Файл: 1. Понятие об объектах. Принцип инкапсуляции.pdf

1. Понятие об объектах. Принцип инкапсуляции 

Объект – это достаточно общее и широкое понятие, которое может иметь 

разные трактовки. В широком смысле слова объект – это любая сущность, 

имеющая  некоторый  набор  свойств  (параметров,  характеристик)  и 

обладающая некоторым поведением (функциональностью).  

Отсюда следует, что объектом может быть практически все, что угодно – 

материальные  предметы  (компьютер,  автомобиль,  человек),  логические 

понятия  (файл,  документ,  таблица,  список,  управляющая  кнопка,  окно  в 

многооконной  графической  системе,  форма,  приложение),  математические 

понятия (например, геометрические объекты типа отрезок или окружность). 

Под  объектом  в  узком  смысле  можно  понимать  некоторое 

формализованное  описание  рассматриваемой  сущности,  т.е.  модель 

исходного объекта. Для такого описания нужен некоторый язык, например – 

язык программирования. В этом случае объект становится элементом языка, 

и именно в таком контексте он и будет рассматриваться далее.  

Моделирование  реальных  объектов  –  это  важнейший  этап  разработки 

объектных  программ,  во  многом  определяющий  успех  всего  проекта. 

Необходимо  понимать,  что  любая  модель  –  это  только  часть  исходного 

моделируемого  объекта,  отражающая  те  свойства  и  атрибуты  объекта, 

которые  наиболее  важны  с  точки  зрения  решаемой  задачи.  Изменение 

постановки  задачи  может  привести  к  существенному  изменению  модели. 

Особенно  это  характерно  для  сложных  объектов.  Вряд  ли  имеет  смысл 

строить  всеобъемлющую  модель  “на  все  случаи  жизни”,  поскольку  такая 

модель  будет  очень  громоздкой  и  практически  непригодной  для 

использования.  Поэтому  один  из  важнейших  принципов  построения 

моделей  –  это  принцип  абстрагирования,  т.е.  выделение  наиболее 

существенных для решаемой задачи черт исходного объекта и отбрасывание 

второстепенных  деталей.  Отсюда  следует,  что  для  одного  и  того  же 

исходного  объекта  можно  построить  разные  модели,  каждая  из  которых 

будет отражать только наиболее важные в данный момент черты объекта.

Например,  для  исходного  объекта  “человек”  можно  построить 

следующие информационные модели: 

человек как студент учебного заведения 

человек как сотрудник организации 

человек как пациент учреждений здравоохранения 

человек как клиент государственных органов управления и т.д. 

Из этого примера видно, что весьма часто различные модели одной и той 

же исходной сущности «пересекаются», имеют общие свойства (это отражено 

и  на  приведенной  выше  схеме):  все  студенты,  сотрудники,  клиенты  имеют 

фамилию, дату рождения, место проживания, пол и т.д. 

Как показала практика последних 10-15 лет, использование объектов при 

разработке  сложных  информационных  систем  оказалось  очень  удачным 

решением.  Заказчики  информационных  систем,  как  правило,  не  являются 

специалистами  в  области  программного  обеспечения  и  поэтому  не 

воспринимают  (и  не  должны!)  такие  программистские  термины  как 

переменные,  подпрограммы,  массивы,  файлы  и  т.д.  Гораздо  легче 

воспринимаются объекты как элементы предметной области.  

Разработчики  на  основе  общения  с  заказчиком  и  на  основе  анализа 

предметной  области  должны  построить  адекватные  описания  основных 

сущностей  решаемой  задачи,  перевести  эти  описания  в  необходимый 

формальный 

вид 

и 

создать 

объектную 

программу 

как 

набор 

взаимодействующих объектов. 

Исходный объект 

Описание 2 

Описание 3 

Описание 1 

Основные  этапы  разработки  объектных  программ  укрупненно  можно 

представить следующим образом: 

1. Абстрагирование: создание неформального описания объектов 

2. Формализация: создание формальных описаний (моделей) объектов 

3.Реализация: 

разработка 

объектных 

программ 

как 

наборов 

взаимодействующих объектов 

Достоинством объектных программ является их четкая структуризация – 

каждый объект выполняет свою строго определенную задачу, а их совместная 

работа позволяет достичь поставленных целей. 

Программный объект – это условное понятие, с которым связывается 

набор некоторых данных и программный код обработки этих данных 

объект :  данные + программный код

Объединение  в  рамках  объекта  некоторых  данных  и  соответствующего 

программного  кода  рассматривается  как  проявление  одного  из  базовых 

принципов объектного подхода – принципа инкапсуляции (encapsulation). 

Инкапсуляция  позволяет  рассматривать  объект  в  виде  некоторой 

достаточно 

самостоятельной 

программной 

единицы, 

полностью 

отвечающей  за  хранение  и  обработку  своих  данных  и  предоставляющей 

посторонним пользователям четко определенный набор услуг. Однако объект 

это  не  только  поставщик  услуг,  но  чаще  всего  еще  и  потребитель  услуг 

других объектов. 

Относительно  связываемых  с  объектом  данных  надо  отметить 

следующее: 

  каждый элемент данных часто называют свойством объекта (хотя есть 

и различия в трактовке этого термина) 

  объект может содержать любое разумное число данных-свойств 

  набор  данных-свойств  определяется  при  описании  объекта  и  при 

выполнении  программы  изменяться  не  может,  могут  изменяться  лишь 

значения свойств 

  текущие значения свойств определяют текущее состояние объекта 

  для  хранения  значений  свойств  при  выполнении  программы 

необходима память (как для обычных переменных), и поэтому объекты 

программы потребляют оперативную память 

  свойства  могут  иметь  разные  типы:  простейшие  (целочисленные, 

символьные,  логические),  структурные  (строки,  массивы,  списки)  и 

даже объектные (этот очень важный случай рассматривается в разделе 

«Взаимодействие объектов: агрегация и композиция») 

  в  соответствии  с  принципом  инкапсуляции  элементы  данных 

рекомендуется  делать  недоступными  для  прямого  использования  за 

пределами объекта (закрытость данных) 

В качестве примеров свойств можно привести: 

объект  «Студент»:  фамилия,  имя,  дата  рождения,  место  проживания, 

группа, специальность, массив оценок; 

объект «Файл»: имя, размер, дата создания, тип; 

объект  «Окно»:  положение  на  экране,  размеры,  тип,  фон  заполнения, 

тип рамки, оформление заголовка; 

объект  «Автомобиль»:  стоимость,  тип,  марка,  мощность  двигателя, 

цвет и т.д.; 

объект «Окружность»: координаты центра, радиус, цвет. 

Относительно  связываемого  с  объектом  программного  кода 

необходимо отметить следующие моменты: 

программный  код  разбивается  на  отдельные  подпрограммы,  которые 

принято называть методами 

набор  методов  определяет  выполняемые  объектом  функции  и  тем 

самым реализует поведение объекта 

набор методов определяется при описании объекта и при выполнении 

программы уже не изменяется 

методы могут иметь ограничения по доступности: некоторые методы 

можно сделать недоступными (закрытыми) за пределами объекта, но 

всегда должен быть определен набор открытых методов, образующих 

внешний интерфейс объекта 

вызов  одного  из  открытых  методов  соответствует  запросу  услуги, 

реализуемой данным методом 

среди  методов  выделяют  один  или  несколько  специальных  методов-

конструкторов  и  иногда  –  один  метод-деструктор,  назначение 

которых рассматривается чуть дальше 

в  соответствии  с  принципом  инкапсуляции  для  доступа  извне  к 

закрытым данным могут вводиться специальные методы доступа  

Учитывая  огромную  важность  методов-конструкторов,  рассмотрим 

отдельно их назначение и особенности использования. 

Конструктор  отвечает  за  динамическое  создание  нового  объекта  при 

выполнении программы, которое включает в себя: 

  выделение  памяти,  необходимой  для  хранения  значений  свойств 

создаваемого  объекта  (совместно  с  операционной  системой  и  средой 

поддержки выполнения программ) 

  занесение  в  выделенную  область  начальных  значений  свойств 

создаваемого объекта 

Важно понимать, что пока объект не создан, он не может предоставлять 

никакие  услуги  и  поэтому  конструктор  должен  вызываться  раньше  всех 

остальных  методов.  Важность  конструктора  определяется  тем,  что  он 

гарантированно  создает  объект  с  какими-то  начальными  значениями