Инкапсуляция, модификаторы доступа: 3‑я часть гайда по ООП
2026-02-21 04:07 Diff
https://skillbox.ru/media/code/oop_chast_3_modifikatory_dostupa_inkapsulyatsiya/

#Руководства

  • 9 окт 2019
  • 0

Классы, методы и поля не всегда могут постоять за себя. Рассказываем, как быть защитником в объектно-ориентированном программировании.

vlada_maestro / shutterstock

Пишет о программировании, в свободное время создаёт игры. Мечтает открыть свою студию и выпускать ламповые RPG.

Инкапсуляция в программировании может показаться довольно сложной темой. Тем не менее, её необходимо освоить для уверенной работы с парадигмой ООП. В этой статье мы познакомимся с концепцией инкапсуляции и рассмотрим её на примере уровней доступа.

Представьте автомобиль с автоматической коробкой передач (АКП). Во время езды водитель такой машины выполняет три действия: крутит руль на поворотах; нажимает педаль газа, чтобы ускориться, и педаль тормоза — чтобы остановиться. Он не задумывается, о том, как работает сцепление, и не может «перескочить» со второй ступени на четвертую. В его распоряжении есть лишь ограниченный набор органов управления, с помощью которых он воздействует на автомобиль.

А вот у водителя, скажем, ВАЗ 2105 с механической коробкой передач больше свободы действий, но с ней приходит и большая ответственность. Если игнорировать внутреннее устройство автомобиля, то можно «подпалить сцепление» или вывести из строя выжимной подшипник.

Хотя некоторые водители предпочитают «механику», среднестатистическому городскому жителю, куда удобнее и безопаснее ездить на «автомате». Ведь с АКП даже начинающий водитель, скорее всего, не нанесет вред автомобилю неумелыми действиями.

Описанный выше принцип и называется инкапсуляцией. Процессы, происходящие под капотом автомобиля, скрыты от водителя, а управление осуществляется через удобный и безопасный «интерфейс» — руль и педали. Такой же принцип лежит в основе ООП.

Инкапсуляция (от лат. in capsule — в оболочке) — это заключение данных и функциональности в оболочку. В объектно-ориентированном программировании в роли оболочки выступают классы: они не только собирают переменные и методы в одном месте, но и защищают их от вмешательства извне (сокрытие).

Методы позволяют контролировать обращение к данными и предотвратить их удаление или некорректное изменение. Например, можно запретить присваивать полю «возраст» объекта «Пользователь» число большее 130. Другими словами, это такая «защита от дурака» в программировании.

Первый уровень, с которым сталкиваются все разработчики, — публичный. Чтобы сказать компилятору, что что-то должно быть доступно для всех, используется ключевое слово public.

Рассмотрим на примере класса Item:

public class Item { public string name; public int cost; public Item(string name, int cost) { this.name = name; this.cost = cost; } }

Объявив экземпляр этого класса, можно обращаться к любым его полям в любом месте программы, где доступен сам объект (речь о локальных и глобальных переменных).

Item sword = new Item("Sword of Destiny", 500000); Console.WriteLine($"You've got {sword.name}! It costs {sword.cost} rubles.");

Так как поля публичные, в консоли они отобразятся без каких-либо проблем:

Это удобно, потому что можно в любой момент выполнить любое действие над объектом и его данными. Но в этом и кроется проблема: объект становится беззащитен перед любым вмешательством. Например, можно просто взять и изменить его цену:

sword.cost = 50; Console.WriteLine($"You've got {sword.name}! It costs {sword.cost} rubles.");

Из-за того, что поле публичное, оно изменится:

Это плохо по нескольким причинам:

  • Если поле можно изменить в любом месте программы, сложно отслеживать ошибки, потому что не всегда понятно, где что-то пошло не так.
  • Если вдруг в программу во время работы попадёт чужой код, он сможет изменять и читать любые поля любых объектов.

Разумеется, это не лучшее, что может случиться с приложением.

Чтобы поля были защищены от вмешательства, используется ключевое слово private — оно делает члены класса доступными только внутри самого класса.

public class Item { private string name; private int cost; public Item(string name, int cost) { this.name = name; this.cost = cost; } }

Теперь эти поля нельзя будет изменить нигде, кроме как в методах этого класса. Но и получить их значение извне тоже не получится, а попытка вывести приведёт к ошибке:

Есть два способа сделать поле доступным только для чтения. Первый — использовать ключевое слово readonly, но оно запрещает менять значение вообще.

Второй способ заключается в том, чтобы передавать значения приватного члена класса через публичный. Например, с помощью методов:

public string GetName() { return this.name; } public int GetCost() { return this.cost; }

К такой практике прибегают Java-разработчики, но в C# есть более элегантный способ — свойства.

public string Name { //Объявление свойства. Свойства принято называть так же, как и поля, но начинаются они с заглавной буквы get //Конструкция get (также она называется геттером) позволяет определить логику получения значения { return this.name; } set //Конструкция set (сеттер) позволяет определить логику изменения значения { this.name = value; //value — это значение, которое передаётся свойству } }

Теперь, чтобы получить данные, нужно обратиться к свойству, а не к полю:

sword.Name = "Sword of Protection"; //Значения для свойства передаются так же, как и для обычной переменной Console.WriteLine($"You've got {sword.Name}!");

Преимущество этого в том, что можно разрешить получать данные, но запретить их менять. То есть прописать только геттер:

Обратите внимание, что можно просто написать set; или get; если не требуется дополнительная логика. Это сработает, если у поля и свойства одинаковые имена и если это примитивный тип (int, float, char, double и другие). Со ссылочными типами (объекты и строки) это не работает.

Также можно менять логику работы со значением:

public int Cost { get { return this.cost; } set { if(value > 0) { this.cost = value; } } }

Здесь поле будет изменено только в том случае, если ему пытаются указать значение, которое выше нуля.

То есть если запустить вот такой код:

sword.Cost = 50; sword.Cost = -1; Console.WriteLine($"Sword's cost: {sword.Cost}!");

То выведено будет 50, а не -1:

Также можно создавать свойства без поля:

public bool IsExpensive { get { if(this.cost > 5000) { return true; } else { return false; } } }

Это свойство вернёт true, если цена выше 5000, и false, если ниже.

Ключевое слово private можно также применять и к методам. Это делает их доступными только внутри класса.

private void Wipe() { this.name = ""; this.cost = 0; }

Также приватным можно сделать сам класс, если он находится внутри другого класса:

public class Char { private Collider collider = new Collider(); private class Collider { public int x = 5; public int y = 10; public int width = 15; public int height = 25; } }

Иногда нужно сделать компонент доступным только внутри одного файла — например, в Program.cs, Item.cs или любом другом. Для этого используется ключевое слово internal.

class Program { static void Main(string[] args) { Backpack b = new Backpack(); Console.WriteLine($"{b.itemsCount} items in the backpack."); } } internal class Backpack { public int itemsCount = 10; }

Класс Backpack можно будет использовать только внутри файла Program.cs, и попытка объявить его внутри другого файла приведёт к ошибке.

Статичность относится не совсем к уровням доступа, но тоже помогает заключить реализацию функционала в оболочку класса. Статичность позволяет обращаться к методам или полям, не создавая объект.

Например:

class Program { static void Main(string[] args) { Console.WriteLine($"5 + 6 = {Calc.Sum(5, 6)}"); } } class Calc { public static int Sum(int a, int b) //Создание статичного метода { return a + b; } }

Метод Sum () используется в классе Program, хотя экземпляр класса Calc не создавался. При этом можно сделать статичным как отдельный метод или свойство, так и весь класс. В этом случае все поля и методы тоже должны быть статичными.

Это может быть нужно, чтобы создать набор инструментов, который будет использоваться в других частях программы. Хороший пример — класс Console, который тоже является статичным.

Другой пример — класс Math. Его можно использовать, чтобы выполнять различные математические операции (получение квадратного корня, модуляция, получение синуса, косинуса и так далее). У него много методов, а также он хранит различные константы вроде числа пи.

Подробно о том, что такое классы и объекты, читайте в первой статье цикла об объектно-ориентированном программировании.

Напишите класс GameObject, в котором будут храниться координаты объекта. Координаты должны быть доступны для чтения, а их изменение должно происходить в методе Move ().

Есть и другие ключевые слова:

  • abstract;
  • protected;
  • private protected;
  • protected internal;
  • sealed и другие.

Они будут рассмотрены в статье о наследовании.

Бесплатный курс по Python ➞
Мини-курс для новичков и для опытных кодеров. 4 крутых проекта в портфолио, живое общение со спикером. Кликните и узнайте, чему можно научиться на курсе. Смотреть программу