مبدأ التغليف في جافا

مفهوم التغليف

التغليف: يعني Encapsulation في اللغة الإنجليزية. و هو عبارة عن أسلوب يمكن اتباعه لإخفاء البيانات الأساسية في الكلاس, أي لإخفاء الخصائص الموجودة فيه ( Global Variables ) , و جعل الكلاسات الأخرى قادرة على التعامل مع هذه الخصائص فقط من خلال دوال يقوم بإنشائها المبرمج الأساسي للكلاس.

الأسلوب المتبع في عملية التغليف

بما أن فكرة التغليف الأساسية هي إخفاء البيانات من جهة و إتاحة التعامل معها من جهة أخرى.
أول ما يجب أن يخطر في بالك هو أنه يجب تعريف جميع الخصائص ( أي المتغيرات التي ستحفظ البيانات ) الموجودة في الكلاس كـ private. لأن تعريف الخصائص كـ private يعني أنه يمكن الوصول إليهم فقط من داخل الكلاس الموجودين فيه.
ثاني شيىء عليك التفكير فيه هو إيجاد طريقة للوصول إلى هذه الخصائص من الخارج. لذلك عليك تجهيز دوال نوعها public للتعامل مع هذه الخصائص, لأن الدوال التي نوعها public يمكن الوصول إليهم من أي مكان.
إذاً لتحقيق مبدأ التغليف, عليك تعريف الخصائص كـ private و تعريف الدوال التي تستخدم للوصول إليهم كـ public.

مفهوم دوال الـ setter و الـ getter

عند التعامل مع أي متغير ( أو خاصية ) فعندك خيارين و هما إما إعطاءه قيمة جديدة و إما الحصول على القيمة الموجودة فيه. و بما أنه يجب بناء دوال للتعامل مع كل خاصية من الخصائص الموجودة في الكلاس, ينصح بإعتماد أسماء متعارف عليها كالتالي:

1. إبدأ إسم كل دالة الهدف منها إعطاء قيمة للخاصية بالكلمة set ثم إسم الخاصية.

2. إبدأ إسم كل دالة الهدف منها الحصول على قيمة الخاصية بالكلمة get ثم إسم الخاصية.

أمثلة شاملة

الآن سنقوم بإنشاء كلاس إسمه Employee و فكرته تخزين معلومات الموظفين مثل الإسم name, الراتب salary, العمر age.
بعدها سنقوم بتجربة الكلاس Employee في الكلاس Main.

المثال الأول

•هنا لم نطبق مبدأ التغليف.

Employee.java

package employee;
public class Employee {
// يملك 3 خصائص Employee الكلاس
String name; // لأنه عبارة عن نص String الإسم نوعه
int age; // لأنه عبارة عن رقم int العمر نوعه
double salary; // لأنه عبارة عن رقم كبير يمكن أن يحتوي على فاصلة double الراتب نوعه
}

Main.java

package employee;
public class Main {
public static void main(String[] args) {
// Employee من الكلاس e هنا قمنا بإنشاء الكائن
Employee e = new Employee();
// e هنا قمنا بوضع قيم لخصائص الكائن
e.name = "Mhamad";
e.age = 21;
e.salary = 1500000;
// e هنا قمنا بعرض قيم خصائص الكائن
System.out.println("Name: " +e.name);
System.out.println("Age: " +e.age);
System.out.println("Salary: " +e.salary);
    }
}

•سنحصل على النتيجة التالية عند التشغيل.

Name: Mhamad
Age: 21
Salary: 1500000.0

الآن سنقوم بتعريف الخصائص كـ private و سنقوم بتعريف دوال نوعها public للتعامل مع هذه الخصائص.

المثال الثاني

•هنا قمنا بتطبيق مبدأ التغليف.

Employee.java

package employee;
public class Employee {
// private الآن قمنا بتعريف الخصائص كـ
private String name;
private int age;
private double salary;
public String getName() { // name هذه الدالة ترجع قيمة المخزنة الخاصية
return name;
}
public int getAge() { // age هذه الدالة ترجع قيمة المخزنة الخاصية
return age;
}
public double getSalary() { // salary هذه الدالة ترجع قيمة المخزنة الخاصية
return salary;
}
public void setName(String n) { // name هذه الدالة نعطيها إسم فتقوم بوضعه للخاصية
name = n;
}
public void setAge(int a) { // age هذه الدالة نعطيها رقم فتقوم بوضعه للخاصية
age = a;
}
public void setSalary(double s) { // salary هذه الدالة نعطيها رقم فتقوم بوضعه للخاصية
salary = s;
     }
}

Main.java

package employee;
public class Main {
public static void main(String[] args) {
// Employee من الكلاس e هنا قمنا بإنشاء الكائن
Employee e = new Employee();
// Setter من خلال دوال الـ e هنا قمنا بوضع قيم لخصائص الكائن
e.setName("Mhamad");
e.setAge(21);
e.setSalary(1500000);
// Getter من خلال دوال الـ e هنا قمنا بعرض قيم خصائص الكائن
System.out.println("Name: " +e.getName());
System.out.println("Age: " +e.getAge());
System.out.println("Salary: " +e.getSalary());
     }
}

•سنحصل على النتيجة التالية عند التشغيل.

Name: Mhamad
Age: 21
Salary: 1500000.0

من فوائد التغليف أيضاً أنه يتيح لك وضع شروط لتخزين البيانات, كما أنه يتيح لك الحصول على البيانات بالطريقة التي تريدها.
الآن سنقوم بإضافة بعض التعديلات على دوال الـ Setter و الـ Getter.

المثال الثالث

•هنا قمنا بتطبيق مبدأ التغليف مع وضع بعض القيود عند إدخال البيانات, و إضافة بعض التعديلات عند جلب البيانات.
•قمنا بتعليم الشروط و التعديلات الجديدة باللون الرمادي.

Employee.java

package employee;
public class Employee {
private String name;
private int age;
private double salary;
public String getName() { // مع إظهار جملة صغيرة قبلها name هذه الدالة ترجع قيمة الخاصية
return "Name: " +name;
}
public int getAge() {
return age;
}
public double getSalary() {
return salary;
}
public void setName(String n) { // بشرط أن يكون الإسم أكبر من 3 أحرف name هذه الدالة نعطيها رقم فتقوم بوضعه للخاصية
if (n.length() < 3) {
System.out.println("Name is too short, name can't be less then 3 characters!");
}
else {
name = n;
}
}
public void setAge(int a) { // age هذه الدالة نعطيها رقم فتقوم بوضعه للخاصية
age = a;
}
public void setSalary(double s) { // salary هذه الدالة نعطيها رقم فتقوم بوضعه للخاصية
salary = s;
    }
}

Main.java

package employee;
public class Main {
public static void main(String[] args) {
Employee e = new Employee();
e.setName("dj"); // لن يقبله لأنه أصغر من حرفين
e.setAge(21);
e.setSalary(1500000);
System.out.println(e.getName());
System.out.println("Age: " +e.getAge());
System.out.println("Salary: " +e.getSalary());
    }
}

•سنحصل على النتيجة التالية عند التشغيل.

Name is too short, name can't be less then 3 characters!
Name: null
Age: 21
Salary: 1500000.0

•لاحظ أنه لم يقبل الإسم الذي أدخلناه له لأنه أصغر من ثلاثة أحرف, لذلك طبع الرسالة التي قمنا بتجهيزها في حال تم إدخال قيمة أصغر من ثلاثة أحرف, كما أنه لم يضع الإسم الذي قمنا بإدخاله في الخاصية name لأنه كما نلاحظ أن الدالة getName() قامت بإرجاع القيمة null

فوائد التغليف

1. يمكنه جعل الأشياء الموجودة في الكلاس قابلة للقراءة أو للكتابة من قبل الكلاسات الخارجية.

2. يسمح للكلاس بوضع شروط أثناء تخزين البيانات.

3. التغليف يساعد أيضاً في جعل البرنامج قابل للتطوير من مبرمجين آخرين بدون حاجة هؤلاء المبرمجين إلى معرفة تفاصيل الكود الأساسي في البرنامج.