Wstęp
W dziedzinie programowania obiektowego zrozumienie modyfikatorów dostępu ma kluczowe znaczenie dla zaprojektowania solidnego i możliwego do utrzymania kodu. Pojęcia chronionych i prywatnych poziomów dostępu odgrywają istotną rolę w kapsułkowaniu, podstawową zasadę, która zapewnia integralność stanu obiektu. Deweloperzy często zmagają się z wyborem między tymi dwoma modyfikatorami w celu zrównoważenia dostępności i bezpieczeństwa w swoich aplikacjach. Ten artykuł zagłębia się w niuanse chronionych członków, badając ich implikacje w różnych językach programowania.
Zrozumienie modyfikatorów dostępu
Modyfikatory dostępu to słowa kluczowe używane w językach zorientowanych na obiekty, aby ustawić dostępność klas, metod i zmiennych. Określają, w jaki sposób można uzyskać dostęp do członków klasy w innych częściach programu. Podstawowe modyfikatory dostępu obejmują publiczne , prywatne , , a czasem domyślne lub wewnętrzne , w zależności od języka.
Modyfikator dostępu publicznego
Członkowie deklarowani jako publiczne są dostępne z dowolnej innej klasy. Ten poziom dostępności pozwala na możliwy dostęp, ale może prowadzić do niezamierzonych interakcji i zmniejszenia kapsułkowania.
Prywatny modyfikator dostępu
Prywatny . modyfikator dostępu ogranicza widoczność członków klasy do klasy, w której są oni zadeklarowani Zapewnia to wysoki poziom enkapsulacji, uniemożliwiając klasom zewnętrzne przed bezpośrednim dostępem lub modyfikowaniem tych członków.
Modyfikator dostępu chroniony
Członkowie z chronionym modyfikatorem są dostępni we własnej klasie i przez zajęcia pochodne. Ten poziom dostępu zapewnia równowagę między prywatnym a publicznym , umożliwiając podklasę wykorzystanie i rozszerzenie funkcjonalności przy jednoczesnym zachowaniu pewnego stopnia kapsułkowania.
Prywatny kontra chroniony: Kluczowe różnice
Podstawowa różnica między prywatnymi i chronionymi modyfikatorami dostępu polega na poziomie dostępności podklas i klas zewnętrznych.
Dostępność w podklasach
Prywatni członkowie nie są dostępni w podklasach, nawet jeśli podklasa znajduje się w tym samym pakiecie lub module. Oznacza to, że metody lub zmienne zadeklarowane jako prywatne nie mogą być odziedziczone lub bezpośrednio stosowane w klasach pochodnych. Natomiast chronionych członków są dostępne w podklasach, umożliwiając skuteczne funkcjonowanie dziedziczenia i polimorfizmu.
Zakapulowanie i bezpieczeństwo
Korzystanie z prywatnych członków zwiększa enkapsulację, ukrywając szczegóły wdrożenia ze wszystkich innych klas. Może to zapobiec niezamierzonym zakłóceniu, ale może ograniczyć rozszerzenie. Z drugiej strony członkowie chronicy ujawniają pewne szczegóły na podklasach, ułatwiając rozszerzenie, ale potencjalnie ryzykując enkapsulację, jeśli nie są starannie zarządzane.
Praktyczne zastosowania
Wybór między chronionym a prywatnym zależy od konkretnych wymagań opracowywanego oprogramowania.
Kiedy korzystać z prywatnego
Używaj prywatnych , gdy chcesz egzekwować ścisłą kapsułkowanie. Jest to odpowiednie dla metod użyteczności lub zmiennych, których nie należy zmieniać ani uzyskać dostępu poza klasą. Zabezpiecza stan wewnętrzny i zapewnia, że modyfikacje wewnętrznych klas nie wpływają na klasy zewnętrzne.
Kiedy użyć chronionych
Wybierz chronionych członków podczas projektowania klasy przeznaczonej do dziedziczenia. Umożliwia to podklasę dostępu i modyfikacji tych członków, promując ponowne wykorzystanie kodu i rozszerzenie. Jest to niezbędne w ramach i bibliotekach, w których rozszerzalność jest kluczowym problemem.
Przykłady w różnych językach programowania
Zrozumienie, w jaki sposób różne języki implementują te modyfikatory dostępu, ma kluczowe znaczenie dla rozwoju krzyżowego i wykorzystania pełnego potencjału programowania obiektowego.
Jawa
W Java modyfikator dostępu chroniony zapewnia widoczność w tym samym pakiecie i podklasach, nawet jeśli znajdują się w różnych pakietach. Prywatny modyfikator ogranicza dostęp tylko do klasy deklarowania. Oto przykład:
public Class Parent {
Protected void display () {
// chroniony metoda
}
}
public class Child rozszerza nadrzędny {
public void show () {
display (); // Dostępne
}
}
C ++
C ++ ma podobny wzór, ale wraz z dodaniem poziomów dostępu do dziedziczenia. Członkowie chronieni są dostępni na zajęciach pochodnych, podczas gdy członkowie prywatni nie.
Base Class {
Protected:
int protectedVar;
Prywatny:
int privatevar;
};
klasa pochodząca: public base {
void function () {
protectedvar = 1; // Dostępny
privatevar = 1; // niedostępne
}
};
Implikacje dla projektowania oprogramowania
Wybór między chronionym a prywatnym wpływa na elastyczność i bezpieczeństwo twojego kodu.
Rozciągliwość
Korzystanie z chronionych członków zwiększa rozszerzalność twoich klas. Podklasy mogą odziedziczyć i wykorzystać te członki, aby opierać się na istniejącej funkcjonalności bez modyfikowania klasy podstawowej.
Konserwacja
Nadświetlające elementy wewnętrzne klasy z chronionymi może prowadzić do wyzwań związanych z konserwacją. Zmiany w klasie podstawowej mogą wpływać na podklasy w nieprzewidziany sposób, co utrudnia zarządzanie bazą kodu.
Najlepsze praktyki
Przestrzeganie najlepszych praktyk zapewnia, że korzystanie z modyfikatorów dostępu poprawia kod niż go utrudnia.
Faworyzuj skład nad dziedzictwem
Nadmierne poleganie na chronionych elementach może sygnalizować nadmierne dziedziczenie. Rozważ użycie kompozycji w celu uzyskania ponownego użycia kodu, co często powoduje bardziej elastyczny i możliwy do utrzymania kod.
Minimalny niezbędny dostęp
Daj wymagany minimalny poziom dostępu. Jeśli do członka nie musi być dostępny przez podklasy, uczyń go prywatnym . Ta praktyka zmniejsza potencjał niezamierzonych skutków ubocznych.
Studia przypadków
Badanie rzeczywistych scenariuszy, w których wybór modyfikatorów dostępu miał znaczący wpływ, może zapewnić cenne informacje.
Frameworki open source
Wiele ram naraża chronionych członków, aby umożliwić programistom rozszerzenie klas podstawowych. Na przykład w frameworkach internetowych klasy kontrolerów bazowych często mają chronione metody, które można zastąpić w celu dostosowania zachowania.
Naruszenia bezpieczeństwa z nadmiernej ekspozycji
Były przypadki, w których niewłaściwe użycie chronionego dostępu doprowadziło do luk w zabezpieczeniach. Podklasy uzyskuły dostęp do i zmodyfikowanych wewnętrznych klas podstawowych w niezamierzony sposób, powodując niestabilność i naruszenia.
Wpływ funkcji językowych
Funkcje specyficzne dla języka mogą wpływać na zachowanie modyfikatorów dostępu i należy je brać pod uwagę przy projektowaniu oprogramowania.
Zajęcia przyjaciół w C ++
C ++ wprowadza koncepcję klas i funkcji znajomych , które mogą uzyskać dostęp do prywatnych i chronionych członków innej klasy. Ta funkcja zwiększa złożoność kontroli dostępu i musi być używana rozsądnie.
Refleksja w Javie i C#
Języki takie jak Java i C# pozwalają na refleksję, która może uzyskać dostęp do prywatnych członków w czasie wykonywania. Chociaż ta zdolność może podważać kontrolę dostępu i należy ją obsługiwać ostrożnie.
Testowanie i modyfikatory dostępu
Modyfikatory dostępu mogą wpływać na możliwość skutecznego testowania kodu.
Testowanie prywatnych członków
Bezpośrednio testowanie prywatnych członków jest ogólnie zniechęcane. Zamiast tego testy powinny koncentrować się na interfejsach publicznych. Może to jednak czasem utrudnić osiągnięcie pełnego pokrycia kodu.
Chronione członkowie w testowaniu
Korzystanie z chronionych członków może ułatwić testowanie, umożliwiając testowe podklasy dostępu i modyfikacji zachowania klasy podstawowej. Ta technika może być korzystna, ale należy ją dokładnie zastosować, aby uniknąć wprowadzania zależności od szczegółów wdrażania.
Refaktoryzacja i modyfikatory dostępu
Kod refaktoryzacji może obejmować zmianę modyfikatorów dostępu w celu poprawy struktury i możliwości utrzymania.
Zmniejszenie dostępności
Podczas refaktoryzacji rozważ zmniejszenie dostępności członków z publicznego lub chronionego do prywatnego, jeśli nie jest już wymagany szerszy dostęp. Ta praktyka zwiększa kapsułkowanie i zmniejsza ryzyko niezamierzonych interakcji.
Unikanie zmian
Modyfikując poziomy dostępu w publicznym interfejsie API, zachowaj ostrożność przed złamaniem zmian. Zmniejszenie dostępności może powodować błędy kompilacji w kodzie, które zależą od interfejsu API.
Zaawansowane tematy
Badanie zaawansowanych pojęć może pogłębić zrozumienie i zastosowanie modyfikatorów dostępu.
Modyfikatory dostępu w wzorach projektowych
Wzory projektowe często dyktują określone poziomy dostępu. Na przykład wzór singleton wymaga prywatnego konstruktora, aby zapobiec tworzeniu instancji spoza klasy.
Modyfikatory w wielowaciu
W aplikacjach wielowy modyfikatory dostępu odgrywają rolę w bezpieczeństwie wątków. Prywatni członkowie mogą zapobiec jednoczesnym problemom dostępu, ale potrzebują zsynchronizowanego dostępu po udostępnieniu w wątkach.
Wniosek
Zrozumienie rozróżnienia między modyfikatorami chronionymi i prywatnymi dostępu jest niezbędne do pisania skutecznego kodu obiektowego. Podczas gdy prywatny zapewnia maksymalną kapsułkowanie, chronione członkowie oferują saldo, umożliwiając dostęp do podklasy. Podejmowanie świadomych decyzji dotyczących poziomów dostępu zwiększa bezpieczeństwo kodu, zachowanie i rozszerzalność.
Poprzez przestrzeganie najlepszych praktyk i rozważając konsekwencje każdego modyfikatora, programiści mogą tworzyć solidne i elastyczne architektury oprogramowania. Wykorzystanie odpowiedniego modyfikatora dostępu jest kluczową umiejętnością, która przyczynia się do ogólnej jakości i sukcesu projektów oprogramowania.
