Rivalry2

HTML Diff

0 added 0 removed

Original 2026-01-01

Modified 2026-02-26

1 Абстракция позволяет нам не думать о деталях реализации и сосредоточиться на ее использовании. Также при необходимости реализацию абстракции можно всегда переписать и не бояться сломать использующий ее код. Но есть еще одна важная причина, по которой нужно использовать абстракцию - соблюдение инвариантов.

2 В этом уроке мы познакомимся с инвариантами, нормализацией и понятием data hiding.

3 <h2>Инварианты</h2>

4 Инвариант в программировании- логическое выражение, которое определяет непротиворечивость состояния - набора данных.

5 Разберемся на примере. Когда мы описали конструктор и селекторы для рациональных чисел, то неявно подразумевали выполнение следующих инвариантов:

6 Когда мы передаем в конструктор рационального числа числитель и знаменатель, то ожидаем, что получим те же числа, если применим селекторы к этому рациональному числу. Так определяется корректность работы данной абстракции. Этот код практически является тестами.

7 Инварианты существуют относительно любой операции. И иногда они довольно хитрые. Например, рациональные числа можно сравнивать между собой, но не прямым способом. Одни и те же дроби можно представлять разными способами:1/2и2/4. Код, который не учитывает этого факта, работает некорректно:

8 <h2>Нормализация</h2>

9 Задача приведения дроби к нормальной форме называетсянормализацией. Реализовать ее можно разными способами. Самый очевидный - выполнять нормализацию во время создания дроби, внутри функции make_rational. Другой - выполнять нормализацию уже при обращении через функции get_numer и get_denom.

10 Последний способ обладает недостатком - вычисление нормальной формы происходит на каждый вызов. Избежать этого можно с помощью техникимемоизация.

11 Учитывая новые вводные, становится понятно, что инвариант, который связывает конструктор и селекторы, нуждается в модификации. Функции get_numer и get_denom должны вернуть не переданные значения, а значения после нормализации:

12 Если дробь уже нормализована, то это будут те же самые значения.

13 Абстракция не только прячет от нас реализацию, но и отвечает за соблюдение инвариантов. Если работать в обход абстракции, то внутренние преобразования не будут учтены:

14 Если работать с данными напрямую, минуя абстракцию, можно сломать инварианты, которые обеспечивались дополнительной логикой в конструкторе или селекторах. Поэтому важно пользоваться кодом так, как было задумано авторами.

15 <h2>Сокрытие данных</h2>

16 Можно сделать так, чтобы обойти абстракцию было нельзя. Такой подход называютсокрытием данных- data hiding.

17 Чтобы обеспечить сокрытие, в языках используется специальный синтаксис. Однако защиту данных можно организовать и без специальных средств, только за счет функций высшего порядка. Такой способ основан на создании абстракций с помощью анонимных функций, замыканий и передачи сообщений. Если вы хотите узнать об этом больше, то пройдите курс<a>Python: Составные данные</a>.

18 В реальности подобные механизмы легко обходятся с помощью Reflection API. Это можно сделать даже без них - за счет ссылочных данных. Также есть немало языков, например, JavaScript, в которых все нормально с абстракциями, но нет механизмов для защиты данных. При этом ничего страшного не произошло.

19 На практике при использовании абстракций никто не пытается специально их нарушать. Возможно, значение принудительной защиты данных сильно преувеличено.

20 <h2>Выводы</h2>

21 В этом уроке мы познакомились с инвариантами. Они используются, чтобы определять непротиворечивость состояния и существуют относительно любой операции. Также узнали, что такое нормализация - когда дробь приводится к нормальной форме. И выяснили, что можно сделать так, чтобы обойти абстракцию было нельзя. Это возможно с помощьюсокрытия данных- data hiding.