Kompletny przewodnik po getterach i setterach w Javie: Sztuka kontrolowanego dostępu

Okładka » programowanie » Kompletny przewodnik po getterach i setterach w Javie: Sztuka kontrolowanego dostępu

W uniwersum programowania obiektowego Java pozostaje jednym z najpopularniejszych i najczęściej nauczanych języków, zwłaszcza ze względu na przejrzystość w definiowaniu pojęć takich jak enkapsulacja i zarządzanie dostępem do danych. Dwa kluczowe elementy w tym frameworku to metody znane jako gettery i settery, podstawowe elementy kontrolujące sposób manipulowania i ujawniania wewnętrznych danych obiektów.

W tym artykule w naturalny sposób i z praktycznymi przykładami zagłębimy się w przydatność, zalety, a nawet kontrowersje związane z gettery i settery w JavieWyjaśnimy, jak są implementowane, dlaczego są ważne i w jakich sytuacjach najlepiej ich używać lub, odwrotnie, unikać. Zbierzemy również aktualne spostrzeżenia na temat dobrych i złych praktyk, abyś mógł podejmować świadome decyzje podczas projektowania własnych klas Java.

Czym są metody getter i setter w Javie?

W Javie zasada enkapsulacji pozwala nam chronić atrybuty naszych klas poprzez oznaczanie ich jako prywatny o prywatny. W ten sposób zapobiegamy swobodnemu dostępowi do nich lub ich modyfikacji z zewnątrz samego obiektu, zapewniając większe bezpieczeństwo i spójność stanu systemu. Jednak często te atrybuty muszą być konsultowane lub modyfikowane z zewnątrz. To jest miejsce, w którym gettery i settery, metody publiczne zaprojektowane specjalnie do uzyskiwania (pobierania) lub modyfikowania (ustawiania) wartości tych pól prywatnych.

Ten wzorzec jest tak powszechny, że zintegrowane środowiska programistyczne (IDE), takie jak IntelliJ IDEA lub Eclipse, pozwalają na ich automatyczne generowanie. Na przykład dla prostej klasy:

Podstawowy przykład klasy z getterami i setterami

publiczna klasa Person { prywatna String nazwa; prywatna int wiek; publiczna String pobierzNazwę() { zwróć nazwę; } publiczna void ustawNazwę(String nazwa) { this.nazwa = nazwa; } publiczna int pobierzWiek() { zwróć wiek; } publiczna void ustawWiek(int wiek) { this.wiek = wiek; } }

W tym modelu metody pobierzNazwę() y setName(String nazwa) zezwól na dostęp i modyfikację atrybutu nazwa w sposób kontrolowany. Główną zaletą jest możliwość dodawania logiki lub walidacji w ramach tych metod zapewnia się, że dane są zawsze spójne i spełniają określone warunki.

Dlaczego używać getterów i setterów? Enkapsulacja i kontrola dostępu

Klasyczny powód uzasadniający użycie gettery i settery Chodzi o ochronę wewnętrznych danych klasy. Gdy atrybuty są publiczne, można je modyfikować z dowolnego miejsca w programie, co może prowadzić do niespójnych lub nieoczekiwanych stanów.

Przyjrzyjmy się na przykład klasie. Kot z atrybutami publicznymi:

publiczna klasa Cat { publiczna String nazwa; publiczna int wiek; publiczna int waga; }

W tym przypadku dowolny kod zewnętrzny mógłby wykonać następujące czynności:

Kot kot = nowy Kot(); kot.imię = ""; kot.wiek = -1000; kot.waga = 0;

To w pełni ujawnia wewnętrzną strukturę klasy i pozwala na użycie nieprawidłowych wartości.Ustawiając atrybuty jako prywatne i udostępniając tylko kontrolowane metody publiczne, możemy dodać ograniczenia:

public void setAge(int age) { if (age >= 0) { this.age = age; } else { System.out.println("Błąd! Wiek nie może być ujemny!"); } }

W ten sposób zapobiegamy przyjmowaniu przez wiek kota absurdalnych wartości, jak -1000 i Centralizujemy logikę walidacji w jednym miejscu. W ten sposób, jeśli wiele części programu będzie musiało zmienić wiek, wszystkie będą kontrolowane przez ten sam zespół.

Zalety getterów i setterów w Javie

Ten wzór oferuje szereg zalet:

• Ochrona danych:Ustawiasz atrybuty jako prywatne, uniemożliwiasz nieuprawniony dostęp i modyfikację.
• Centralna walidacja:Metody ustawiające mogą zawierać sprawdzenia przed przypisaniem wartości, zapewniając w ten sposób spełnienie reguł biznesowych lub zasad integralności.
• Przyszła elastyczność- Jeśli w dowolnym momencie zajdzie potrzeba zmiany wewnętrznej reprezentacji fragmentu danych (np. obliczenia wieku na podstawie daty urodzenia), można to zrobić w ramach metody pobierającej, bez konieczności zmiany reszty kodu, który je wykorzystuje.
• Zgodność z frameworkiem:Wiele frameworków i bibliotek Java (np. Hibernate, Spring, serializatory/deserializatory JSON) wymaga obecności getterów i setterów do prawidłowego działania.

Korzystanie z getterów i setterów może sprawić, że kod będzie łatwiej rozwijać i konserwować w dłuższej perspektywie., co pozwala na modyfikację wewnętrznej logiki bez naruszania publicznego interfejsu klasy.

Przykład praktyczny i typowa struktura

Wracając do przykładu zaproponowanego przez kilka popularnych witryn internetowych, klasa Konto Często pojawia się w poradnikach w celu zilustrowania tej koncepcji:

klasa Konto { prywatne podwójne saldo; prywatne podwójne limity; publiczne podwójne getBalance() { zwraca saldo; } publiczna void setBalance(podwójne saldo) { this.balance = balance; } publiczna double getLimite() { zwraca limit; } publiczna void setLimite(podwójne limity) { this.limit = limit; } }

Ta struktura, choć funkcjonalna, ostatnio spotkała się z krytyką za promowanie proliferacji metod, które w wielu przypadkach nie mają żadnego celu. Jednym z najczęstszych problemów jest nieuporządkowane generowanie getterów i setterów bez oceny, czy są one rzeczywiście niezbędne dla projektu lub logiki biznesowej.

Zagrożenia i złe praktyki: Kiedy nie należy nadużywać metod getter i setter?

Automatyczne generowanie wszystkich metod getter i setter może prowadzić do powstania klas anemicznych lub „klas marionetkowych”, które po prostu działają jako kontenery danych bez własnej logiki. Może to mieć kilka negatywnych konsekwencji:

• Niepotrzebne narażenie:Jeśli do wszystkich właściwości można uzyskać dostęp i je modyfikować z zewnątrz, część ochrony zapewnianej przez hermetyzację zostaje utracona.
• Rozproszona złożoność:Jeśli dostęp do atrybutów i ich modyfikacja odbywa się z wielu punktów systemu, trudno jest scentralizować reguły biznesowe i walidacje.
• Słaby model domeny:Logika biznesowa powinna znajdować się w obrębie jednostek domeny, a nie być rozproszona w usługach lub innych częściach systemu.

Na przykład ustawianie salda konta bankowego za pomocą setBalance() może nie mieć sensu: Lepiej jest zapewnić konkretne metody, takie jak deposit() lub withdrawal(), które obejmują odpowiadające im reguły. (np. sprawdzanie limitu konta podczas dokonywania wypłaty). Dzięki temu kod staje się bardziej przejrzysty i solidny:

public void deposit(double x) { this.balance += x; } public void get(double x) { if (this.balance + this.limit >= x) { this.balance -= x; } else { throw new IllegalArgumentException("przekroczono limit!"); } }

Zapobiega to zewnętrznej manipulacji wagą i zachowuje integralność systemu.

Dobre praktyki przy implementacji getterów i setterów

Na podstawie doświadczeń przedstawionych w licznych artykułach technicznych i blogach, opracowano kilka zaleceń dotyczących rozsądnego korzystania z getterów i setterów:

• Nie generuj ich automatycznie dla wszystkich atrybutów. Dodaj je tylko wtedy, gdy są naprawdę niezbędne dla Twojego modelu lub architektury.
• Dołączaj walidacje tylko tam, gdzie jest to konieczneNie wszystkie atrybuty wymagają skomplikowanych kontroli, ale te, które wpływają na logikę, powinny.
• Weź pod uwagę niezmienność dla niektórych obiektów. Możesz tworzyć niezmienne klasy (na przykład z atrybutami finalnymi i bez setterów), co zmniejsza liczbę błędów i trudności debugowania.
• Waży potrzeby ram:Czasami konieczne jest uwzględnienie tych metod, aby narzędzia takie jak Hibernate lub Jackson działały, ale w miarę możliwości staraj się odizolować te wymagania od głównej logiki.

Ostatecznie, Używaj getterów i setterów jako mechanizmów kontrolnych, a nie jako automatycznych rozwiązańKażdy atrybut i metoda powinny dodawać realną wartość do twojej klasy.

Nowoczesne alternatywy i wzory

Ewolucja języka Java i wzorców projektowych oferuje ciekawe alternatywy dla tradycyjnego stosowania getterów i setterów:

• Klasy publiczne dla prostych struktur danych:Jeśli chodzi o proste „nośniki danych” pozbawione logiki, można użyć klas z atrybutami publicznymi, unikając w ten sposób powtarzalnego kodu.
• Korzystanie z bibliotek takich jak Lombok:Możesz oznaczać swoje klasy adnotacjami, takimi jak @Getter i @Setter, aby automatycznie generować metody i zmniejszyć liczbę szablonów.
• Promowanie niezmienności:Często lepiej jest tworzyć obiekty, których stanu nie można zmienić po utworzeniu, co eliminuje potrzebę stosowania setterów i zapobiega trudnym do wyśledzenia błędom.

Na przykład w przypadku niezmiennej jednostki można zaimplementować coś takiego:

publiczna klasa Person { private final String name; private final int age; publiczna Person(String name, int age) { this. name = Objects. requireNonNull(name); this. age = Objects. requireNonNull(age); } public String getName() { return name; } public int getAge() { return age; } }

Tutaj jest tylko metoda getter, a obiekt nigdy nie może zmienić swojego stanu po utworzeniu. Jest to wysoce zalecana technika dla encji, które nie powinny być modyfikowane.

Gettery i settery w kontekście frameworków i bibliotek

Metody getter i setter nie są zawsze używane ze względów projektowych., ale ponieważ wymagają tego pewne struktury. Na przykład biblioteki ORM, takie jak Hibernate lub narzędzia do serializacji/deserializacji obiektów (np. co to jest BLOB) wymagają, aby jednostki miały publiczne metody dostępu do atrybutów. W związku z tym wielu deweloperów jest zmuszonych uwzględnić te metody, choćby po to, aby sprostać tym technicznym potrzebom.

Z drugiej strony, frameworki takie jak Spring również wpłynęły na proliferację setterów, szczególnie w fazie konfiguracji zależności (wstrzykiwanie setterów). Jednak zaleca się preferowanie wstrzykiwania konstruktorów, kiedy tylko jest to możliwe, ponieważ zapewnia to, że obiekty są zawsze tworzone w spójnym stanie i minimalizuje błędy spowodowane przez niekompletne obiekty.

Czy zawsze powinieneś tworzyć gettery i settery? Ostatnie przemyślenia

Odpowiedź nie zawsze jest twierdząca: Nie wszystkie atrybuty potrzebują metod dostępu i nie wszystkie klasy wymagają metod getter i setter.Ponadto nieostrożne stosowanie tych metod może sprawić, że kod będzie bardziej kruchy, mniej bezpieczny i mniej zgodny z zasadami programowania obiektowego.

Możesz przeanalizować, czy naprawdę musisz ujawnić dane, czy też istnieją lepsze mechanizmy enkapsulacji logiki i utrzymania kontroli stanu. Zaprojektuj swoje klasy tak, aby przepływ informacji odbywał się w sposób kontrolowany, unikając tendencji do automatycznego generowania metod bez oceny ich wpływu.

Ta debata wykracza daleko poza proste pytanie o kod. Wiedza o tym, kiedy i jak ich używać, stosowanie walidacji, promowanie niezmienności i zrozumienie kontekstu struktury są czynnikami decydującymi o tworzeniu solidnego, skalowalnego i łatwego w utrzymaniu kodu Java.. Skorzystaj z zalet enkapsulacji, ale zawsze rozważ ryzyko nadużywania i alternatywy dostępne w Javie.