Εισαγωγή
Στη σφαίρα του αντικειμενικού προγραμματισμού, η κατανόηση των τροποποιητών πρόσβασης είναι ζωτικής σημασίας για το σχεδιασμό ισχυρού και συντηρητικού κώδικα. Οι έννοιες των επιπέδων προστατευμένης και ιδιωτικής πρόσβασης διαδραματίζουν σημαντικό ρόλο στην ενθυλάκωση, μια θεμελιώδη αρχή που εξασφαλίζει την ακεραιότητα της κατάστασης ενός αντικειμένου. Οι προγραμματιστές συχνά αντιμετωπίζουν την επιλογή μεταξύ αυτών των δύο τροποποιητών για να εξισορροπήσουν την προσβασιμότητα και την ασφάλεια στις εφαρμογές τους. Αυτό το άρθρο βυθίζεται στις αποχρώσεις των προστατευμένων μελών, εξερευνώντας τις επιπτώσεις τους σε διάφορες γλώσσες προγραμματισμού.
Κατανόηση των τροποποιητών πρόσβασης
Οι τροποποιητές πρόσβασης είναι λέξεις-κλειδιά που χρησιμοποιούνται σε αντικειμενικές γλώσσες για να ορίσουν την προσβασιμότητα των τάξεων, των μεθόδων και των μεταβλητών. Καθορίζουν τον τρόπο πρόσβασης των μελών μιας τάξης σε άλλα μέρη του προγράμματος. Οι κύριοι τροποποιητές πρόσβασης περιλαμβάνουν δημόσιες , προστατευμένες , ιδιωτικές , και μερικές φορές προεπιλεγμένες ή εσωτερικές , ανάλογα με τη γλώσσα.
Τροποποιητής δημόσιας πρόσβασης
Τα μέλη που δηλώνονται ως δημόσια είναι προσβάσιμα από οποιαδήποτε άλλη τάξη. Αυτό το επίπεδο προσβασιμότητας επιτρέπει την ευρύτερη δυνατή πρόσβαση, αλλά μπορεί να οδηγήσει σε ακούσιες αλληλεπιδράσεις και μειωμένη ενθυλάκωση.
Τροποποιητής ιδιωτικής πρόσβασης
Ο τροποποιητής ιδιωτικής πρόσβασης περιορίζει την ορατότητα των μελών της τάξης στην τάξη στην οποία δηλώνονται. Αυτό εξασφαλίζει ένα υψηλό επίπεδο ενθυλάκωσης, εμποδίζοντας τις εξωτερικές κατηγορίες από την άμεση πρόσβαση ή την τροποποίηση αυτών των μελών.
Προστατευμένος τροποποιητής πρόσβασης
Τα μέλη με τον προστατευμένο τροποποιητή είναι προσβάσιμα μέσα στη δική τους τάξη και από τις παραγόμενες τάξεις. Αυτό το επίπεδο πρόσβασης επιτυγχάνει ισορροπία μεταξύ ιδιωτικού και κοινού , επιτρέποντας στις υποκατηγορίες να χρησιμοποιούν και να επεκτείνουν τη λειτουργικότητα διατηρώντας παράλληλα κάποιο βαθμό εγκλεισμού.
Ιδιωτικό έναντι προστατευμένου: βασικές διαφορές
Η θεμελιώδης διαφορά μεταξύ ιδιωτικών και προστατευόμενων τροποποιητών πρόσβασης έγκειται στο επίπεδο προσβασιμότητας που παρέχεται σε υποκατηγορίες και εξωτερικές τάξεις.
Προσβασιμότητα σε υποκατηγορίες
Τα ιδιωτικά μέλη δεν είναι προσβάσιμα σε υποκατηγορίες, ακόμη και αν η υποκατηγορία βρίσκεται εντός του ίδιου πακέτου ή ενότητας. Αυτό σημαίνει ότι οι μέθοδοι ή οι μεταβλητές που δηλώνονται ως ιδιωτικές δεν μπορούν να κληρονομηθούν ή να χρησιμοποιηθούν άμεσα σε παραγόμενες τάξεις. Αντίθετα, τα προστατευμένα μέλη είναι προσβάσιμα σε υποκατηγορίες, επιτρέποντας την αποτελεσματική λειτουργία της κληρονομιάς και του πολυμορφισμού.
Ενθυλάκωση και ασφάλεια
Η χρήση των ιδιωτικών μελών ενισχύει την ενσωμάτωση με την απόκρυψη των λεπτομερειών εφαρμογής από όλες τις άλλες κατηγορίες. Αυτό μπορεί να αποτρέψει την ακούσια παρεμβολή, αλλά μπορεί να περιορίσει την επέκταση. Από την άλλη πλευρά, τα προστατευμένα μέλη εκθέτουν ορισμένες λεπτομέρειες στις υποκατηγορίες, διευκολύνοντας την επέκταση, αλλά ενδεχομένως να διακινδυνεύουν την ενθυλάκωση εάν δεν διαχειριστούν προσεκτικά.
Πρακτικές εφαρμογές
Η επιλογή μεταξύ προστατευμένου και ιδιωτικού εξαρτάται από τις συγκεκριμένες απαιτήσεις του λογισμικού που αναπτύσσεται.
Πότε να χρησιμοποιήσετε ιδιωτικό
Χρησιμοποιήστε ιδιωτικό όταν θέλετε να επιβάλλετε αυστηρή ενθυλάκωση. Αυτό είναι κατάλληλο για μεθόδους χρησιμότητας ή μεταβλητές που δεν πρέπει να τροποποιούνται ή να έχουν πρόσβαση εκτός της κλάσης. Διασφαλίζει την εσωτερική κατάσταση και διασφαλίζει ότι οι τροποποιήσεις στα εσωτερικά της τάξης δεν επηρεάζουν τις εξωτερικές τάξεις.
Πότε να χρησιμοποιήσετε προστατευμένο
Επιλέξτε προστατευμένα μέλη κατά το σχεδιασμό μιας τάξης που προορίζεται για κληρονομιά. Αυτό επιτρέπει στις υποκατηγορίες να έχουν πρόσβαση και να τροποποιούν αυτά τα μέλη, προωθώντας την επαναχρησιμοποίηση και την επέκταση του κώδικα. Είναι απαραίτητο σε πλαίσια και βιβλιοθήκες όπου η επεκτασιμότητα αποτελεί βασική ανησυχία.
Παραδείγματα σε διαφορετικές γλώσσες προγραμματισμού
Η κατανόηση του τρόπου με τον οποίο οι διαφορετικές γλώσσες εφαρμόζουν αυτούς τους τροποποιητές πρόσβασης είναι ζωτικής σημασίας για την ανάπτυξη διασταυρούμενης γλώσσας και για την αξιοποίηση του πλήρους δυναμικού του αντικειμενοστρεφούς προγραμματισμού.
Ιάβα
Στη Java, ο προστατευμένος τροποποιητής πρόσβασης παρέχει ορατότητα στο ίδιο πακέτο και σε υποκατηγορίες, ακόμη και αν βρίσκονται σε διαφορετικά πακέτα. Ο ιδιωτικός τροποποιητής περιορίζει μόνο την πρόσβαση στην κλάση δηλώσεων. Ακολουθεί ένα παράδειγμα:
δημόσια τάξη γονέας {
προστατευμένο κενό οθόνη () {
// προστατευμένη μέθοδος
}
}
δημόσια τάξη παιδί επεκτείνει τον γονέα {
public void show () {
display (); // προσβάσιμο
}
}
C ++
Το C ++ ακολουθεί ένα παρόμοιο μοτίβο, αλλά με την προσθήκη των επιπέδων πρόσβασης κληρονομιάς. Τα προστατευμένα μέλη είναι προσβάσιμα σε παραγόμενες τάξεις, ενώ τα ιδιωτικά μέλη δεν είναι.
Βάση κατηγορίας {
προστατευμένη:
int protectedVar;
Ιδιωτικό:
int PrivateVar;
};
Κλάση προερχόμενη: δημόσια βάση {
void λειτουργία () {
protectedVar = 1; // προσβάσιμο
PrivateVar = 1; // δεν είναι προσβάσιμο
}
};
Επιπτώσεις για το σχεδιασμό λογισμικού
Η επιλογή μεταξύ προστατευμένου και ιδιωτικού επηρεάζει την ευελιξία και την ασφάλεια του κώδικα σας.
Εκτατο
Η χρήση προστατευόμενων μελών αυξάνει την επεκτασιμότητα των τάξεων σας. Οι υποκατηγορίες μπορούν να κληρονομήσουν και να αξιοποιήσουν αυτά τα μέλη για να αξιοποιήσουν την υπάρχουσα λειτουργικότητα χωρίς να τροποποιήσουν την κατηγορία βάσης.
Συντήρηση
Η υπερεκτίμηση των εσωτερικών τάξεων με προστατευμένο μπορεί να οδηγήσει σε προκλήσεις συντήρησης. Οι αλλαγές στην κλάση βάσης ενδέχεται να επηρεάσουν τις υποκατηγορίες με απρόβλεπτους τρόπους, καθιστώντας την κωδικοποίηση πιο δύσκολη τη διαχείριση.
Βέλτιστες πρακτικές
Η τήρηση των βέλτιστων πρακτικών διασφαλίζει ότι η χρήση τροποποιητών πρόσβασης ενισχύει τον κώδικα σας αντί να τον παρεμποδίζει.
Ευνοούν τη σύνθεση πάνω από την κληρονομιά
Η υπερβολική εξάρτηση από τα προστατευμένα μέλη μπορεί να σηματοδοτήσει υπερβολική κληρονομιά. Εξετάστε τη χρήση σύνθεσης για να επιτύχετε επαναχρησιμοποίηση κώδικα, η οποία συχνά έχει ως αποτέλεσμα πιο ευέλικτο και διατηρήσιμο κώδικα.
Ελάχιστη απαραίτητη πρόσβαση
Δώστε το ελάχιστο επίπεδο πρόσβασης που απαιτείται. Εάν ένα μέλος δεν χρειάζεται να έχει πρόσβαση σε υποκατηγορίες, το κάνετε ιδιωτικό . Αυτή η πρακτική μειώνει τη δυνατότητα για ακούσιες παρενέργειες.
Περιπτωσιολογικές μελέτες
Η εξέταση σενάρια πραγματικού κόσμου όπου η επιλογή των τροποποιητών πρόσβασης είχε σημαντικές επιπτώσεις μπορεί να προσφέρει πολύτιμες γνώσεις.
Πλαίσια ανοιχτού κώδικα
Πολλά πλαίσια εκθέτουν προστατευμένα μέλη για να επιτρέψουν στους προγραμματιστές να επεκτείνουν τις κατηγορίες βάσης. Για παράδειγμα, σε πλαίσια ιστού, οι κλάσεις ελέγχου βάσης συχνά έχουν προστατευμένες μεθόδους που μπορούν να αντικατασταθούν για την προσαρμογή της συμπεριφοράς.
Παραβιάσεις ασφαλείας από υπερέκθεση
Υπήρξαν περιπτώσεις όπου η κατάχρηση προστατευόμενης πρόσβασης οδήγησε σε ευπάθειες ασφαλείας. Οι υποκατηγορίες πρόσβαση και τροποποιημένες εσωτερικές κατηγορίες βάσης με ακούσιους τρόπους, προκαλώντας αστάθεια και παραβιάσεις.
Ο αντίκτυπος των γλωσσικών χαρακτηριστικών
Τα χαρακτηριστικά που σχετίζονται με τη γλώσσα μπορούν να επηρεάσουν τον τρόπο συμπεριφοράς των τροποποιητών πρόσβασης και πρέπει να λαμβάνονται υπόψη κατά το σχεδιασμό του λογισμικού.
Μαθήματα φίλων στο C ++
Το C ++ εισάγει την έννοια των μαθημάτων και των λειτουργιών φίλων , τα οποία μπορούν να έχουν πρόσβαση σε ιδιωτικά και προστατευμένα μέλη μιας άλλης τάξης. Αυτή η λειτουργία προσθέτει πολυπλοκότητα στον έλεγχο πρόσβασης και πρέπει να χρησιμοποιείται με σύνεση.
Προβληματισμός σε java και c#
Γλώσσες όπως η Java και το C# επιτρέπουν την αντανάκλαση, οι οποίες μπορούν να έχουν πρόσβαση σε ιδιωτικά μέλη κατά το χρόνο εκτέλεσης. Ενώ είναι ισχυρή, αυτή η δυνατότητα μπορεί να υπονομεύσει τα στοιχεία ελέγχου πρόσβασης και πρέπει να αντιμετωπιστεί με προσοχή.
Δοκιμές και τροποποιητές πρόσβασης
Οι τροποποιητές πρόσβασης μπορούν να επηρεάσουν την ικανότητα αποτελεσματικά τον έλεγχο κώδικα.
Δοκιμές ιδιωτικών μελών
Η δοκιμή των ιδιωτικών μελών απευθείας αποθαρρύνεται γενικά. Αντ 'αυτού, οι δοκιμές θα πρέπει να επικεντρωθούν σε δημόσιες διεπαφές. Ωστόσο, αυτό μπορεί μερικές φορές να καθιστά δύσκολο να επιτευχθεί πλήρης κάλυψη κώδικα.
Προστατευμένα μέλη σε δοκιμές
Η χρήση προστατευμένων μελών μπορεί να διευκολύνει τη δοκιμή επιτρέποντας την πρόσβαση και την τροποποίηση της συμπεριφοράς της κλάσης βάσης. Αυτή η τεχνική μπορεί να είναι επωφελής, αλλά θα πρέπει να εφαρμόζεται προσεκτικά για να αποφευχθεί η εισαγωγή εξαρτήσεων στις λεπτομέρειες εφαρμογής.
Refactoring και τροποποιητές πρόσβασης
Ο κώδικας refactoring μπορεί να περιλαμβάνει την αλλαγή των τροποποιητών πρόσβασης για τη βελτίωση της δομής και της διατήρησης.
Μείωση της προσβασιμότητας
Κατά τη διάρκεια της επαναπροσανατολισμού, εξετάστε τη μείωση της προσβασιμότητας μελών από το κοινό ή την προστατευμένη σε ιδιωτική, εάν δεν απαιτείται πλέον ευρύτερη πρόσβαση. Αυτή η πρακτική ενισχύει την ενθυλάκωση και μειώνει τον κίνδυνο ακούσιων αλληλεπιδράσεων.
Αποφεύγοντας τις αλλαγές σπάσιμο
Όταν τροποποιείτε τα επίπεδα πρόσβασης σε ένα δημόσιο API, να είστε προσεκτικοί για τη διάσπαση των αλλαγών. Η μείωση της προσβασιμότητας μπορεί να προκαλέσει σφάλματα συλλογής στον κώδικα που εξαρτάται από το API σας.
Προχωρημένα θέματα
Η διερεύνηση προηγμένων εννοιών μπορεί να εμβαθύνει την κατανόηση και την εφαρμογή των τροποποιητών πρόσβασης.
Τροποποιητές πρόσβασης σε σχέδια σχεδιασμού
Τα σχέδια σχεδιασμού συχνά υπαγορεύουν συγκεκριμένα επίπεδα πρόσβασης. Για παράδειγμα, το μοτίβο singleton απαιτεί έναν ιδιωτικό κατασκευαστή για να αποτρέψει την εμφάνιση εκτός της τάξης.
Τροποποιητές στο Multithreading
Στις εφαρμογές πολλαπλών μειρών, οι τροποποιητές πρόσβασης διαδραματίζουν κάποιο ρόλο στην ασφάλεια των νημάτων. Τα ιδιωτικά μέλη μπορούν να αποτρέψουν ταυτόχρονα ζητήματα πρόσβασης, αλλά χρειάζονται συγχρονισμένη πρόσβαση όταν μοιράζονται τα νήματα.
Σύναψη
Η κατανόηση της διάκρισης μεταξύ τροποποιητών προστατευμένης και ιδιωτικής πρόσβασης είναι απαραίτητη για τη σύνταξη αποτελεσματικού αντικειμενικού κώδικα. Ενώ ο ιδιωτικός εξασφαλίζει τη μέγιστη ενθυλάκωση, τα προστατευμένα μέλη προσφέρουν ισορροπία επιτρέποντας την πρόσβαση στην υποκατηγορία. Η λήψη τεκμηριωμένων αποφάσεων σχετικά με τα επίπεδα πρόσβασης ενισχύει την ασφάλεια των κώδικα, τη δυνατότητα διατήρησης και την επεκτασιμότητα.
Συμπληρώνοντας τις βέλτιστες πρακτικές και λαμβάνοντας υπόψη τις συνέπειες κάθε τροποποιητή, οι προγραμματιστές μπορούν να δημιουργήσουν ισχυρές και ευέλικτες αρχιτεκτονικές λογισμικού. Η αξιοποίηση του κατάλληλου τροποποιητή πρόσβασης είναι μια κρίσιμη δεξιότητα που συμβάλλει στη συνολική ποιότητα και την επιτυχία των έργων λογισμικού.
