محافظت شده در مقابل خصوصی چیست؟

مقدمه

در حوزه برنامه نویسی شی گرا، درک اصلاح کننده های دسترسی برای طراحی کد قوی و قابل نگهداری بسیار مهم است. مفاهیم سطوح دسترسی محافظت شده و خصوصی نقش مهمی در کپسوله کردن دارند، یک اصل اساسی که یکپارچگی حالت یک شی را تضمین می کند. توسعه دهندگان اغلب با انتخاب بین این دو اصلاح کننده دست و پنجه نرم می کنند تا دسترسی و امنیت را در برنامه های خود متعادل کنند. این مقاله به نکات ظریف اعضای محافظت شده خود می پردازد و مفاهیم آنها را در زبان های برنامه نویسی مختلف بررسی می کند.

درک اصلاح کننده های دسترسی

اصلاح‌کننده‌های دسترسی، کلمات کلیدی هستند که در زبان‌های شی‌گرا برای تنظیم دسترسی به کلاس‌ها، متدها و متغیرها استفاده می‌شوند. آنها تعریف می کنند که چگونه می توان به اعضای یک کلاس در قسمت های دیگر برنامه دسترسی داشت. اصلاح‌کننده‌های دسترسی اولیه شامل عمومی , محافظت شده , خصوصی و گاهی اوقات پیش‌فرض یا داخلی بسته به زبان هستند.

اصلاح کننده دسترسی عمومی

اعضای اعلام شده به عنوان عمومی از هر کلاس دیگری قابل دسترسی هستند. این سطح دسترسی به گسترده ترین دسترسی ممکن را می دهد، اما می تواند منجر به تعاملات ناخواسته و کاهش کپسوله شدن شود.

اصلاح کننده دسترسی خصوصی

اصلاح کننده دسترسی خصوصی ، دید اعضای کلاس را به کلاسی که در آن اعلام شده اند محدود می کند. این امر سطح بالایی از کپسوله سازی را تضمین می کند و از دسترسی مستقیم یا تغییر مستقیم کلاس های خارجی به این اعضا جلوگیری می کند.

اصلاح کننده دسترسی محافظت شده

اعضای دارای اصلاح کننده محافظت شده در کلاس خود و توسط کلاس های مشتق شده قابل دسترسی هستند. این سطح دسترسی تعادلی را بین خصوصی و عمومی ایجاد می‌کند و به کلاس‌های فرعی اجازه می‌دهد تا ضمن حفظ درجه‌ای از کپسوله‌سازی، از عملکرد استفاده و گسترش دهند.

خصوصی در مقابل محافظت شده: تفاوت های کلیدی

تفاوت اساسی بین اصلاح کننده های دسترسی خصوصی و محافظت شده در سطح دسترسی ارائه شده به زیر کلاس ها و کلاس های خارجی نهفته است.

دسترسی در زیر کلاس ها

اعضای خصوصی در زیر کلاس ها قابل دسترسی نیستند، حتی اگر زیر کلاس در همان بسته یا ماژول باشد. این بدان معناست که متدها یا متغیرهای اعلام شده به عنوان خصوصی نمی توانند ارث بری شوند یا مستقیماً در کلاس های مشتق شده استفاده شوند. در مقابل، اعضای محافظت شده خود در زیر کلاس‌ها قابل دسترسی هستند و به ارث و چندشکلی اجازه می‌دهند تا به طور مؤثر عمل کنند.

کپسوله سازی و امنیت

استفاده از اعضای خصوصی با پنهان کردن جزئیات پیاده‌سازی از همه کلاس‌های دیگر، کپسولاسیون را افزایش می‌دهد. این می تواند از تداخل ناخواسته جلوگیری کند اما ممکن است توسعه پذیری را محدود کند. از سوی دیگر، اعضای محافظت‌شده جزئیات خاصی را در معرض زیر کلاس‌ها قرار می‌دهند، که گسترش را تسهیل می‌کند، اما اگر با دقت مدیریت نشود، احتمالاً در معرض خطر کپسول‌سازی قرار می‌گیرد.

کاربردهای عملی

انتخاب بین محافظت شده و خصوصی به نیازهای خاص نرم افزار در حال توسعه بستگی دارد.

زمان استفاده از خصوصی

استفاده کنید . از خصوصی وقتی می‌خواهید کپسوله‌سازی دقیق را اعمال کنید، این برای متدها یا متغیرهایی که نباید در خارج از کلاس تغییر داده شوند یا به آنها دسترسی داشت، مناسب است. از وضعیت داخلی محافظت می‌کند و تضمین می‌کند که تغییرات داخلی کلاس بر کلاس‌های خارجی تأثیر نمی‌گذارد.

زمان استفاده از Protected

را انتخاب کنید . محافظت شده خود هنگام طراحی کلاسی که برای وراثت در نظر گرفته شده است، اعضای این به کلاس‌های فرعی اجازه می‌دهد تا به این اعضا دسترسی داشته باشند و آن‌ها را اصلاح کنند و استفاده مجدد و گسترش کد را ارتقا دهند. در چارچوب ها و کتابخانه هایی که توسعه پذیری یک نگرانی کلیدی است، ضروری است.

نمونه هایی در زبان های برنامه نویسی مختلف

درک اینکه چگونه زبان‌های مختلف این اصلاح‌کننده‌های دسترسی را پیاده‌سازی می‌کنند برای توسعه بین زبانی و برای استفاده از پتانسیل کامل برنامه‌نویسی شی‌گرا بسیار مهم است.

جاوا

در جاوا، اصلاح کننده دسترسی محافظت شده ، دید را در همان بسته و زیر کلاس‌ها حتی اگر در بسته‌های مختلف باشند، فراهم می‌کند. اصلاح کننده خصوصی ، دسترسی به کلاس اعلام کننده را محدود می کند. در اینجا یک مثال است:

public class Parent {
  protected void display() {
    // Protected method
  }
}

public class Child extends Parent {
  public void show() {
    display(); // قابل دسترسی
  }
}

C++

C++ از یک الگوی مشابه پیروی می کند، اما با اضافه کردن مشخص کردن سطوح دسترسی وراثت. اعضای محافظت شده در کلاس های مشتق شده قابل دسترسی هستند، در حالی که اعضای خصوصی در دسترس نیستند.

class Base {
  protected:
    int protectedVar;
  private:
    int privateVar;
};

class Derived : public Base {
  void function() {
    protectedVar = 1; // قابل دسترسی
    privateVar = 1; // در دسترس نیست
  }
};

مفاهیم برای طراحی نرم افزار

انتخاب بین محافظت شده و خصوصی بر انعطاف پذیری و امنیت کد شما تأثیر می گذارد.

توسعه پذیری

استفاده از اعضای محافظت شده خود، توسعه پذیری کلاس های شما را افزایش می دهد. کلاس‌های فرعی می‌توانند این اعضا را به ارث ببرند و از آنها برای ایجاد عملکردهای موجود بدون تغییر کلاس پایه استفاده کنند.

تعمیر و نگهداری

نوردهی بیش از حد داخلی کلاس با محافظت شده می تواند منجر به چالش های نگهداری شود. تغییرات در کلاس پایه ممکن است به روش های پیش بینی نشده ای بر زیر کلاس ها تأثیر بگذارد و مدیریت پایگاه کد را سخت تر کند.

بهترین شیوه ها

پیروی از بهترین شیوه ها تضمین می کند که استفاده شما از اصلاح کننده های دسترسی، کد شما را بهبود می بخشد نه اینکه مانع آن شود.

ترکیب برتری بر ارث

اتکای بیش از حد به اعضای محافظت شده می تواند نشان دهنده وراثت بیش از حد باشد. استفاده از ترکیب را برای دستیابی به استفاده مجدد از کد در نظر بگیرید، که اغلب منجر به کد انعطاف پذیرتر و قابل نگهداری می شود.

حداقل دسترسی ضروری

حداقل سطح دسترسی مورد نیاز را اعطا کنید. اگر عضوی نیازی به دسترسی به زیر کلاس‌ها ندارد، آن را خصوصی کنید . این عمل پتانسیل عوارض جانبی ناخواسته را کاهش می دهد.

مطالعات موردی

بررسی سناریوهای دنیای واقعی که در آن انتخاب اصلاح‌کننده‌های دسترسی تأثیرات قابل‌توجهی داشت، می‌تواند بینش ارزشمندی را ارائه دهد.

چارچوب های منبع باز

بسیاری از فریم‌ورک‌ها اعضای محافظت‌شده خود را در معرض نمایش می‌گذارند تا به توسعه‌دهندگان اجازه دهند کلاس‌های پایه را گسترش دهند. به عنوان مثال، در چارچوب‌های وب، کلاس‌های کنترل‌کننده پایه اغلب دارای روش‌های محافظت‌شده‌ای هستند که می‌توانند برای سفارشی‌سازی رفتار لغو شوند.

نقض امنیتی ناشی از نوردهی بیش از حد

مواردی وجود داشته است که سوء استفاده از محافظت شده منجر به آسیب پذیری های امنیتی شده است. دسترسی زیر کلاس‌ها به روش‌های ناخواسته به درونی‌های کلاس پایه دسترسی پیدا کردند و آن‌ها را تغییر دادند و باعث بی‌ثباتی و رخنه‌ها شدند.

تاثیر ویژگی های زبان

ویژگی‌های خاص زبان می‌توانند بر نحوه رفتار اصلاح‌کننده‌های دسترسی تأثیر بگذارند و باید هنگام طراحی نرم‌افزار در نظر گرفته شوند.

کلاس های دوستان در C++

C++ مفهوم کلاس‌ها و توابع دوست را معرفی می‌کند که می‌توانند به اعضای خصوصی و محافظت شده کلاس دیگر دسترسی داشته باشند. این ویژگی به کنترل دسترسی پیچیدگی می بخشد و باید با احتیاط از آن استفاده کرد.

بازتاب در جاوا و سی شارپ

زبان‌هایی مانند جاوا و سی شارپ اجازه بازتاب را می‌دهند، که می‌تواند در زمان اجرا به اعضای خصوصی دسترسی داشته باشد. اگرچه این قابلیت قدرتمند است، اما می‌تواند کنترل‌های دسترسی را تضعیف کند و باید با احتیاط رفتار کرد.

تست و اصلاح کننده های دسترسی

اصلاح کننده های دسترسی می توانند بر توانایی آزمایش کد به طور موثر تأثیر بگذارند.

تست اعضای خصوصی

آزمایش مستقیم اعضای خصوصی معمولاً ممنوع است. در عوض، آزمایش ها باید بر روی رابط های عمومی متمرکز شوند. با این حال، این گاهی اوقات می تواند دستیابی به پوشش کامل کد را چالش برانگیز کند.

اعضای محافظت شده در تست

استفاده از اعضای خود محافظت شده می تواند تست را با اجازه دادن به کلاس های فرعی تست برای دسترسی و اصلاح رفتار کلاس پایه تسهیل کند. این تکنیک می‌تواند سودمند باشد، اما باید با دقت اعمال شود تا از ایجاد وابستگی به جزئیات پیاده‌سازی جلوگیری شود.

Refactoring و Access Modifiers

کد Refactoring می تواند شامل تغییر اصلاح کننده های دسترسی برای بهبود ساختار و قابلیت نگهداری باشد.

کاهش دسترسی

در طول بازسازی، کاهش دهید . عمومی یا محافظت شده به خصوصی در صورت عدم نیاز به دسترسی گسترده تر، دسترسی اعضا را از این عمل کپسولاسیون را افزایش می دهد و خطر تعاملات ناخواسته را کاهش می دهد.

اجتناب از شکستن تغییرات

هنگام تغییر سطوح دسترسی در یک API عمومی، مراقب تغییر تغییرات باشید. کاهش دسترسی می تواند باعث ایجاد خطاهای کامپایل در کد شود که بستگی به API شما دارد.

موضوعات پیشرفته

کاوش در مفاهیم پیشرفته می تواند درک و کاربرد اصلاح کننده های دسترسی را عمیق تر کند.

دسترسی به اصلاح کننده ها در الگوهای طراحی

الگوهای طراحی اغلب سطوح دسترسی خاصی را دیکته می کنند. به عنوان مثال، الگوی Singleton به یک سازنده خصوصی نیاز دارد تا از نمونه سازی خارج از کلاس جلوگیری کند.

اصلاح کننده ها در Multithreading

در برنامه‌های چند رشته‌ای، اصلاح‌کننده‌های دسترسی در ایمنی رشته نقش دارند. اعضای خصوصی می‌توانند از مشکلات دسترسی همزمان جلوگیری کنند، اما در صورت اشتراک‌گذاری در بین رشته‌ها، به دسترسی همگام‌سازی شده نیاز دارند.

نتیجه گیری

درک تمایز بین اصلاح کننده های دسترسی محافظت شده و خصوصی برای نوشتن کد شی گرا موثر ضروری است. در حالی که خصوصی حداکثر کپسولاسیون را تضمین می کند، اعضای محافظت شده خود با اجازه دادن به دسترسی به زیر کلاس، تعادلی را ارائه می دهند. تصمیم گیری آگاهانه در مورد سطوح دسترسی، امنیت کد، قابلیت نگهداری و توسعه پذیری را افزایش می دهد.

با رعایت بهترین شیوه ها و در نظر گرفتن پیامدهای هر اصلاح کننده، توسعه دهندگان می توانند معماری نرم افزاری قوی و انعطاف پذیر ایجاد کنند. استفاده از اصلاح کننده دسترسی مناسب یک مهارت حیاتی است که به کیفیت کلی و موفقیت پروژه های نرم افزاری کمک می کند.