Что такое инкапсуляция в программировании

Инкапсуляция (программирование)

В языках программирования инкапсуля́ция имеет одно из следующих значений, либо их комбинацию:

• языковой механизм ограничения доступа к определённым компонентам объекта;
• языковая конструкция, способствующая объединению данных с методами (или другими функциями), обрабатывающими эти данные.

В то же время, в языках поддерживающих замыкания, инкапсуляция рассматривается как понятие не присущее исключительно объектно-ориентированному программированию. Также, реализации абстрактных типов данных (например, модули) предлагают схожую модель инкапсуляции.

Сокрытие реализации целесообразно применять в следующих целях:

• предельная локализация изменений при необходимости таких изменений,
• прогнозируемость изменений (какие изменения в коде нужно сделать для заданного изменения функциональности) и прогнозируемость последствий изменений.

Примеры

C++

class A  public: int a, b; //данные открытого интерфейса int ReturnSomething(); //метод открытого интерфейса private: int Aa, Ab; //скрытые данные void DoSomething(); //скрытый метод >; 

Класс А инкапсулирует свойства Aa, Ab и метод DoSomething, представляя внешний интерфейс ReturnSomething, a, b.

C#

Целью инкапсуляции является обеспечение согласованности внутреннего состояния объекта. В C# для инкапсуляции используются публичные свойства и методы объекта. Переменные, за редким исключением, не должны быть публично доступными. Проиллюстрировать инкапсуляцию можно на простом примере. Допустим, нам необходимо хранить вещественное значение и его строковое представление (например, для того, чтобы не производить каждый раз конвертацию в случае частого использования). Пример реализации без инкапсуляции таков:

class NoEncapsulation  public double Value; public string ValueString; > 

При этом мы можем отдельно изменять как само значение Value, так и его строковое представление, и в некоторый момент может возникнуть их несоответствие (например, в результате исключения). Пример реализации с использованием инкапсуляции:

class EncapsulationExample  private double valueDouble; private string valueString; public double Value  get  return valueDouble; > set  valueDouble = value; valueString = value.ToString(); > > public string ValueString  get  return valueString; > set  double tmp_value = Convert.ToDouble(ValueString); //здесь может возникнуть исключение valueDouble = tmp_value; valueString = ValueString; > > > 

Здесь доступ к переменным valueDouble и valueString возможен только через свойства Value и ValueString. Если мы попытаемся присвоить свойству ValueString некорректную строку и возникнет исключение в момент конвертации, то внутренние переменные останутся в прежнем, согласованном состоянии, поскольку исключение вызывает выход из процедуры.

Delphi

В Delphi для создания скрытых полей или методов их достаточно объявить в секции private .

TMyClass = class private FMyField: Integer; procedure SetMyField(const Value: Integer); function GetMyField: Integer; protected public property MyField: Integer read GetMyField write SetMyField; end; 

Для создания интерфейса доступа к скрытым полям в Delphi введены свойства.

PHP5

class A  private $a; // скрытое свойство private $b; // скрытое свойство private function DoSomething() //скрытый метод  //actions > public function ReturnSomething() //открытый интерфейс  //actions > >; 

В этом примере закрыты свойства $a и $b для класса A с целью предотвращения повреждения этих свойств другим кодом, которому необходимо предоставить только права на чтение.

Java

class A  private int a; private int b; private void doSomething()  //скрытый метод //actions > public int returnSomething()  //открытый метод return a; > > 

JavaScript

A = function()  // private var _property; var _privateMethod = function()  /* actions */ > // скрытый метод // public this.getProperty = function()  // открытый интерфейс return _property; > this.setProperty = function(value)  // открытый интерфейс _property = value; _privateMethod(); > > 

См. также

• Абстракция данных
• Полиморфизм (программирование)
• Наследование (программирование)

• Инкапсуляция (программирование)

Wikimedia Foundation . 2010 .

• Декомпрессионная болезнь
• Трёхчленные гетероциклы

Полезное

Смотреть что такое «Инкапсуляция (программирование)» в других словарях:

• Инкапсуляция — (лат. in в, capsula коробочка ; итал. incapsulare закупоривать) 1. Изоляция, закрытие чего либо мешающего, ненужного, вредного с целью исключения отрицательного влияния на окружающее. (Поместить радиоактивные отходы в капсулу, закрыть… … Википедия
• Инкапсуляция — в объектно ориентированном программировании сокрытие внутренней структуры данных и реализации методов объекта от остальной программы. Другим объектам доступен только интерфейс объекта, через который осуществляется все взаимодействие с ним. По… … Финансовый словарь
• Инкапсуляция (в объектно-ориентированном программировании) — Инкапсуляция свойство языка программирования, позволяющее объединить данные и код в объект и скрыть реализацию объекта от пользователя. При этом пользователю предоставляется только спецификация (интерфейс) объекта. Пользователь может… … Википедия
• Интерфейс (объектно-ориентированное программирование) — У этого термина существуют и другие значения, см. Интерфейс (значения). Интерфейс (от лат. inter «между», и face «поверхность») семантическая и синтаксическая конструкция в коде программы, используемая для специфицирования… … Википедия
• Полиморфизм (программирование) — У этого термина существуют и другие значения, см. Полиморфизм. Эта статья или раздел нуждается в переработке. Пожалуйста, улучшите статью … Википедия
• Контейнер (программирование) — У этого термина существуют и другие значения, см. Контейнер. Контейнер в программировании структура (АТД), позволяющая инкапсулировать в себя объекты разных типов. Среди «широких масс» программистов наиболее известны контейнеры, построенные … Википедия
• Уровень абстракции (программирование) — У этого термина существуют и другие значения, см. Абстракция (значения). Типичное представление архитектуры компьютера в … Википедия
• Объектно-ориентированное программирование — Эта статья во многом или полностью опирается на неавторитетные источники. Информация из таких источников не соответствует требованию проверяемости представленной информации, и такие ссылки не показывают значимость темы статьи. Статью можно… … Википедия
• Объектно-ориентированное программирование на Python — Объектно ориентированное программирование на Python программирование на Python с использованием парадигмы ООП: с самого начала Python проектировался как объектно ориентированный язык программирования[1]. Содержание 1 Введение 1.1 … Википедия
• Объектно-ориентированное программирование на Питоне — С самого начала Питон проектировался как объектно ориентированный язык программирования [1]. Содержание 1 Введение 1.1 Принципы ООП … Википедия

• Обратная связь: Техподдержка, Реклама на сайте

• �� Путешествия

Экспорт словарей на сайты, сделанные на PHP,
WordPress, MODx.

• Пометить текст и поделитьсяИскать в этом же словареИскать синонимы
• Искать во всех словарях
• Искать в переводах
• Искать в ИнтернетеИскать в этой же категории

Инкапсуляция

Инкапсуляция в программировании — это принцип, согласно которому внутреннее устройство сущностей нужно объединять в специальной «оболочке» и скрывать от вмешательств извне. Доступ к объектам возможен через специальные открытые методы, а напрямую обратиться к их содержимому нельзя.

«IT-специалист с нуля» наш лучший курс для старта в IT

Инкапсуляцию также описывают как принцип разделения логики и поведения. Логика — то, как что-то устроено внутри. Поведение — то, как оно взаимодействует с другими сущностями. Разделение этих двух понятий упрощает взаимодействие объектов в коде.

Обычно содержимое заключается в специальную программную оболочку, которая закрывает данные от внешних обращений. Принцип похож на автоматическую коробку передач: вам не приходится вручную управлять каждым элементом системы, более того — во время управления машиной к ним нет доступа. Есть только коробочка с рычагом, в качестве которой в программировании выступают открытые методы. Это понятно из названия: сущность оказывается «в капсуле», изолированной от внешнего мира.

Профессия / 8 месяцев
IT-специалист с нуля

Попробуйте 9 профессий за 2 месяца и выберите подходящую вам

Для чего нужна инкапсуляция

Инкапсуляция считается одним из четырех основных принципов ООП — объектно-ориентированного программирования. Этот подход представляет сущности в коде как классы и объекты, позволяет «строить» код из них, как из кирпичиков. Но чтобы объекты грамотно выполняли свои задачи и не ломались, нужна инкапсуляция.

Объяснить ее значимость поможет подход «от обратного». Вот как выглядела бы работа с кодом без инкапсуляции:

• Логика и поведение не разделяются — это значит, что если объект должен взаимодействовать с другим, ему придется учитывать его структуру;
• В любой объект можно обратиться извне напрямую — просто изменить внутреннюю переменную или сделать что-то еще;
• В результате код усложняется, а внутри объектов возникает путаница, которая может привести к ошибкам.

Поэтому инкапсуляция нужна — так код становится более упорядоченным и повышается отказоустойчивость. Ведь если сломается инкапсулированный объект, это не повлияет на работу других. Примерно как сломанная кнопка не приводит к поломке всего устройства.

Инкапсуляция, абстракция и сокрытие данных

При чем тут абстракция. Инкапсуляция тесно связана с понятием абстракции данных — одним из самых старых принципов ООП. Это понятие говорит, что любая сущность должна описываться каким-то минимумом ее возможностей. Мелкие особенности уже не важны для создания полного описания. Например, чтобы пользоваться телефоном, нам неважно, какого он цвета — с точки зрения функциональности это неважный параметр.

Абстракция помогает работать с объектами и не обращать внимания на то, как они устроены внутри. А для этого как раз нужна инкапсуляция.

Отличие от сокрытия данных. Но из определения абстракции необязательно следует сокрытие данных. Поэтому сейчас считается, что сокрытие данных от воздействий извне и инкапсуляция — немного разные вещи. Они различаются целью:

• Сокрытие нужно, чтобы обеспечить безопасность данных, и подразумевает невозможность доступа;
• Инкапсуляция нужна, чтобы обеспечить целостность объекта и дать возможность пользоваться им, не вдаваясь в подробности его реализации. При этом технический доступ к объекту в некоторых случаях может сохраниться.

Соответственно, различаются и реализации обоих принципов. Хотя тут многое зависит от языка программирования: в некоторых языках, например, C++, инкапсуляция без сокрытия считается бессмысленной. А в других, таких как Python, есть инкапсуляция, но нет сокрытия. Есть и языки, которые жестко разделяют два понятия — так, что они описываются по-разному.

Курс для новичков «IT-специалист
с нуля» – разберемся, какая профессия вам подходит, и поможем вам ее освоить

Как выглядит реализация инкапсуляции

Идея инкапсуляции реализована в ООП с помощью классов и объектов. Класс — это абстрактное описание, по которому создаются объекты, работающие в коде. Его можно сравнить с чертежом, который описывает, как будет работать та или иная сущность. В то же время объекты — реальные переменные, которые хранят в себе данные, выполняют функции и работают. Можно сказать, это экземпляры техники, созданные по чертежам-классам.

Такое разделение помогает инкапсуляции — создает отдельную сущность, в которую входит определенный набор функций и данных. Класс описывает эту сущность с помощью идеи абстракции, о которой мы говорили выше. Получается целостный законченный объект, который работает без вмешательства других.

Функции внутри объекта называются методами, а данные — свойствами. Они разные, но объединены внутри одной сущности, как и предписывает принцип инкапсуляции.

Как разработчики инкапсулируют данные

Методы и свойства. Мы уже говорили о том, что классы и объекты — важный инструмент инкапсуляции. Стоит рассказать подробнее о методах и свойствах объектов. За счет них во многом обеспечивается инкапсуляция.

• Свойства — это переменные, «лежащие» внутри объектов. Они могут быть любого типа, а иногда и сами являются объектами. В переменных хранятся данные. Если какая-то переменная является свойством, ее содержимое по умолчанию скрыто. Как открывать и запрещать доступ к свойствам, мы расскажем ниже.
• Методы — это функции внутри объектов. Они не просто хранят данные, а совершают какое-то действие. Важное отличие метода от обычной функции — его можно вызвать только для объекта, в котором он находится. Вызов метода отличается и внешне: в большинстве языков сначала пишется имя объекта, а потом, через точку — название метода и аргументы. А еще для вызова метода ничего не нужно импортировать — все уже есть в объекте, и это еще один пример целостности инкапсулированной сущности.

Геттеры и сеттеры. Выше мы говорили, что свойства по умолчанию скрыты от посторонних. Несмотря на то что во многих случаях обратиться к ним напрямую через объект можно, в ООП это считается не лучшей практикой. Поэтому для работы со свойствами используют специальные методы — геттеры и сеттеры. Названия таких методов обычно начинаются со слов get и set — другие имена не запрещены синтаксисом, но считаются плохим тоном.

• Геттер — это метод объекта, который возвращает значение свойства этого объекта. Например, у объекта в свойстве value написано 15. Тогда геттер getValue() будет возвращать 15.
• Сеттер — это метод, который изменяет значение свойства, задает его (set). Например, гипотетический метод setValue(x) будет менять значение свойства value. Аргумент x — это новое значение свойства, при вызове сеттера туда подставляются данные.

Геттеры и сеттеры важны для инкапсуляции, потому что позволяют не вмешиваться во внутреннюю структуру объекта. Они работают с ним сами, а значит, нет нужды «лезть» в объект извне — данные передадут геттеры и сеттеры. Так снижается риск ошибки при работе с данными в объекте.

Модификаторы доступа. Теоретически обратиться в объект снаружи кода можно, но тут есть свои детали. Поведение по умолчанию может различаться для разных языков, но обычно возможность доступа к объекту можно настроить. Программист в коде сам описывает правила доступа. Для этого используются специальные ключевые слова — модификаторы доступа.

Модификаторы тоже могут иметь разный синтаксис в зависимости от языка. Классическое обозначение, принятое в языках C и C++:

• public — объект, функция или метод доступны для всех. Другие сущности могут читать оттуда данные и изменять их. Свойство публичного объекта можно получить, просто написав его название через точку: .. С такими данными легко работать, для них не нужны геттеры и сеттеры, но информация оказывается уязвима.
• private — содержимое объекта доступно только для других его составных частей. Например, метод объекта может вызывать данные из этого же объекта напрямую — а какой-нибудь код снаружи уже не сможет.
• protected — содержимое объекта доступно ему самому и его производным, например, потомкам.

Модификаторы задаются в классе, который описывает объект. Их можно задать самому классу или его содержимому — разным методам и свойствам.

В некоторых языках, например, C#, есть еще вариант internal — доступ открыт только из одного файла. В других файлах нельзя будет создать такой объект. Такой модификатор задается классу.

Ключевые слова. Ряд языков поддерживает и другие возможности, способствующие инкапсуляции. Обычно они реализуются с помощью ключевых слов. Например, static дает возможность сделать метод класса статичным — и запускать, даже если объект этого класса не создан.

Слово abstract описывает неполные, «схематичные» сущности, которые используются, чтобы наследовать от них более подробные. Объект абстрактного класса нельзя создать. Зато можно отнаследовать от него несколько других классов и создать уже их объекты — для того абстрактные сущности и нужны.

А слово sealed, наоборот, «запечатывает» класс и запрещает создавать его потомков. Это нужно для защиты от ситуаций, когда наследование может сломать работу кода.

Как начать работать с инкапсуляцией

Инкапсуляция — это часть ООП, а ООП начинают глубоко изучать уже после знакомства с базовыми возможностями языка. Но некоторыми вещами, которые реализованы по принципу инкапсуляции, человек начинает пользоваться еще на ранних стадиях обучения. Например, стандартные методы встроенных объектов — сортировка массива, получение его длины и другие. Просто позже, на более глубоком уровне изучения, начинающий разработчик поймет, с чем все время имел дело.

Если вы интересуетесь IT — приглашаем на курсы! Выберите и получите новую профессию, востребованную на рынке.

IT-специалист с нуля

Наш лучший курс для старта в IT. За 2 месяца вы пробуете себя в девяти разных профессиях: мобильной и веб-разработке, тестировании, аналитике и даже Data Science — выберите подходящую и сразу освойте ее.

от 8 месяцев
IT-специалист с нуля

Наш лучший курс для старта в IT. За 2 месяца вы пробуете себя в девяти разных профессиях: мобильной и веб-разработке, тестировании, аналитике и даже Data Science — выберите подходящую и сразу освойте ее.

Инкапсулируй это

Подлинное назначение инкапсуляции — собрать в одном месте знания, относящиеся к устройству некой сущности, правилам обращения и операциям с ней. Инкапсуляция появилась гораздо раньше, чем принято думать. Модули в программах на C — это инкапсуляция. Подпрограммы на ассемблере — это инкапсуляция.

Противоположность инкапсуляции — размазывание знаний о функционировании чего-либо по всей программе.

При реализации поведения мы иногда выбираем из нескольких равноценных вариантов. В будущем вес одного из отвергнутых вариантов может возрасти под влиянием изменившихся обстоятельств, выбранный и реализованный ранее вариант станет неудачным. Изменить принятое решение будет гораздо легче, если абсолютно все детали реализации выбранного варианта сосредоточены в одном месте.

Пример: работа с денежными величинами. Не секрет, что во многих e-commerce системах денежные величины реализованы в виде чисел с плавающей запятой. Думаю, все из нас в курсе, что при простом сложении двух «целых» чисел, представленных в виде переменных с плавающих запятой, может образоваться «немного не целое число». Поэтому при такой реализации там и тут приходится вставлять вызов функции округления. Это и есть размазывание знаний об устройстве сущности по всей программе. Инкапсуляция в данном случае — собрать (спрятать) в одном месте знание о том, что деньги представлены в виде величины с плавающей запятой, и что её постоянно приходится округлять при самых невинных операциях. Спрятать так, чтобы при использовании сущности «деньги» речь об округлении даже не заходила. При инкапсуляции не будет никаких проблем заменить реализацию «денег» с числа с плавающей на число с фиксированной запятой.

• инкапсуляция
• сокрытие реализации

• Программирование
• Совершенный код

Основные принципы ООП: инкапсуляция в программировании

Основные принципы ООП включают в себя инкапсуляцию. Рассмотрим главные преимущества принципа и пример инкапсуляции данных.

Принцип инкапсуляции является одним из основных принципов объектно-ориентированного программирования и подразумевает скрытие внутренней реализации объекта от внешнего мира. Это означает, что данные и методы, которые оперируют с этими данными, объединяются в единое целое, называемое классом.

Внешний код может взаимодействовать с объектом только через определенные интерфейсы, предоставленные классом, не имея прямого доступа к его внутренним данным.

Преимущества принципа инкапсуляции

Инкапсуляция данных имеет множество практических применений в разработке программного обеспечения. Вот несколько примеров использования инкапсуляции на практике:

1. Безопасность данных. Инкапсуляция позволяет защитить данные объекта от некорректного доступа и изменения извне. Класс может предоставлять только определенные методы (геттеры и сеттеры) для доступа к данным, которые проверяют правильность операций и обеспечивают безопасность данных.
2. Сокрытие реализации. Когда класс инкапсулирует свою реализацию, то изменения внутри класса не отражаются на внешнем коде. Это позволяет менять реализацию объекта, не нарушая функциональность клиентского кода, что облегчает поддержку и эволюцию программы.
3. Упрощение интерфейса. Инкапсуляция позволяет предоставить простой и понятный интерфейс для работы с объектами. Клиентский код взаимодействует только с публичными методами класса, не требуя знания деталей его внутренней реализации.
4. Модульность. Инкапсуляция помогает создавать модульные системы, где каждый класс представляет собой отдельный модуль со своими данными и методами. Модули могут взаимодействовать друг с другом через публичные интерфейсы, что способствует повышению читаемости и понимаемости кода.
5. Принцип единственной ответственности. Инкапсуляция способствует соблюдению принципа единственной ответственности (Single Responsibility Principle). Класс, инкапсулирующий определенные данные и операции с ними, должен отвечать только за эти данные и их обработку.
6. Контроль доступа. Инкапсуляция ООП позволяет устанавливать уровни доступа к данным и методам класса. Таким образом, некоторые данные и функциональность могут быть скрыты от других классов или пакетов, что способствует защите и контролю кода.

Применение процесса инкапсуляции в практике программирования помогает создавать более структурированный, безопасный и расширяемый код. Она способствует лучшему управлению сложностью программы и облегчает сотрудничество между разработчиками при разработке больших проектов.

Пример инкапсуляции в ООП

Рассмотрим инкапсуляцию на простом примере:

public class BankAccount < private String accountNumber; // Закрытое поле для номера счета private double balance; // Закрытое поле для баланса счета // Конструктор класса public BankAccount(String accountNumber, double initialBalance) < this.accountNumber = accountNumber; this.balance = initialBalance; >// Метод для получения номера счета (getter) public String getAccountNumber() < return accountNumber; >// Метод для получения баланса счета (getter) public double getBalance() < return balance; >// Метод для внесения денег на счет public void deposit(double amount) < if (amount >0) < balance += amount; >> // Метод для снятия денег со счета public void withdraw(double amount) < if (amount >0 && amount > > 

В приведенном примере класс BankAccount инкапсулирует данные о банковском счете ( accountNumber и balance ) и предоставляет интерфейс для работы с ними. Поля accountNumber и balance объявлены как private , что делает их доступными только внутри класса.

10 принципов ООП, о которых стоит знать каждому программисту

Для доступа к данным счета извне класса используются публичные методы (геттеры и сеттеры). В данном случае, методы getAccountNumber() и getBalance() позволяют получить номер счета и баланс соответственно. А методы deposit() и withdraw() предоставляют возможность внести или снять деньги со счета.

Таким образом, внешний код может использовать объект BankAccount , зная только публичные методы, а не внутренние детали реализации класса. Это позволяет безопасно изменять внутреннюю реализацию класса BankAccount , не затрагивая код, который с ним взаимодействует.