封装 (面向对象编程)
在面向对象编程方法中,封装(英语:Encapsulation)是指,一种将抽象性函数接口的实现细节部分包装、隐藏起来的方法。同时,它也是一种防止外界调用端,去存取物件内部实现细节的手段,这个手段是由编程语言本身来提供的。封装被视为是面向对象的四项原则之一。
![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/8/82/CPT-OOP-interfaces.svg/220px-CPT-OOP-interfaces.svg.png)
适当的封装,可以将物件使用接口的程序实现部分隐藏起来,不让用户看到,同时确保用户无法任意更改物件内部的重要资料,若想接触资料只能通过公开接入方法(Publicly accessible methods)的方式( 如:"getters" 和"setters")。它可以让代码更容易理解与维护,也加强了代码的安全性。[来源请求]
解释
编辑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的人会将资讯隐藏(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。
资讯隐藏
编辑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。隐藏对象内部资讯能供保证一致性: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;隐藏对象内部资讯能阻止这种后果。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资讯隐藏,经典的是通过保留字 public
暴露资讯和 private
隐藏资讯。一些语言(如: Smalltalk 和 Ruby )只允许对象去访问隐藏资讯。
程序示例
编辑C#示例
编辑这是一段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 */
}
}
}
JAVA示例
编辑下面是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
编辑- ^ Scott, Michael Lee. Programming language pragmatics 2. Morgan Kaufmann. 2006: 481. ISBN 978-0-12-633951-2.
Encapsulation mechanisms enable the programmer to group data and the subroutines that operate on them together in one place, and to hide irrelevant details from the users of an abstraction.
- ^ Dale, Nell B.; Weems, Chip. Programming and problem solving with Java 2nd. Jones & Bartlett. 2007: 396. ISBN 978-0-7637-3402-2.
- ^ Mitchell, John C. Concepts in programming languages. Cambridge University Press. 2003: 522. ISBN 978-0-521-78098-8.
- ^ Pierce, Benjamin. Types and Programming Languages. MIT Press. 2002: 266. ISBN 978-0-262-16209-8.
- ^ Rogers, Wm. Paul. Encapsulation is not information hiding. JavaWorld. 18 May 2001 [2019-11-22]. (原始内容存档于2013-10-29).
- ^ Connolly, Thomas M.; Begg, Carolyn E. Ch. 25: Introduction to Object DMBS § Object-oriented concepts. Database systems: a practical approach to design, implementation, and management 4th. Pearson Education. 2005: 814. ISBN 978-0-321-21025-8.
- ^ Gamma, Erich; Helm, Richard; Johnson, Ralph; Vlissides, John. Design Patterns. Addison-Wesley. 1994. ISBN 978-0-201-63361-0.
- ^ 萧萧. 怎样理解“组合优于继承”以及“OO的反模块化”,在这些方面FP具体来说有什么优势?. 2017-06-09 [2019-11-22]. (原始内容存档于2020-02-04) (中文(简体)).