Dev Blog

Інкапсуляція та модифікатори доступу ​

Інкапсуляція ​

Інкапсуляція (encapsulation) – один з основних принципів ООП: клас приховує свій внутрішній стан і деталі реалізації, а назовні надає лише публічний контракт – набір методів і властивостей, через які з об’єктом можна працювати (рис. 8.1).

Рис. 8.1. Інкапсуляція: публічний контракт і прихований стан

Інкапсуляція потрібна, щоб об’єкт завжди перебував у коректному стані. Умова, яка має виконуватися для кожного об’єкта класу протягом усього його життя, називається інваріантом класу: «баланс рахунку не від’ємний», «кінець події не раніше за початок», «кількість товару не перевищує місткість складу». Якщо поле balance публічне, будь-який рядок програми може записати −1000, і інваріант буде порушено. Якщо поле приватне, змінити баланс можна лише методами Deposit і Withdraw, які перевіряють умову, – порушення стає неможливим.

Інші переваги інкапсуляції:

  • свобода змін: внутрішню реалізацію (масив замість кількох полів, інший спосіб обчислення) можна змінити, не змінюючи код, який використовує клас;
  • простота використання: користувачеві класу не потрібно знати, як він влаштований;
  • локалізація помилок: якщо стан некоректний, помилку шукають лише в методах самого класу.

Тому поля роблять приватними, а доступ до даних надають через властивості й методи.

Модифікатори доступу ​

Модифікатори доступу визначають, звідки можна звертатися до типу або члена типу (https://learn.microsoft.com/dotnet/csharp/programming-guide/classes-and-structs/access-modifiers). Області доступу показано на рис. 8.2 і в табл. 8.1.

Рис. 8.2. Області видимості: клас, похідні класи та збірки

Таблиця 8.1. Доступ до члена m класу C залежно від модифікатора

МодифікаторСам класПохідний, AІнший, AПохідний, BІнший, B
publicтактактактактак
protected internalтактактактакні
internalтактактакніні
protectedтактакнітакні
private protectedтактакнініні
privateтакнінініні
  • public – доступ без обмежень;
  • private – лише всередині класу;
  • internal – у межах збірки (проєкту);
  • protected – у класі та його похідних класах, навіть з іншої збірки;
  • protected internal – у межах збірки або в похідних класах;
  • private protected – у похідних класах тієї самої збірки.

Три варіанти з protected стосуються наслідування й детально розглядаються в темі 9. Окремо існує модифікатор file для типів (C# 11): тип видимий лише у файлі, де його оголошено.

Доступ за замовчуванням. Якщо модифікатор не вказано, то члени класу (поля, методи, властивості, вкладені типи) є private, а типи верхнього рівня (класи, не вкладені в інші класи) – internal. Член не може бути доступнішим за свій тип: public-метод internal-класу фактично доступний лише в межах збірки. Спроба звернутися до недоступного члена спричиняє помилку CS0122 is inaccessible due to its protection level.

Збірка як межа доступу ​

Збірка (assembly) – результат компіляції одного проєкту: файл .dll або .exe (тема 1). Модифікатор internal дозволяє класам однієї збірки співпрацювати, приховуючи допоміжні типи від інших збірок. Це стає важливим, коли програма складається з кількох проєктів: наприклад, бібліотеки класів (class library) з логікою предметної області та консольного застосунку, який її використовує (рис. 8.3). Така структура дозволяє використовувати ту саму бібліотеку в різних застосунках і в проєкті модульних тестів (тема 18) (https://learn.microsoft.com/dotnet/core/tutorials/library-with-visual-studio).

Рис. 8.3. Рішення з консольним застосунком і бібліотекою класів

Рішення з двох проєктів створюють у Visual Studio: клацання правою кнопкою на рішенні в Solution Explorer → Add → New Project… → шаблон Class Library (рис. 8.4), а потім клацання правою кнопкою на консольному проєкті → Add → Project Reference… і позначка бібліотеки (рис. 8.5). Ті самі дії в dotnet CLI:

dotnet new sln -n Bank
dotnet new classlib -n Bank.Core
dotnet new console -n Bank.App
dotnet sln add Bank.Core Bank.App
dotnet add Bank.App reference Bank.Core
dotnet run --project Bank.App

Створення проєкту бібліотеки класів

Рис. 8.4. Створення проєкту бібліотеки класів

Додавання посилання на проєкт

Рис. 8.5. Додавання посилання на проєкт

Посилання записується у файл консольного проєкту елементом ProjectReference:

xml
<ItemGroup>
  <ProjectReference Include="..\Bank.Core\Bank.Core.csproj" />
</ItemGroup>

Якщо в консольному проєкті звернутися до internal-класу бібліотеки, компілятор повідомить про помилку CS0122 (рис. 8.6).

Помилка доступу до internal-класу

Рис. 8.6. Помилка доступу до internal-класу