在物件導向程式設計方法中,封裝(英語:Encapsulation)是指,一種將抽象性函式介面的實作細節部份包裝、隱藏起來的方法。同時,它也是一種防止外界呼叫端,去存取物件內部實作細節的手段,這個手段是由程式語言本身來提供的。封裝被視為是物件導向的四項原則之一。
適當的封裝,可以將物件使用介面的程式實作部份隱藏起來,不讓使用者看到,同時確保使用者無法任意更改物件內部的重要資料,若想接触資料只能通过公开接入方法(Publicly accessible methods)的方式( 如:"getters" 和"setters")。它可以讓程式碼更容易理解與維護,也加強了程式碼的安全性。[來源請求]
解释
在面向对象的语言里,封装往往指以下两个相关联但是独立的概念,有时候这两者是存在因果关系。[1][2]
一些编程语言的研究者和学者将定义①或者定义①+②作为辨认一门语言是否为面向对象语言的标准之一。一些编程语言提供了闭包作为封装,但是这种功能不属于面向对象的范畴。
在许多编程语言里,组件并不会自动隐藏并且能够被重写,因此,一些倾向于定义②的人会将信息隐藏(information hiding)作为一个单独的定义③列举出来。
在使用类的大多面向对象的编程语言中,虽然封装是被支持的,但是仍有其他替代品可以选择。
《Design Patterns》的作者们曾经大篇幅地讨论封装和继承的矛盾。根据他们自身的经验,设计师们滥用继承。他们认为继承将破坏封装,考虑父类的实现细节将暴露给子类。[7]
父类的内部实现对于子类来说是不透明的(实现一个子类时, 你需要了解父类的实现细节, 以此决定是否需要重写某个方法)。[8]同时,一旦父类被修改,因为子类依赖着父类,所以子类的实现也需要被重新审视。
信息隐藏
封装可以隐藏成员变量以及成员函数,对象的内部实现通常被隐藏,并用定义代替。举个例子,仅仅对象自身的方法能够直接接触或者操作这些成员变量。隐藏对象内部信息能供保证一致性:当用户擅自修改内部部件的数据,这可能造成内部状态不一致或者不可用;隐藏对象内部信息能阻止这种后果。一个众所周知的好处是,降低系统的复杂度和提高健壮性。
大多数语言(如:C++、C#、 Delphi、Java)通过设定等级去控制内部信息隐藏,经典的是通过保留字 public
暴露信息和 private
隐藏信息。一些语言(如: Smalltalk 和 Ruby )只允许对象去访问隐藏信息。
程式範例
这是一段C#代码,演示了如何使用private
关键字限制变量的访问:
namespace Encapsulation
{
class Program
{
public class Account
{
private decimal accountBalance = 500.00m;
public decimal CheckBalance()
{
return accountBalance;
}
}
static void Main()
{
Account myAccount = new Account();
decimal myBalance = myAccount.CheckBalance();
/* Main方法能够通过public的“CheckBalance”方法确认账户余额,但是不能更改它 */
}
}
}
下面是Java的演示程序:
public class Employee {
private BigDecimal salary = new BigDecimal(50000.00);
public BigDecimal getSalary() {
return salary;
}
public static void main() {
Employee e = new Employee();
BigDecimal sal = e.getSalary();
}
}
下面是Python的要给实例,Python并不支持隐藏变量。然而约定俗成,_var
形式的变量被认为是私有变量。
class Car:
def __init__(self):
self._maxspeed = 200
def drive(self):
print(f'maximum speed is {self._maxspeed}')
redcar = Car()
redcar.drive() # 打印 'maximum speed is 200'
redcar._maxspeed = 10
redcar.drive() # 打印 'maximum speed is 10'
参考文献
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