Lekce 10 - Gettery a settery v Javě

V minulé lekci, Statika, jsme si vysvětlili statiku. Dnes se v tutoriálu podíváme na tzv. gettery a settery.

Gettery a settery

Velmi často se nám stává, že chceme mít kontrolu nad změnami nějakého atributu objektu zvenčí. Budeme chtít atribut nastavit jako read-only nebo reagovat na jeho změny. Založme si nový projekt (název GetSet) a vytvořme následující třídu Student, která bude reprezentovat studenta v nějakém informačním systému.

class Student {
    public String jmeno;
    public boolean muz;
    public int vek;
    public boolean plnolety;

    public Student(String jmeno, boolean muz, int vek) {
        this.jmeno = jmeno;
        this.muz = muz;
        this.vek = vek;
        plnolety = true;
        if (vek < 18) {
            plnolety = false;
        }
    }

    @Override
    public String toString() {
        String jsemPlnolety = "jsem";
        if (!plnolety) {
            jsemPlnolety = "nejsem";
        }
        String pohlavi = "muž";
        if (!muz) {
            pohlavi = "žena";
        }
        return String.format("Jsem %s, %s. Je mi %d let a %s plnoletý.", jmeno, pohlavi, vek, jsemPlnolety);
    }

}

Třída je velmi jednoduchá, student se nějak jmenuje, je nějakého pohlaví a má určitý věk. Podle tohoto věku se nastavuje atribut plnolety pro pohodlnější vyhodnocování plnoletosti na různých místech systému. K uložení pohlaví používáme hodnotu boolean, zda je student muž. Konstruktor dle věku určí, zda je student plnoletý. Metoda toString() je navržena pro potřeby tutoriálu tak, aby nám vypsala všechny informace. V reálu by vrátila pravděpodobně jen jméno studenta. Pomocí konstruktoru si nějakého studenta vytvořme:

{JAVA_OOP}

class Student {
    public String jmeno;
    public boolean muz;
    public int vek;
    public boolean plnolety;

    public Student(String jmeno, boolean muz, int vek) {
        this.jmeno = jmeno;
        this.muz = muz;
        this.vek = vek;
        plnolety = true;
        if (vek < 18) {
            plnolety = false;
        }
    }

    @Override
    public String toString() {
        String jsemPlnolety = "jsem";
        if (!plnolety) {
            jsemPlnolety = "nejsem";
        }
        String pohlavi = "muž";
        if (!muz) {
            pohlavi = "žena";
        }
        return String.format("Jsem %s, %s. Je mi %d let a %s plnoletý.", jmeno, pohlavi, vek, jsemPlnolety);
    }

}

{JAVA_MAIN_BLOCK}
Student s = new Student("Pavel Hora", true, 20);
System.out.println(s);
{/JAVA_MAIN_BLOCK}
{/JAVA_OOP}

Výstup:

Konzolová aplikace
Jsem Pavel Hora, muž. Je mi 20 let a jsem plnoletý.

Vše vypadá hezky, ale atributy jsou přístupné jak ke čtení, tak k zápisu. Objekt tedy můžeme rozbít například takto (hovoříme o nekonzistentním vnitřním stavu):

{JAVA_OOP}

class Student {
    public String jmeno;
    public boolean muz;
    public int vek;
    public boolean plnolety;

    public Student(String jmeno, boolean muz, int vek) {
        this.jmeno = jmeno;
        this.muz = muz;
        this.vek = vek;
        plnolety = true;
        if (vek < 18) {
            plnolety = false;
        }
    }

    @Override
    public String toString() {
        String jsemPlnolety = "jsem";
        if (!plnolety) {
            jsemPlnolety = "nejsem";
        }
        String pohlavi = "muž";
        if (!muz) {
            pohlavi = "žena";
        }
        return String.format("Jsem %s, %s. Je mi %d let a %s plnoletý.", jmeno, pohlavi, vek, jsemPlnolety);
    }

}

{JAVA_MAIN_BLOCK}
Student s = new Student("Pavel Hora", true, 20);
s.vek = 15;
s.muz = false;
System.out.println(s);
{/JAVA_MAIN_BLOCK}
{/JAVA_OOP}

Výstup:

Konzolová aplikace
Jsem Pavel Hora, žena. Je mi 15 let a jsem plnoletý.

Určitě musíme ošetřit, aby se plnoletost obnovila při změně věku. Když se zamyslíme nad ostatními atributy, není nejmenší důvod, abychom taktéž umožňovali modifikovat pohlaví. Bylo by však zároveň vhodné je vystavit ke čtení, nemůžeme je tedy pouze nastavit jako private. V dřívějších dílech seriálu jsme k tomuto účelu používaly metody, které sloužily ke čtení privátních atributů. Jejich název jsme volili jako vratVek() a podobně. V Javě se všechny atributy, se kterými se má pracovat zvenčí, označují jako privátní a pro přístup k nim se definují právě podobné metody. K jejich pojmenování se ustálilo getNazevAtributu() pro čtení a setNazevAtributu() pro zápis. Pokud je atribut typu boolean, jmenuje se getter isNazevAtributu(). Třída by nově vypadala např. takto:

class Student {
    private String jmeno;
    private boolean muz;
    private int vek;
    private boolean plnolety;

    public Student(String jmeno, boolean pohlavi, int vek) {
        this.jmeno = jmeno;
        this.muz = pohlavi;
        setVek(vek);
    }

    public String getJmeno() {
        return jmeno;
    }

    public void setJmeno(String jmeno) {
        this.jmeno = jmeno;
    }

    public boolean isMuz() {
        return muz;
        }

    public int getVek() {
        return vek;
    }

    public void setVek(int vek) {
        this.vek = vek;
        // přehodnocení plnoletosti
        plnolety = true;
        if (vek < 18) {
            plnolety = false;
        }
    }

    public boolean isPlnolety() {
        return plnolety;
    }

    @Override
    public String toString() {
        String jsemPlnolety = "jsem";
        if (!plnolety) {
            jsemPlnolety = "nejsem";
        }
        String pohlavi = "muž";
        if (!muz) {
            pohlavi = "žena";
        }
        return String.format("Jsem %s, %s. Je mi %d let a %s plnoletý.", jmeno, pohlavi, vek, jsemPlnolety);
    }

}

Metody, co hodnoty jen vracejí, jsou velmi jednoduché. Nastavení věku má již nějakou vnitřní logiku, při jeho změně musíme totiž přehodnotit atribut plnolety. Zajistili jsme, že se do proměnných nedá zapisovat jinak, než my chceme. Máme tedy pod kontrolou všechny změny atributů a dokážeme na ně reagovat. Nemůže se stát, že by nám někdo vnitřní stav nekontrolovaně měnil a rozbil. Všimněte si i změny v konstruktoru, kde se nastavuje věk metodou setVek().

Metodám k navrácení hodnoty se říká gettery a metodám pro zápis settery. Pro editaci ostatních atributů bychom udělali jednu metodu EditujStudenta, která by byla podobná konstruktoru.

Otázkou je, jaká je nyní výhoda toho, že je atribut jmeno privátní, když do něj jde zapisovat a lze z něj i číst. Vždyť máme v kódu zbytečně 2 metody, které tam zabírají místo a ještě je to pomalé?

Opravdu jsme to napsali správně, nebo alespoň tak, jak se to běžně dělá. Java před kompilací provádí četné optimalizace a pokud jsou metody tak jednoduché, že pouze vrací hodnotu nebo ji nastavují, metoda se zkompiluje jako přímý přístup do paměti. Jsou tedy stejně rychlé, jako kdybychom pracovali s veřejným atributem (za předpokladu, že setter nebo setter nemá nějakou další logiku).

IDE (NetBeans) dokáže gettery a settery automaticky generovat, nemusíme je tedy otrocky opisovat. Stačí na privátní proměnnou kliknout pravým tlačítkem a zvolit Refactor -> Encapsulate fields.

V dalším dialogu si zaškrtneme, ke kterým atributům chceme vygenerovat gettery a ke kterým settery. My nebudeme chtít zpřístupnit pro zápis atribut plnolety a pohlavi. Atribut plnolety půjde změnit jen tak, že změníme věk studenta. Pohlaví nedává smysl měnit vůbec (pokud by to bylo opravdu někdy potřeba, byla by k tomu nějaká speciální metoda, aby se vyloučila změna chybou v kódu). Dialog potvrdíme.

Optimalizace před kompilací odstranila rychlostní problém, který by jinak zbytečné volání metod způsobovalo. I zbytečné psaní metod jsme vykompenzovali jejich automatickým generováním. Otázkou zůstává, v čem je psaní metod oproti atributům výhodnější.

Hlavním důvodem je určitá standardizace. Nemusíme přemýšlet nad tím, jestli je daná vlastnost objektu řešena přes getter nebo atribut, na instanci jednoduše vždy voláme metodu začínající get (případně is) pokud chceme vlastnost instance číst, případně metodu začínající set, pokud ji chceme změnit.

Další výhodou je, že když se v budoucnu rozhodneme, že nějaký atribut chceme udělat read-only, jednoduše smažeme setter. Nemusíme vytvářet getter a měnit viditelnost atributu, což by změnilo rozhraní třídy a rozbilo existující kód, který by ji používal.

Gettery a settery tedy budeme odteď používat u všech atributů, které mají být zvenčí přístupné. V našich třídách se téměř nebudou vyskytovat atributy s viditelností public.

Zkusme si nyní ještě spustit kód, který předtím rozbil interní stav objektu:

{JAVA_OOP}

class Student {
    private String jmeno;
    private boolean muz;
    private int vek;
    private boolean plnolety;

    public Student(String jmeno, boolean pohlavi, int vek) {
        this.jmeno = jmeno;
        this.muz = pohlavi;
        setVek(vek);
    }

    public String getJmeno() {
        return jmeno;
    }

    public void setJmeno(String jmeno) {
        this.jmeno = jmeno;
    }

    public boolean isMuz() {
        return muz;
        }

    public int getVek() {
        return vek;
    }

    public void setVek(int vek) {
        this.vek = vek;
        // přehodnocení plnoletosti
        plnolety = true;
        if (vek < 18) {
            plnolety = false;
        }
    }

    public boolean isPlnolety() {
        return plnolety;
    }

    @Override
    public String toString() {
        String jsemPlnolety = "jsem";
        if (!plnolety) {
            jsemPlnolety = "nejsem";
        }
        String pohlavi = "muž";
        if (!muz) {
            pohlavi = "žena";
        }
        return String.format("Jsem %s, %s. Je mi %d let a %s plnoletý.", jmeno, pohlavi, vek, jsemPlnolety);
    }

}

{JAVA_MAIN_BLOCK}
Student s = new Student("Pavel Hora", true, 20);
s.setVek(15);
// s.setMuz(false); // Tento řádek musíme zakomentovat, jelikož se pohlaví již nedá zvenčí změnit
System.out.println(s);
{/JAVA_MAIN_BLOCK}
{/JAVA_OOP}

Výstup je již v pořádku:

Konzolová aplikace
Jsem Pavel Hora, muž. Je mi 15 let a nejsem plnoletý.

V příští lekci, ArrayList v Javě, si představíme kolekci ArrayList, která je mnohem chytřejší než pole a ve které nejsme omezeni počtem prvků.