08 - Iekapsulēšana un Piekļuves Modifikatori

Iekapsulēšana ir klases iekšējās informācijas slēpšana un tās datu piekļuves un modificēšanas kontrole. Kas novērš kļūdas un padara kodu uzturamāku.

Problēma bez Iekapsulēšanas

public class Speletajs {
    public String vards;
    public int dzivibas;
    public int maxDzivibas;
}

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Speletajs speletajs = new Speletajs();
        speletajs.dzivibas = 100;
        speletajs.maxDzivibas = 100;
        
        // Kāds mierīgi var lauzt noteikumus
        speletajs.dzivibas = 500;      // Kādam var būt par daudz dzīvības
        speletajs.dzivibas = -50;      // Kādam negatīvā
        speletajs.vards = "";         // Kādam var būt tukšs vārds
    }
}

Bez aizsardzības, jebkurš var modificēt nederīgas vērtības!

Pieejas Modifikators

Javā ir atslēgvārdi, kas kontrolē, kam dota piekļuve klases dalībniekiem:

Modifikātors	Klase	Pakotne	Apakšklase	Pasaule
`public`	✓	✓	✓	✓
`protected`	✓	✓	✓	✗
(nekas)	✓	✓	✗	✗
`private`	✓	✗	✗	✗

Pagaidām koncentrējies uz:

public - Piekļuve visiem
private - Tikai šī klase var piekļūt

Īpašību privatizēšana

public class Speletajs {
    private String vards;
    private int dzivibas;
    private int maxDzivibas;
    
    public Player(String vards, int maxDzivibas) {
        this.name = vards;
        this.health = maxDzivibas;
        this.maxDzivibas = maxDzivibas;
    }
}

Tagad vairs pie īpašībām nevar piekļūt

Speletajs speletajs = new Speletajs("Alice", 100);
speletajs.veseliba = 500;  // ❌ Kļūda! veselība ir privāta

Dabūtāji un Nosacītāji

Lai piekļūtu privātām īpašībām, izveido getter un setter metodes:

public class Speletajs {
    private String vards;
    private int dzivibas;
    private int maxDzivibas;
    
    public Speletajs(String vards, int maxDzivibas) {
        this.vards = vards;
        this.dzivibas = maxDzivibas;
        this.maxDzivibas = maxDzivibas;
    }
    
    // Getter - atgriež vērtību
    public int dabutDzivibas() {
        return dzivibas;
    }
    
    // Setter - uzstāda vērtību ar pārbaudīšanu
    public void noteiktDzivibas(int dzivibas) {
        if (dzivibas < 0) {
            this.dzivibas = 0;
        } else if (dzivibas > maxDzivibas) {
            this.dzivibas = maxDzivibas;
        } else {
            this.dzivibas = dzivibas;
        }
    }
    
    public String dabutVardu() {
        return vards;
    }
    
    public int dabutMaxDzivibas() {
        return maxDzivibas;
    }
}

Tagad vari droši darboties ar objektu:

Speletajs speletajs = new Speletajs("Alice", 100);

speletajs.noteiktDzivibas(150);  // Automātiski būs 100
System.out.println(speletajs.dabutDzivibas());  // 100

speletajs.noteiktDzivibas(-20);  // Automātiski būs 0
System.out.println(speletajs.dabutDzivibas());  // 0

Dabūšanas un Nostādīšanas nosaukšana

Angļu valodā ar Java seko šādām konvencijām:

Dabūt: get + īpašības nosaukums (lieliem sākumburtiem)
Noteikt: set + īpašības nosaukums (lieliem sākumburtiem)
Vai kas ir: is + īpašības nosaukums (lieliem sākumburtiem)

private int health;
public int getHealth() { }
public void setHealth(int health) { }

private boolean alive;
public boolean isAlive() { }
public void setAlive(boolean alive) { }

private String name;
public String getName() { }
public void setName(String name) { }

Iekapsulēšanas Priekšrocības

1. Validācija

public class Prieksmets {
    private int izturiba;
    private int maxIzturiba;
    
    public void setIzturibu(int izturiba) {
        if (izturiba < 0) {
            this.izturiba = 0;
        } else if (izturiba > maxIzturiba) {
            this.izturiba = maxIzturiba;
        } else {
            this.izturiba = izturiba;
        }
    }
    
    public boolean irSalauzts() {
        return izturiba <= 0;
    }
}

2. Tikai-lasāmas Īpašības

Dažkārt var negribēt noteikt vērtību:

public class Nezvers {
    private String id;  // Nekad nebūtu jāmainās
    private int dzivibas;
    
    public Nezvers(String id, int dzivibas) {
        this.id = id;
        this.dzivibas = dzivibas;
    }
    
    // Tikai dabūtājs - nav noteicēju!
    public String getId() {
        return id;
    }
    
    public int getDzivibas() {
        return dzivibas;
    }
    
    public void setDzivibas(int dzivibas) {
        this.dzivibas = dzivibas;
    }
}

3. Aprēķinātās Īpašības

Dabūtājiem nav vajadzīgs tiešā veidā atgriezt laukumu:

public class Speletajs {
    private int dzivibas;
    private int maxDzivibas;
    
    public int getDzivibas() {
        return dzivibas;
    }
    
    // Aprēķināta īpašība
    public double getDzivibasProcentos() {
        return (dzivibas * 100.0) / maxDzivibas;
    }
    
    // Aprēķināta īpašība
    public boolean irMazDzivibas() {
        return getDzivibasProcentos() < 25;
    }
}

Praktiski Piemēri

Priekšmets ar Izturību

public class Riks {
    private String nosaukums;
    private int izturiba;
    private int maxIzturiba;
    private boolean salauzts;
    
    public Riks(String nosaukums, int maxIzturiba) {
        this.nosaukums = nosaukums;
        this.izturiba = maxIzturiba;
        this.maxIzturiba = maxIzturiba;
        this.salauzts = false;
    }
    
    public void izmanto() {
        if (salauzts) {
            System.out.println(nosaukums + " ir salauzts!");
            return;
        }
        
        salauzts--;
        System.out.println(nosaukums + " Izmantots. Izturība: " + izturiba);
        
        if (izturiba <= 0) {
            salauzts = true;
            System.out.println(nosaukums + " salūza!");
        }
    }
    
    public void remontet() {
        izturiba = maxIzturiba;
        salauzts = false;
        System.out.println(nosaukums + " tika saremontēts!");
    }
    
    // Dabūtājs
    public String getNosaukums() {
        return nosaukums;
    }
    
    public int getIzturiba() {
        return izturiba;
    }
    
    public boolean irSalauzts() {
        return salauzts;
    }
    
    public double getIzturibasProcentu() {
        return (izturiba * 100.0) / maxIzturiba;
    }
}

Bankas konta piemērs

public class SpeletajaMaks {
    private int zelts;
    private int sudrabs;
    
    public SpeletajaMaks() {
        this.zelts = 0;
        this.sudrabs = 0;
    }
    
    public void addZelts(int daudzums) {
        if (daudzums > 0) {
            zelts += daudzums;
            System.out.println("Pieskaitīja " + daudzums + " zeltu");
        }
    }
    
    public boolean spendZelts(int daudzums) {
        if (daudzums > zelts) {
            System.out.println("Nepietiek zelta!");
            return false;
        }
        
        zelts -= daudzums;
        System.out.println("Iztērēts " + daudzums + " zelta");
        return true;
    }
    
    public int getZelts() {
        return zelts;
    }
    
    public int getKopejoVertibu() {
        // 1 zelts = 100 sudrabi
        return zelts * 100 + sudrabs;
    }
}

Aizsargāta Bloku Sistēma

public class AizsargatsBloks {
    private int x, y, z;
    private String tips;
    private String ipasnieks;
    private boolean slegts;
    
    public AizsargatsBloks(int x, int y, int z, String tips, String ipasnieks) {
        this.x = x;
        this.y = y;
        this.z = z;
        this.tips = tips;
        this.ipasnieks = ipasnieks;
        this.slegts = true;
    }
    
    public boolean varSagraut(String speletajaVards) {
        if (!slegts) {
            return true;
        }
        
        return speletajaVards.equals(ipasnieks);
    }
    
    public void atslegt(String speletajaVards) {
        if (speletajaVards.equals(ipasnieks)) {
            slegts = false;
            System.out.println("Bloks aslēgts");
        } else {
            System.out.println("Tev nepieder šis bloks!");
        }
    }
    
    // Tikai dabūs datus - Pozīcijai un īpašniekam nebūtu jāmainās
    public int getX() {
        return x;
    }
    
    public int getY() {
        return y;
    }
    
    public int getZ() {
        return z;
    }
    
    public String getIpasnieks() {
        return owner;
    }
    
    public boolean irSlegts() {
        return slegts;
    }
}

Kad lietot Privāto un Publisko

Vispārīgie Noteikumi

Viedo Privātu pirmajā vietā! Padari lietas publiskas tikai tad, ja tām ir nepieciešams piekļūt no ārpuses.

Privāti:

Iekšējie dati (dzivibas, pozīcija, inventārs)
Palīgmetodes, ko izmanto tikai klasē
Viss, kas jāpārbauda un jāapstiprina

Publiskas:

Metodes, kas nosaka klases uzvedību
Konstruktori
Metodes, kas jāizsauc citām klasēm

public class Piemers {
    // Privāts - iekšējie dati
    private int ieksejaisSkaititajs;
    private String slepenaAtslega;
    
    // Publisks - daļa no interfeisa
    public void daritKautKo() {
        // Izmanto privāto palīdzētāja metodi
        apstiprinatDatus();
    }
    
    // Privāts - iekšējais palīdzētājs
    private void apstiprinatDatus() {
        // ...
    }
}

Atslēgvārds `final`

final nozīmē, ka variable vairs nevar nomainīt pēc iestatīšanas:

public class Speletajs {
    private final String id;  // Nevar mainīt pēc izveides
    private String vards;      // Var mainīt
    private int dzivibas;       // Var mainīt
    
    public Speletajs(String id, String vards) {
        this.id = id;
        this.vards = vards;
    }
    
    public String getId() {
        return id;
    }
    
    // Nevar setId() - tam jau ir fināla vērtība!
    
    public String getVards() {
        return vards;
    }
    
    public void setVards(String vards) {
        this.vards = vards;
    }
}

Atslēgvārds `static`

Static Dalībnieki (Members)

Klase var definēt divus tipa dalībniekus:

Instances dalībnieki — pieder katram objektam (katrai instancei ir sava kopija).
Statiski dalībnieki — pieder klasei (viena kopija izdalīta visam tipam).

Vienkāršāk sakot: instances dalībnieki pieder objektiem; statiski dalībnieki pieder pašai klasei un dalās ar visiem objektiem tajā tipā.

Deklarācija

    /* (pieejas modifikātors) */ static ... memberName;

Piemērs

class Data {
    public int x; // Instances dalībnieks
    public static int y = 1000; // Static dalībnieks

    // Instanced member:
    // var piekļut abiem - statiskiem un ne statiskiem dalībniekiem
    public void foo() {
        x = 100; // OK - tas pats, kas this.x = 100;
        y = 100; // OK - tas pats, kas Data.y = 200;
    }

    // Static member:
    // nevar piekļūt ne-static mainīgajiem
    public static void bar() {
        x = 100; // Kļūda: ne-static mainīgais x nevar būt piesaukts no static konteksta
        y = 100; // OK
    }
}

static dalībnieku piekļūšana

Data data = new Data();
data.x = 1000; // OK

data.y = 1000; // OK-ish - nav ieteikts; labāk lietot Data.y
Data.y = 1000; // OK - labākā prakse

Data.x = 1000; // Kļūda: nevar piekļūt instances mainīgajam iekš static konteksta

Static laukums pārstāv datu dalībniekus, kas pieder klases tipam, nevis objektam. Static laukumi arī tiek glabāti specifiskā atmiņas lokācijā ar kuru dalās starp visām objektu instancēm, kas tiek izveidotas.

Tas tiek deklarēts sekojoši:

/* (pieejas modifikātors) (pēc izvēles) */ static /* final/volatile (pēc izvēles) */ fieldName;

Paņemsism to pašu Datu klases piemēru un pievienosim šo konstruktoru:

public Data() {
    y++; // atceries tas ir tas pats, kas Data.y++;
}

// Katrai Datu instancei būs privāta instancētā dalībnieka x kopija
// Lai gan tā norādīs uz to pašu lokāciju atmiņā y dalībniekam
Data d1 = new Data(); // y = 1001
d1.x = 5;
Data d2 = new Data(); // y = 1002
d2.x = 25;
Data d3 = new Data(); // y = 1003
// ... un tā tālāk

Static Metodes

Static metodes pamatā pārstāv noteiktas klases tipa funkcijas dalībnieku

Funkcija no Datu klases dalībnieka (instances metode) foo un (static metode) bar

Iespējams piekļūt metodēm ar:

Data d1 = new Data();

d1.foo(); // Instanced method: Piekļūst tikai ar objektu

Data.bar(); // Static method: Piekļūst bez objekta

Static Inicializators (Initializer)

Izmanto static initializer bloku, lai palaistu inicializācijas loģiku, kad pirmo reizi ielādē klasi:

class OtherData {
    private static int a = 12;
    private static int b;
    private static String msg;

    static {
        msg = "Initialization..."
        System.out.println(msg);
        b = 4;
        // ... sarežģīta inicializācija, kas nav izpildāma vienā izteiksmē
    }
}

Praktiskie Vingrinājumi

Izveido BankasKonts Klasi:
- Privātās īpašības: kontaNumurs, atlikums
- Konstruktors, lai iestatītu konta numuru
- Metodes: depozet(), iznemt(), getAtlikumu()
- Validācija: nevar izņemt vairāk par atlikumu
- Konta numuram jābūt tikai lasāmam
Izveido Durvis Klasi:
- Privātās īpašības: irSlegts, atslegasKods
- Konstruktors, lai iestatītu atslēgas kodu
- Metodes: aizslegt(), atslegt(String kods), irSlegts()
- Atslegt() darbojas tikai ar pareizu kodu
- Kodam jābūt privātam (neatklājiet to!)
Izveido PlayerStats Klasi
- Privātās īpašības: spēks, aizsardzība, ātrums
- Konstruktors, lai iestatītu visu statistiku
- Dabūtāji visai statistikai
- Metode: getSpekaLimeni(), kas atgriež spēku + aizsardzību + ātrumu
- Statistika nedrīkst būt negatīva vai lielāka par 100
Pārveidojiet klasi: Paņem vienu no iepriekšējās nodarbības klasēm un pievieno kārtīgu iekapsulējumu:
- Pārveido visas īpašības par privātām
- Pievieno attiecīgos dabūtājus un nosacītājus
- Pievieno pārbaudes, kur tās nepieciešamas