Инкапсуляция (программирование)

Инкапсуляция (англ. encapsulation, от лат. in capsula) — в информатике, размещение в одном компоненте данных и методов, которые с ними работают. В реализации большинства языков программирования (C++, C#, Java и другие) обеспечивается механизм сокрытия, позволяющий разграничивать доступ к различным частям компонента.

Инкапсуляция зачастую рассматривается как понятие, присущее исключительно объектно-ориентированному программированию (ООП), но в действительности обширно встречается и в других (см. подтипизация на записях и полиморфизм записей и вариантов). В ООП инкапсуляция тесно связана с принципом абстракции данных (не путать с абстрактными типами данных, реализации которых предоставляют возможность инкапсуляции, но имеют иную природу). Это, в частности, влечёт за собой различия в терминологии в разных источниках. В сообществе C++ или Java, PHP принято рассматривать инкапсуляцию без сокрытия как неполноценную. Однако, некоторые языки (например, Smalltalk, Python) реализуют инкапсуляцию, но не предусматривают возможности сокрытия в принципе. Другие (Standard ML , OCaml) жёстко разделяют эти понятия как ортогональные и предоставляют их в семантически различном виде (см. сокрытие в языке модулей ML).

Термин «инкапсуляция» может означать следующее в разных языках программирования:

• механизм языка, ограничивающий доступ одних компонентов программы к другим;
• языковая конструкция, связывающая данные с методами для их обработки.

Слово «инкапсуляция» происходит от латинского in capsula — «размещение в оболочке». Таким образом, инкапсуляцию можно интуитивно понимать как изоляцию, закрытие чего-либо инородного с целью исключения влияния на окружающее, обеспечение доступности главного, выделение основного содержания путём помещения всего мешающего, второстепенного в некую условную капсулу (чёрный ящик).

package Stacks is      type Stack_Type is private;      procedure Push (Stack : in out Stack_Type; Val : Integer);    private    type Stack_Data is array (1 .. 100) of Integer;      type Stack_Type is record     Max : Integer := 0.3;     Data : Stack_Data;   end record; end Stacks; 

class A {  public:    int a, b; //данные открытого интерфейса    int Return_Something(); //метод открытого интерфейса  private:    int Aa, Ab; //скрытые данные    void Do_Something(); //скрытый метод }; 

Класс А инкапсулирует свойства Aa, Ab и метод Do_Something(), представляя внешний интерфейс Return_Something, a, b.

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 ValueDouble;         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 ValueDouble         {             get { return valueDouble; }             set              {                 valueDouble = value;                 valueString = value.ToString();             }         }          public string ValueString         {             get { return valueString; }             set              {                 double tmp_value = Convert.ToDouble(value); //здесь может возникнуть исключение                 valueDouble = tmp_value;                 valueString = value;             }         }     } 

Здесь доступ к переменным valueDouble и valueString возможен только через свойства ValueDouble 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.

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;   public     property MyField: Integer read GetMyField write SetMyField;   end; 

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

class A {     private string $a; // скрытое свойство     private int $b; // скрытое свойство      private function doSomething(): void //скрытый метод     {         //actions     }      public function returnSomething(): int //открытый метод     {         //actions     } } 

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

В Java инкапсуляция понимается как механизм, связывающий код и данные, которыми он манипулирует, защищая оба этих компонента от внешнего вмешательства и злоупотреблений. Инкапсуляцию можно считать защитной оболочкой, которая предохраняет код и данные от произвольного доступа со стороны другого кода, находящегося снаружи оболочки. Доступ к коду и данным, находящимся внутри оболочки, строго контролируется тщательно определённым интерфейсом. В Java основой инкапсуляции является класс^[1].

class First {  private int a;  private int b;  private void doSomething() { //скрытый метод   //actions  }   public int getSomething() { //открытый метод   return a;  }  } 

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

или

let A = function() {  // private  let _property;  let _privateMethod = function() { /* actions */ } // скрытый метод   // public  return {   }  } 

или используя приватные свойства

class A {     #property;     #privateMethod = () => {         /* actions */     }          get property() { // геттер         return this.#property;     }     set property(value) { // сеттер         this.#property = value;     } } 

Для улучшения этой статьи желательно: Найти и оформить в виде сносок ссылки на независимые авторитетные источники, подтверждающие написанное. Проверить достоверность указанной в статье информации. На странице обсуждения должны быть пояснения. После исправления проблемы исключите её из списка. Удалите шаблон, если устранены все недостатки.