Einführung
Im Bereich der objektorientierten Programmierung ist das Verständnis von Zugriffsmodifikatoren von entscheidender Bedeutung für die Gestaltung robuster und wartbarer Code. Die Konzepte der geschützten und privaten Zugangsniveaus spielen eine bedeutende Rolle bei der Kapselung, ein grundlegendes Prinzip, das die Integrität des Zustands eines Objekts gewährleistet. Entwickler kämpfen häufig mit der Wahl zwischen diesen beiden Modifikatoren, um die Zugänglichkeit und Sicherheit innerhalb ihrer Anwendungen auszugleichen. Dieser Artikel befasst sich mit den Nuancen geschützter eigenen Mitglieder und untersucht ihre Auswirkungen auf verschiedene Programmiersprachen.
Zugriffsmodifikatoren verstehen
Zugriffsmodifikatoren sind Schlüsselwörter, die in objektorientierten Sprachen verwendet werden, um die Zugänglichkeit von Klassen, Methoden und Variablen festzulegen. Sie definieren, wie die Mitglieder einer Klasse in anderen Teilen des Programms zugegriffen werden können. Zu den primären Zugriffsmodifikatoren gehören je nach Sprache öffentlich , geschützte , private und manchmal standardmäßige oder interne .
Öffentlicher Zugangsmodifikator
Mitglieder, die als öffentlich erklärt werden, sind von jeder anderen Klasse zugänglich. Diese Stufe der Barrierefreiheit ermöglicht den größten möglichen Zugang, kann jedoch zu unbeabsichtigten Wechselwirkungen und einer verringerten Kapselung führen.
Privater Zugangsmodifikator
Der private Zugangsmodifikator beschränkt die Sichtbarkeit der Klassenmitglieder auf die Klasse, in der sie deklariert werden. Dies gewährleistet ein hohes Maß an Kapselung und verhindert, dass externe Klassen diese Mitglieder direkt zugreifen oder diese ändern.
Schutzmodifikator
Mitglieder mit dem geschützten Modifikator sind innerhalb ihrer eigenen Klasse und abgeleitete Klassen zugänglich. Dieser Zugangsniveau ist ein Gleichgewicht zwischen privat und öffentlich , sodass Unterklassen die Funktionalität nutzen und erweitern und gleichzeitig ein gewisses Maß an Einkapselung beibehalten können.
Privat vs. geschützt: Schlüsselunterschiede
Der grundlegende Unterschied zwischen privaten und geschützten Zugriffsmodifikatoren liegt in der Ebene der Zugänglichkeit, die Unterklassen und externen Klassen zur Verfügung gestellt wird.
Zugänglichkeit in Unterklassen
Private Mitglieder sind in Unterklassen nicht zugänglich, auch wenn sich die Unterklasse innerhalb desselben Pakets oder Moduls befindet. Dies bedeutet, dass Methoden oder Variablen, die als privat deklariert sind , nicht in abgeleiteten Klassen geerbt oder direkt verwendet werden können. Im Gegensatz dazu sind in Unterklassen geschützte eigene Mitglieder zugänglich, sodass Vererbung und Polymorphismus effektiv funktionieren können.
Einkapselung und Sicherheit
Die Verwendung von privaten Mitgliedern verbessert die Kapselung, indem es Implementierungsdetails aus allen anderen Klassen versteckt. Dies kann unbeabsichtigte Störungen verhindern, die Erweiterbarkeit jedoch einschränken. Andererseits setzen geschützte Mitglieder bestimmte Details Unterklassen aus, was die Erweiterung erleichtert, aber möglicherweise die Einkapselung riskiert, wenn sie nicht sorgfältig verwaltet werden.
Praktische Anwendungen
Die Auswahl zwischen geschütztem und privatem Abhängig hängt von den spezifischen Anforderungen der entwickelten Software ab.
Wann ist privat zu benutzen
Verwenden Sie privat , wenn Sie eine strenge Kapselung durchsetzen möchten. Dies eignet sich für Versorgungsmethoden oder Variablen, auf die nicht außerhalb der Klasse geändert oder zugegriffen werden sollte. Es schützt den internen Zustand und stellt sicher, dass Änderungen an den Klasseninteralen keinen Einfluss auf die externen Klassen haben.
Wann ist geschützt
Entscheiden Sie sich für geschützte eigene Mitglieder bei der Gestaltung einer für die Erbschaft vorgesehenen Klasse. Auf diese Weise können Unterklassen auf diese Mitglieder zugreifen und sie ändern, um die Wiederverwendung und Erweiterung der Code zu fördern. In Frameworks und Bibliotheken ist es von wesentlicher Bedeutung, in denen Erweiterbarkeit ein zentrales Anliegen ist.
Beispiele in verschiedenen Programmiersprachen
Das Verständnis, wie unterschiedliche Sprachen diese Zugriffsmodifikatoren implementieren, ist entscheidend für die Entwicklung des Verzugssprachs und für die Nutzung des vollen Potenzials objektorientierter Programmierung.
Java
In Java bietet der geschützte Zugriffsmodifikator die Sichtbarkeit innerhalb desselben Pakets und in Unterklassen, auch wenn sie sich in verschiedenen Paketen befinden. Der private Modifikator beschränkt den Zugriff nur auf die deklarierende Klasse. Hier ist ein Beispiel:
öffentliche Klasse Eltern {
protected void display () {
// Protected Method
}
}
öffentliches Klasse erweitert Eltern {
public void show () {
display (); // zugänglich
}
}
C ++
C ++ folgt einem ähnlichen Muster, jedoch mit der Hinzufügung der Angabe der Vererbungszugriffsstufen. Geschützte Mitglieder sind in abgeleiteten Klassen zugänglich, während private Mitglieder dies nicht tun.
Klassenbasis {
geschützt:
int protectedVar;
privat:
int privatvar;
};
Klasse abgeleitet: public base {
void function () {
ProtectedVar = 1; // zugängliche
privateVar = 1; // nicht zugänglich
}
};
Auswirkungen für das Softwaredesign
Die Wahl zwischen geschütztem und privatem Einfluss auf die Flexibilität und Sicherheit Ihres Codes.
Erweiterbarkeit
Die Verwendung von geschützten eigenen Mitgliedern erhöht die Erweiterbarkeit Ihrer Klassen. Unterklassen können diese Mitglieder erben und nutzen, um auf vorhandene Funktionen aufzubauen, ohne die Basisklasse zu ändern.
Wartung
Überanstrengende Klassen Interna mit geschütztem können zu Wartungsproblemen führen. Änderungen in der Basisklasse können sich auf unvorhergesehene Weise auf Unterklassen auswirken, wodurch die Codebasis schwieriger zu verwalten ist.
Best Practices
Wenn Sie sich an Best Practices halten, stellt Ihre Verwendung von Zugriffsmodifikatoren Ihren Code eher zu und behindert ihn.
Favoriten der Komposition über Erbschaft
Überschreibung von geschützten Mitgliedern kann eine übermäßige Vererbung signalisieren. Erwägen Sie, die Zusammensetzung zu verwenden, um eine Wiederverwendung von Code zu erzielen, was häufig zu flexiblerer und wartbarerer Code führt.
Minimaler notwendiger Zugang
Gewähren Sie das minimale Zugangsniveau. Wenn auf ein Mitglied nicht von Unterklassen zugegriffen werden muss, machen Sie es privat . Diese Praxis verringert das Potenzial für unbeabsichtigte Nebenwirkungen.
Fallstudien
Die Untersuchung realer Szenarien, bei denen die Auswahl der Zugangsmodifikatoren erhebliche Auswirkungen hatte, kann wertvolle Erkenntnisse liefern.
Open-Source-Frameworks
Viele Rahmenbedingungen setzen geschützte eigene Mitglieder aus, damit Entwickler Basisklassen erweitern können. In Webrahmen haben beispielsweise Basiscontroller -Klassen häufig geschützte Methoden, die überschrieben werden können, um das Verhalten anzupassen.
Sicherheitsverletzungen durch Überbelichtung
Es gab Fälle, in denen der Missbrauch des geschützten Zugangs zu Sicherheitslücken führte. Unterklassen haben auf unbeabsichtigte Weise auf und modifizierte Basisklassen -Interna zugegriffen, was zu Instabilität und Verstößen führt.
Der Einfluss von Sprachmerkmalen
Sprachspezifische Merkmale können beeinflussen, wie sich der Zugriffsmodifikatoren verhalten und beim Entwerfen von Software berücksichtigt werden sollten.
Freundesklassen in C ++
C ++ führt das Konzept von Freunden und Funktionen vor, die auf private und geschützte Mitglieder einer anderen Klasse zugreifen können. Diese Funktion fügt die Zugriffskontrolle Komplexität hinzu und muss mit Bedacht verwendet werden.
Reflexion in Java und C#
Sprachen wie Java und C# erlauben Reflexion, die zur Laufzeit auf private Mitglieder zugreifen können. Diese Fähigkeit kann zwar leistungsstark sind, kann die Zugangskontrollen untergraben und sollte mit Sorgfalt behandelt werden.
Testen und Zugriffsmodifikatoren
Zugriffsmodifikatoren können die Möglichkeit beeinflussen, Code effektiv zu testen.
Private Mitglieder testen
Das direkte Testen von Privatmitgliedern ist im Allgemeinen entmutigt. Stattdessen sollten sich die Tests auf öffentliche Schnittstellen konzentrieren. Dies kann es jedoch manchmal schwierig machen, eine vollständige Codeabdeckung zu erreichen.
Geschützte Mitglieder beim Testen
Durch die Verwendung von geschützten eigenen Mitgliedern können Sie Tests ermöglichen, indem Testunterklassen zugreifen und das Verhalten der Basisklasse ändern können. Diese Technik kann vorteilhaft sein, sollte jedoch sorgfältig angewendet werden, um zu vermeiden, dass Abhängigkeiten von Implementierungsdetails eingeführt werden.
Modifikatoren refactoring und zugreifen
Das Refactoring -Code kann das Ändern von Zugriffsmodifikatoren beinhalten, um die Struktur und Wartbarkeit zu verbessern.
Reduzierung der Zugänglichkeit
Erwägen Sie, während der Refactoring die Zugänglichkeit von Mitgliedern von öffentlich oder geschützt auf privat zu reduzieren , wenn kein breiterer Zugang mehr erforderlich ist. Diese Praxis verbessert die Kapselung und verringert das Risiko unbeabsichtigter Wechselwirkungen.
Vermeiden von Veränderungen
Seien Sie bei der Änderung der Zugangsniveaus in einer öffentlichen API vorsichtig, Änderungen zu brechen. Durch die Reduzierung der Zugänglichkeit kann Kompilierungsfehler im Code verursacht werden, der von Ihrer API abhängt.
Erweiterte Themen
Durch die Erforschung fortschrittlicher Konzepte kann das Verständnis und die Anwendung von Zugriffsmodifikatoren vertieft werden.
Zugriffsmodifikatoren in Designmustern
Entwurfsmuster bestimmen häufig spezifische Zugriffsstufen. Zum Beispiel erfordert das Singleton -Muster einen privaten Konstruktor, um die Instanziierung von außerhalb der Klasse zu verhindern.
Modifikatoren im Multithreading
In Multithread -Anwendungen spielen Zugangsmodifikatoren eine Rolle bei der Gewindesicherheit. Private Mitglieder können gleichzeitige Zugriffsprobleme verhindern, benötigen jedoch einen synchronisierten Zugriff, wenn Sie über Threads verfügen.
Abschluss
Das Verständnis der Unterscheidung zwischen geschützten und privaten Zugriffsmodifikatoren ist für das Schreiben effektiver objektorientierter Code essentiell. Während die private maximale Einkapselung sicherstellt, bieten geschützte eigene Mitglieder einen Restbetrag an, indem er Zugriff auf Unterklasse ermöglicht. Die Treffen fundierter Entscheidungen über Zugangsstufen verbessert die Sicherheit, die Wartbarkeit und die Erweiterbarkeit von Code.
Durch die Einhaltung von Best Practices und die Berücksichtigung der Auswirkungen jedes Modifikators können Entwickler robuste und flexible Softwarearchitekturen erstellen. Die Nutzung des entsprechenden Zugangsmodifikators ist eine kritische Fähigkeit, die zur allgemeinen Qualität und zum Erfolg von Softwareprojekten beiträgt.
