Глава 12. Средства взаимодействия с объектами

12.1. Принцип инкапсуляции и методы объектов

Объектно-ориентированное программирование базируется на трех принципах:

полиморфизм,

инкапсуляция

и

наследование.

С

одним

из

проявлений

полиморфизма

познакомились.

"полиморфизм" , а именно с перегрузкой методов, мы уже

Инкапсуляцию

"инкапсуляция"

можно рассматривать как сокрытие

особенностей реализации того или иного фрагмента программы от внешнего

пользователя. Фрагмент должен быть доступен для обращений к нему только через

внешний интерфейс фрагмента. Описания внешнего интерфейса должно быть

достаточно для использования фрагмента. Если таким фрагментом является

процедура (или функция), то нужно знать, как следует обратиться к процедуре, как

передать ей необходимые входные данные и как получить результаты выполнения

процедуры.

Подробности

внутренней

реализации

процедуры

не

должны

интересовать того программиста, который использует процедуру. Именно принцип

инкапсуляции "инкапсуляция:принцип инкапсуляции" лежит в основе запрета на

использование в процедурах и функциях глобальных переменных. Ведь глобальная

переменная определена вне процедуры и доступна внешним изменениям, не

зависящим от обработки данных в её теле.

Если фрагментом инкапсуляции является класс, то при его проектировании

очень важно выделить в нем средства, обеспечивающие внешний интерфейс, и

отделить их от механизмов реализации (внутреннего построения) класса. При этом

нужно стремиться к достижению следующих трех целей:

возможность повторного использования объектов класса, например, в других

программах (в этих других программах понадобится только знание внешнего

интерфейса объектов класса);

возможность модифицировать внутреннюю реализацию класса без изменения те

х

программ, где применяются объекты этого класса;

достижение защиты объекта от нежелательных и непредсказуемых взаимодействий

с ним других фрагментов программ, в которых он используется.

Для реализации в классах принципа инкапсуляции используется разграничение

доступа к его членам. Основной принцип состоит в следующем. Доступ к данным (к

полям) объектов должен быть возможен только через средства внешнего

интерфейса, предоставляемые классом. Если не рассматривать применений классов

в цепочках наследования и в сборках (всему свое время, см. главу 13), то

реализацию класса определяют его закрытые члены (со спецификатором private), а

внешний интерфейс – открытые (со спецификатором public). Обычная практика –

закрывать все поля класса и открывать только те средства (например, методы),

которых достаточно для работы с объектами класса.

Итак, поля классов рекомендуется определять как закрытые, а для обеспечения

достаточно полного интерфейса вводить нужное количество открытых методов.

Полнота внешнего интерфейса определяется требованиями тех программ, которые

должны работать с классом и его объектами.

Объектно-ориентированный подход к программированию традиционно

рекомендует для расширения внешнего интерфейса класса и его объектов вводить в

класс специальные методы, позволяющие получать значения закрытых полей и

позволяющие желаемым способом задавать их значения. По-английски эти методы

называют, соответственно, get method

"метод: get method"

(accessor) – метод

доступа и set method

"метод: set method"

(mutator) – метод изменения. В

зависимости от целей решаемых задач для каждого поля могут быть заданы или оба

метода, или один из них.

В качестве примера рассмотрим программу с классом, объекты которого

содержат сведения о людях. Для каждого человека в закрытых полях определены

его фамилия (string фамилия) и год рождения (int год_рождения). Для поля с

фамилией определим метод получения getName() и метод изменения setName(

)

значения. Для поля, определяющего год рождения, введем только метод получения

значения getAge(). Класс с названными методами может быть таким (программа

12_01.cs):

class Person // Класс человек

{ // Закрытые поля:

readonly int год_рождения;

string фамилия;

public Person(string name, int year) // конструктор

{

фамилия = name;

год_рождения = year;

}

public string getName() // аксессор

{ return фамилия; }

public void setName(string name) // мутатор

{ фамилия = name; }

public int getAge() // аксессор

{ return год_рождения; }

}

В классе определен конструктор общего вида, позволяющий при создании

объекта указать фамилию и год рождения человека. Обратите внимание, что для

поля год_рождения использован модификатор readonly. В классе нет метода,

позволяющего изменить значение поля год_рождения после создания объекта

класса. Это соответствует смыслу поля. Следующий фрагмент программы

иллюстрирует применение методов класса person (см. программу 12_01.cs).

static void Main()

{

Person one = new Person("Кулик", 1976);

Console.WriteLine("Фамилия: {0}, год рождения: {1}",

one.getName( ), one.getAge( ));

Console.Write("Введите новую фамилию: ");

string name = Console.ReadLine( );

one.setName(name);

Console.WriteLine("Фамилия: {0}, год рождения: {1}",

one.getName( ), one.getAge( ));

}

Результат выполнения программы:

Фамилия: Кулик, год рождения: 1976

Введите новую фамилию: Смирнова<ENTER>

Фамилия: Смирнова, год рождения: 1976

В связи с рассмотрением доступности членов класса полезно привести

относящиеся к классам сведения по системе обозначений языка UML (Unified

Modeling Language – Унифицированный язык моделирования). В UML класс

изображают как прямоугольник, разделённый по вертикали на три части. Верхняя

содержит имя класса, средняя – его атрибуты (поля, свойства), нижняя – методы

класса. Для атрибутов и методов введены условные обозначения их доступности.

Дефис (–) обозначает вид доступа private (закрытый), диез (#) – protected

(защищённый), плюс (+) – public (открытый).

В

Visual

Studio

используется

основанная

на

UML,

но

немного

модифицированная система графического представления классов. В качестве

примера рассмотрим (см. рис. 12.1) изображение класса Person.

Рис. 12.1. Графическое представление класса Person в Visual Studio

Как и принято в UML в верхней части изображения – название класса Person и

сопровождающая надпись, объясняющая, что это – класс. Следующая часть

озаглавлена Fields (Поля). В ней названия двух полей класса (год_рождения и

фамилия), снабжённые значком, соответствующим статусу доступа private

(закрытый). В части с заголовком Methods (методы) перечислены методы объектов

(getAge,

getName,

Person,

setName).

Каждое

название

снабжено

значком

"открытый" (public).

Примечание: чтобы получить графическое изображение класса нужно

воспользоваться средствами Visual Studio. Если проект с вашей программой

загружен в Visual Studio, то откройте панель Solution Explorer. Найдите в этом

окне название проекта и щёлкните на нём правой кнопкой мыши. В

выпадающем меню выбирайте пункт View Сlass Diagram и активизируйте его

щелчком мыши. Система (Visual Studio 2010) выполнит построение диаграммы

классов, входящих в ваш проект. Обычно в проекте более одного класса и

вначале они изображены в "свёрнутом" виде каждый. Развернуть нужный вам

класс можно щелчком мыши в иконке , размещённой в правом верхнем углу

.