שאלת מבחן בתכנות מונחה עצמים - אוניברסיטת בר-אילן 2024 - מחלקות

נתונות מחלקות הבאות: ```java public class A { private int x; public A(int x) { this.x = x; } public int getX() { return x; } public void setX(int x) { this.x = x; } } public class B { private A a; public B(A a) { this.a = a; } public A get() { return a; } public void set(A a) { this.a = a; } } ``` משה, סטודנט בקורס תכנות מונחה עצמים, רוצה להפוך את המחלקה B ל-immutable, ומציע לעשות את זה בדרך הבאה: ```java public class A implements Cloneable { private int x; public A(int x) { this.x = x; } public int getX() { return x; } public void setX(int x) { this.x = x; } public A clone() throws CloneNotSupportedException { return (A)(super.clone()); } } public final class ImmB { private final A a; public ImmB(A a) { this.a = a; } public A get() throws CloneNotSupportedException { return (A)(a.clone()); } public ImmB set(A a) { return new ImmB(a); } } ``` האם הפתרון של משה נכון? א. כן ב. לא ג. בבנאי לא מופעל clone

רמז: חשבו מה קורה אם לאחר יצירת אובייקט `ImmB`, הקוד החיצוני משנה את האובייקט מסוג `A` שהועבר במקור לבנאי שלו.

פתרון: הפתרון של משה אינו נכון. לכן, התשובה הנכונה היא **ב'**. הסיבה לכך היא שהבנאי אינו מבצע העתקה הגנתית של האובייקט שהוא מקבל, כפי שמצוין בתשובה **ג'**. אובייקט **בלתי-משתנה (Immutable)** הוא אובייקט שמצבו הפנימי אינו יכול להשתנות לאחר יצירתו. כדי להבטיח זאת, יש להקפיד על מספר כללים: 1. יש למנוע שינוי של שדות האובייקט לאחר היצירה (בדרך כלל על ידי הגדרתם כ-`final`). 2. יש למנוע מלקוח חיצוני לקבל רפרנס ישיר לאובייקטים פנימיים שהם בני-שינוי (mutable). 3. יש למנוע מלקוח חיצוני להעביר לבנאי רפרנס לאובייקט בן-שינוי שיישמר ישירות בתוך האובייקט שלנו. הפתרון של משה אכן מטפל בכלל מספר 2 על ידי החזרת עותק במתודה `get()`, וכן מצהיר על השדה `a` כ-`final`. עם זאת, הוא נכשל בכלל מספר 3. הבעיה המרכזית נמצאת ב**בנאי (constructor)** של המחלקה `ImmB`: ```java public ImmB(A a) { this.a = a; } ``` הבנאי מקבל הפניה (reference) לאובייקט `A` ושומר אותה בשדה הפנימי `this.a`. מכיוון שהמחלקה `A` היא **בת-שינוי (mutable)** (יש לה את המתודה `setX`), קוד חיצוני יכול לשנות את מצבו של האובייקט `a` שהועבר לבנאי *לאחר* יצירת האובייקט `ImmB`, ובכך לשנות בפועל את המצב הפנימי של `ImmB`. הדבר שובר את עקרון אי-השינוי. לדוגמה, הקוד הבא מדגים כיצד ניתן לשנות את המצב של `ImmB`: ```java A mutableA = new A(42); ImmB b = new ImmB(mutableA); // בשלב זה, המצב של b הוא 42 // כעת, נשנה את האובייקט המקורי שהעברנו לבנאי mutableA.setX(99); // המצב הפנימי של האובייקט b השתנה, למרות שהוא אמור להיות immutable! A internalA = b.get(); // internalA.getX() יחזיר 99 ``` **הפתרון הנכון** דורש יצירת **עותק הגנתי (defensive copy)** של האובייקט `a` בתוך הבנאי, כדי לנתק את הקשר בין האובייקט הפנימי לאובייקט שהתקבל מבחוץ. הבנאי המתוקן צריך להיראות כך: ```java public ImmB(A a) throws CloneNotSupportedException { this.a = (A)a.clone(); // יצירת עותק הגנתי } ``` כך, כל שינוי עתידי באובייקט `a` המקורי לא ישפיע על המצב הפנימי של האובייקט `ImmB` שנוצר. $\blacksquare$