封装与不变量
隐藏内部状态，公开安全的操作，并确保类不变量始终成立（例如余额非负、数值处于有效范围内）。
封装与不变量 是 CoddyKit 上的免费 C# Academy 课时。 这是第 3 节课，共 3 节。 你可以在下方免费阅读本课时的完整内容 — 然后在浏览器中使用内置代码编辑器和全天候 AI 导师进行实践。 这是 C# Academy 学习路径的一部分，你的进度在网页和 CoddyKit 应用中同步。 C# Academy 课程共包含 3 节课。
封装概览
目标：保护对象的状态。
- 封装：隐藏 fields，公开安全的 APIs
- 不变量：始终为真的规则
- 在构造函数、setter 和方法中进行验证
只读接口
将 fields 保持为私有。向调用方提供只读属性和安全的操作。
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);
}
}
构造函数保护
构造函数设置必需的状态。防止无效输入，使对象从一开始就保持有效。
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);
}
}
}
实际应用中的不变量
定义一个不变量（例如，余额 ≥ 0），并在 setter 和方法中强制执行。
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);
}
}
保护集合
不要直接公开内部列表或数组。返回副本（或只读视图）以保护不变量。
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);
}
}
封装提示
检查清单：
- 私有 fields；公共 properties/方法。
- 在构造函数/setter 中进行验证。
- 每次调用后都保持不变量为真。
- 不要泄露内部集合。
封装原则
回顾
回顾：使用私有 fields 和经过验证的 APIs 进行封装。定义一个不变量，并在构造函数、setter 和方法中强制执行。绝不要泄露内部集合。
常见问题解答
「封装与不变量」课时是免费的吗？
是的 — 「封装与不变量」的完整文本可在网页上免费阅读。要进行交互式练习（内置代码编辑器和全天候 AI 导师）并解锁 C# Academy 课程的其余内容，请升级到 CoddyKit PRO。 C# Academy 课程共包含 3 节课。
「封装与不变量」这节课中我会学到什么？
隐藏内部状态，公开安全的操作，并确保类不变量始终成立（例如余额非负、数值处于有效范围内）。 你通过在浏览器中直接运行的动手代码来练习 C# Academy，全天候 AI 导师会在你学习这节课的过程中回答你的问题。
学习 C# Academy 需要有经验吗？
无需任何先前经验。CoddyKit 上的 C# Academy 课程适合初学者到高级学习者，你可以从这里开始或从头开始，按照自己的节奏学习。 这是第 3 节课，共 3 节。
「封装与不变量」课时需要多长时间？
大多数 CoddyKit 课程大约需要 5–10 分钟。每节课都很精短且互动，所以你能稳步进步，并在网页和应用中从离开的地方继续。
我能在这节 C# Academy 课中编写并运行代码吗？
能。每节 C# Academy 课都包含内置代码编辑器，你可以在浏览器中直接编写并运行真实代码，并获得即时 AI 反馈 — 无需本地设置。
此课程中的所有课时
- 字段、自动属性与对象初始化器
- 构造函数与静态成员
- 封装与不变量