объекты, а ссылки на объекты, то есть их адреса.

Процедуры и функции (подпрограммы) – это относительно самостоятельные фрагменты программы, оформленные специальным образом и снабженные именем. Процедуры и функции улучшают наглядность и читаемость программ.

Процедура описывается следующим образом:

Procedure (список параметров);

Функция отличается от процедуры тем, чтобы результат работы функции возвращается через ее имя, и вызов функции может быть использован в выражениях вместе с другими операторами. Функция описывается следующим образом:

Function (список параметров): ;

Использование имени подпрограммы в тексте программы приводит к активизации подпрограммы и называется ее вызовом. Сразу после активизации подпрограммы начинают исполняться входящие в нее операторы, и после выполнения последнего из них управление возвращается в основную программу, которая продолжает выполняться с оператора, стоящего непосредственно за оператором вызова процедуры или функции. Подпрограммы могут вызываться неоднократно.

Для обмена информацией между основной программой и подпрограммой используются параметры, которые придают подпрограмме универсальность. Параметры, указываемые в круглых скобках при описании процедуры или функции, называются формальными. Фактическими называются параметры, указываемые за именем подпрограммы при ее вызове.

Пример. Составим подпрограммы вычисления суммы первых целых Nчисел в виде процедуры и в виде функции.

ProcedureSumma (N: integer; var S: integer);

Источник

Основы объектно-ориентированного программирования