カプセル化と不変条件
内部状態を隠し、安全な操作だけを公開して、クラスの不変条件（残高が負でない、値が有効範囲内であるなど）を維持します。
「カプセル化と不変条件」はCoddyKit上の無料C# Academyレッスンです。 これはレッスン3/3です。 下記で完全なレッスンを無料で読むことができます。その後、ブラウザ内の組み込みコードエディタと24時間対応のAIチューターでハンズオン演習できます。 これはC# Academy学習パスの一部であり、ウェブとCoddyKitアプリ全体で進捗が同期されます。 C# Academyコースには全3レッスンが含まれています。
カプセル化の概要
目標：オブジェクトの状態を保護します。
- カプセル化：フィールドを隠し、安全な API を公開します
- 不変条件：常に真となるルールです
- コンストラクター、セッター、メソッドで検証します
読み取り専用の公開範囲
フィールドはprivateに保ちます。呼び出し元には読み取り専用のプロパティと安全な操作を提供します。
using System;
// Expose read-only view; mutate via methods only
public class Counter
{
private int _value; // hidden state
public int Value // read-only to callers
{
get { return _value; }
private set { _value = value; } // keep setter private
}
public void Increment()
{
Value = Value + 1;
}
}
public class Program
{
public static void Main(string[] args)
{
Counter c = new Counter();
c.Increment();
c.Increment();
Console.WriteLine("Value = " + c.Value);
}
}
コンストラクターでのガード
コンストラクターで必須の状態を設定します。無効な入力を防ぎ、最初から有効なオブジェクトを保ちます。
using System;
// Enforce rules early (constructor guard)
public class User
{
public string Name { get; private set; }
public int Age { get; private set; }
public User(string name, int age)
{
if (string.IsNullOrEmpty(name)) throw new ArgumentException("name");
if (age < 0) throw new ArgumentOutOfRangeException("age");
Name = name;
Age = age;
}
}
public class Program
{
public static void Main(string[] args)
{
try
{
User u = new User("Ada", 28);
Console.WriteLine(u.Name + " (" + u.Age + ")");
}
catch (Exception ex)
{
Console.WriteLine("Error: " + ex.Message);
}
}
}
実際の不変条件
不変条件（例：Balance ≥ 0）を定義し、セッターとメソッドでそれを守ります。
using System;
// Invariant: Balance >= 0 at all times
public class BankAccount
{
private decimal _balance;
public decimal Balance
{
get { return _balance; }
private set
{
if (value < 0) throw new InvalidOperationException("Balance would be negative");
_balance = value;
}
}
public BankAccount(decimal opening)
{
if (opening < 0) throw new ArgumentOutOfRangeException("opening");
_balance = opening;
}
public void Deposit(decimal amount)
{
if (amount <= 0) throw new ArgumentOutOfRangeException("amount");
Balance = Balance + amount;
}
public bool TryWithdraw(decimal amount)
{
if (amount <= 0) return false;
if (Balance - amount < 0) return false;
Balance = Balance - amount;
return true;
}
}
public class Program
{
public static void Main(string[] args)
{
BankAccount a = new BankAccount(50m);
a.Deposit(20m);
bool ok = a.TryWithdraw(100m); // fails, invariant protected
Console.WriteLine("ok=" + ok + " balance=" + a.Balance);
}
}
コレクションの保護
内部のリストや配列を直接公開しないでください。不変条件を保護するために、コピー（または読み取り専用ビュー）を返します。
using System;
using System.Collections.Generic;
public class Tags
{
private readonly List<string> _items = new List<string>();
public void Add(string tag)
{
if (string.IsNullOrWhiteSpace(tag)) return;
_items.Add(tag.Trim());
}
// Expose a copy so callers cannot mutate internal list
public List<string> GetAllCopy()
{
return new List<string>(_items);
}
}
public class Program
{
public static void Main(string[] args)
{
Tags t = new Tags();
t.Add(" apple ");
t.Add("banana");
List<string> view = t.GetAllCopy();
view.Add("hacker"); // modifies the copy only
Console.WriteLine("copy count=" + view.Count);
Console.WriteLine("original count=" + t.GetAllCopy().Count);
}
}
カプセル化のヒント
チェックリスト：
- フィールドは private、プロパティとメソッドは public にします。
- コンストラクターとセッターで検証します。
- すべての呼び出しの後で不変条件が保たれるようにします。
- 内部のコレクションを漏洩させないでください。
カプセル化の原則
まとめ
まとめ：private フィールドと検証済みの API でカプセル化します。不変条件を定義し、コンストラクター、セッター、メソッドでそれを守ります。内部のコレクションを決して漏洩させないでください。
よくある質問
「カプセル化と不変条件」レッスンは無料ですか？
はい。「カプセル化と不変条件」の完全なテキストはこのウェブで無料で読めます。インタラクティブに演習し（組み込みコードエディタと24時間対応のAIチューター）、C# Academyコースの残りをアンロックするには、CoddyKit PROにアップグレードしてください。 C# Academyコースには全3レッスンが含まれています。
「カプセル化と不変条件」で何を学びますか？
内部状態を隠し、安全な操作だけを公開して、クラスの不変条件（残高が負でない、値が有効範囲内であるなど）を維持します。 ブラウザで直接実行するハンズオンコードでC# Academyを演習し、24時間対応のAIチューターがレッスンを進める中での質問に答えます。
C# Academyを始めるのに経験は必要ですか？
事前経験は必要ありません。CoddyKitのC# Academyは初級者から上級者向けに構成されているため、ここから始めるか最初から始めて、自分のペースで進むことができます。 これはレッスン3/3です。
「カプセル化と不変条件」レッスンにはどのくらい時間がかかりますか？
ほとんどのCoddyKitレッスンは約5～10分かかります。各レッスンはコンパクトでインタラクティブなので、着実に進歩し、ウェブとアプリ全体で正確に前回の場所から再開できます。
このC# Academyレッスンでコードを書いて実行できますか？
はい。すべてのC# Academyレッスンに組み込みコードエディタが含まれているため、ブラウザでリアルコードを書いて実行し、即座のAIフィードバックを取得できます。ローカル設定は不要です。