Computerwissenschaften

Datenkapselung: Objektorientierte Programmiergrundlagen

Die Datenkapselung ist das wichtigste Konzept, das beim Programmieren mit Objekten zu verstehen ist  . Bei der objektorientierten Programmierung befasst sich die  Datenkapselung mit:

  • Kombinieren von Daten und deren Manipulation an einem Ort. Dies wird durch den Zustand (die privaten Felder) und das Verhalten (die öffentlichen Methoden) eines Objekts erreicht.
  • Nur zulassen, dass auf den Status eines Objekts durch Verhalten zugegriffen und dieser geändert wird. Die im Status eines Objekts enthaltenen Werte können dann streng kontrolliert werden.
  • Ausblenden der Details zur Funktionsweise des Objekts. Der einzige Teil des Objekts, der für die Außenwelt zugänglich ist, ist sein Verhalten. Was in diesen Verhaltensweisen passiert und wie der Status gespeichert wird, ist nicht sichtbar.

 

Durchsetzen der Datenkapselung

Zuerst müssen wir unsere Objekte so gestalten, dass sie Zustand und Verhalten haben. Wir erstellen private Felder, die den Status und die öffentlichen Methoden enthalten, die das Verhalten darstellen.

Wenn wir beispielsweise ein Personenobjekt entwerfen, können wir private Felder erstellen, in denen der Vorname, der Nachname und die Adresse einer Person gespeichert werden. Die Werte dieser drei Felder ergeben zusammen den Status des Objekts. Wir könnten auch eine Methode namens displayPersonDetails erstellen, um die Werte des Vornamens, Nachnamens und der Adresse auf dem Bildschirm anzuzeigen.

Als nächstes müssen wir Verhaltensweisen festlegen, die auf den Status des Objekts zugreifen und diesen ändern. Dies kann auf drei Arten erreicht werden:

  • Konstruktormethoden. Eine neue Instanz eines Objekts wird durch Aufrufen einer Konstruktormethode erstellt. Werte können an eine Konstruktormethode übergeben werden, um den Anfangszustand eines Objekts festzulegen. Es gibt zwei interessante Dinge zu beachten. Erstens besteht Java nicht darauf, dass jedes Objekt eine Konstruktormethode hat. Wenn keine Methode vorhanden ist, verwendet der Status des Objekts die Standardwerte der privaten Felder. Zweitens kann mehr als eine Konstruktormethode existieren. Die Methoden unterscheiden sich hinsichtlich der an sie übergebenen Werte und der Art und Weise, wie sie den Anfangszustand des Objekts festlegen.
  • Accessor-Methoden. Für jedes private Feld können wir eine öffentliche Methode erstellen, die ihren Wert zurückgibt.
  • Mutator-Methoden. Für jedes private Feld können wir eine öffentliche Methode erstellen, die ihren Wert festlegt. Wenn Sie möchten, dass ein privates Feld schreibgeschützt ist, erstellen Sie keine Mutator-Methode dafür.

Zum Beispiel können wir das Personenobjekt so entwerfen, dass es zwei Konstruktormethoden hat. Der erste nimmt keine Werte an und setzt das Objekt einfach auf einen Standardstatus (dh der Vorname, der Nachname und die Adresse wären leere Zeichenfolgen). Der zweite legt die Anfangswerte für den Vor- und Nachnamen aus den an ihn übergebenen Werten fest. Wir können auch drei Zugriffsmethoden namens getFirstName, getLastName und getAddress erstellen, die einfach die Werte der entsprechenden privaten Felder zurückgeben. Erstellen Sie ein Mutatorfeld mit dem Namen setAddress, das den Wert des privaten Adressfelds festlegt.

Zuletzt verbergen wir die Implementierungsdetails unseres Objekts. Solange wir uns daran halten, die staatlichen Felder privat und die Verhaltensweisen öffentlich zu halten, kann die Außenwelt nicht wissen, wie das Objekt intern funktioniert.

 

Gründe für die Datenkapselung

Die Hauptgründe für die Verwendung der Datenkapselung sind:

    • Den Zustand eines Objekts legal halten. Indem wir erzwingen, dass ein privates Feld eines Objekts mithilfe einer öffentlichen Methode geändert wird, können wir den Mutator- oder Konstruktormethoden Code hinzufügen, um sicherzustellen, dass der Wert legal ist. Stellen Sie sich zum Beispiel vor, das Personenobjekt speichert auch einen Benutzernamen als Teil seines Status. Der Benutzername wird verwendet, um sich bei der von uns erstellten Java-Anwendung anzumelden, ist jedoch auf eine Länge von zehn Zeichen beschränkt. Wir können der Mutator- Methode des Benutzernamens Code hinzufügen , der sicherstellt, dass der Benutzername nicht länger als zehn Zeichen ist.
    • Wir können die Implementierung eines Objekts ändern. Solange wir die öffentlichen Methoden beibehalten, können wir die Funktionsweise des Objekts ändern, ohne den Code zu beschädigen, der es verwendet. Das Objekt ist im Wesentlichen eine „Black Box“ für den Code, der es aufruft.
    • Wiederverwendung von Objekten. Wir können dieselben Objekte in verschiedenen Anwendungen verwenden, da wir die Daten und ihre Manipulation an einem Ort kombiniert haben.
    • Die Unabhängigkeit jedes Objekts. Wenn ein Objekt falsch codiert ist und Fehler verursacht, ist es einfach zu testen und zu beheben, da sich der Code an einer Stelle befindet. Tatsächlich kann das Objekt unabhängig vom Rest der Anwendung getestet werden. Das gleiche Prinzip kann in großen Projekten angewendet werden, in denen verschiedenen Programmierern die Erstellung verschiedener Objekte zugewiesen werden kann.

 

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