Dev Zápisník

Appearance

Základní pilíře a principy OOP ​

Objektově orientované programování (OOP) je moderní a silný způsob, jak psát aplikace. Místo abychom psali kód jako pouhý jeden obrovský seznam po sobě jdoucích funkcí a proměnných, uvažujeme o softwaru jako o sbírce samostatných součástek (objektů), které spolu komunikují.

Každý objekt slučuje data (tzv. atributy nebo vlastnosti) a chování (tzv. metody).

Naše postavené modely ethernetové síťové vrstvy (PDU a EthFrame) reprezentují naprosto dokonalý příklad toho, jak lze do jednoduchého programu promítnout všechny 4 hlavní pilíře OOP.

1. Zapouzdření (Encapsulation) ​

Princip ​

Zapouzdření znamená skrytí vnitřních dat (stavu) objektu před okolním světem a vynucení komunikace výhradně skrz jasně definované rozhraní (veřejné metody neboli gettery a settery). Myšlenkou je "Pusť k sobě uživatele jen přes dveře a nenech nikomu klíče od trezoru, jinak si zaručeně něco zničíš."

Jak jsme to využili v našem kódu ​

V ethernetovém rámci máme jako kritický atribut FCS (kontrolní součet v patičce), který hlídá, jestli nedošlo k poškození rámce. Kdybychom nechali atributy čistě veřejné (public), zlý nebo líný programátor by mohl udělat toto:

php
$frame->payload = "Nová tajná data";  // Vývojář jen mění data...
// Zapomněl ale zcela přepočítat heslo FCS, takže rámec ihned v síti spadne jako porušený!

Díky modifikátorům u payload a privátnímu fcs (#fcs v JS, __fcs v Pythonu, private int $fcs v PHP) má programátor zvenčí k proměnné zakázaný přímý přístup a musí použít předepsaný přesný setter setPayload(). Náš objekt v tomto setteru převzal kontrolu a postaral se o práci.

php
// Uvnitř třídy
public function setPayload(string $payload): void {
    parent::setPayload($payload);
    $this->recalculateFcs(); // Objekt ví ze všech nejlíp, co musí udělat! Nikdo mimo třídu o tom teď ani nemusí tušit.
}

2. Dědičnost (Inheritance) ​

Princip ​

Dědičnost umožňuje vytvářet nové ("dceřiné") třídy postavené rovnou na základech existujících ("rodičovských") tříd. Dědící třída rovnou vlastní veškerou funkčnost a proměnné od rodiče a může je jak používat, tak i rozšiřovat o svoje exkluzivní prvky. Šetří se tak obrovské množství psaní kódu (tzv. DRY přístup - Don't Repeat Yourself).

Jak jsme to využili v našem kódu ​

Založili jsme rodičovskou abstraktní třídu struktury PDU (Protocol Data Unit), která má v sobě uložení proměnné $payload a přístupy na získání a uložení dat. Má univerzální využití pro ethernet, wifi, ipv4 i ipv6.

php
class EthFrame extends PDU { ... }

Díky dědičnosti náš ethernetový rámec EthFrame už NEMUSEL vynalézat proces, jak skladovat payload a jak si zakládat settery pro zjištění textu. Dostal to zadarmo od rodiče včetně bezpečné struktury. K dědictví si naopak dodal exkluzivně jen struktury, které dělají ethernet ethernetem: MAC adresy z hlavičky paketů a Hash funkce FCS().

3. Polymorfismus (Polymorphismus / Mnohotvárnost) ​

Princip ​

Polymorfismus umožňuje pracovat s objekty různých detailních tříd naprosto stejnokrojně (jednotně), přičemž každá z nich si logiku v příkazu rozebere exkluzivně úplně po svém – sama totiž nejlépe ví, co se od ní chce. Toho se nejčastěji docílí "překrytím" (override) shodně pojmenované metody u potomků.

Jak jsme to využili v našem kódu ​

Rodič PDU vytvořil požadavek – definoval všem, aby u sebe zařídili a zprovoznili metodu isValid(). V našem kódu jsme tuto metodu vložili do třídy EthFrame, kde jsme řekli: "Já, Ethernet, posuzuji svoji validitu tak, že proženu data ASCII Hašem a porovnám ten výsledek se svým uloženým Integerem z patičky".

javascript
  isValid() {
    return this.calculateFcs() === this.#fcs;
  }

Nyní si představte, že v projektu vytvoříme IP paket (class IPv4Packet extends PDU). Kód v něm pro ověření přežití balíčku už ale nebude složitý hash rámců, tenhle zničená data zjistí jen prostým součtem velikosti bytů podle hlavičky. A to je to nádherné. V obou dvou balíčcích zavoláme prostým příkazem: pokusny_objekt.isValid() a ačkoliv se kód fyzicky provede diametrálně lišácky bezpečně pod kapotou podle toho v čem leží, u obou doručí správný výsledek stejnou logickou propojkou!

4. Abstrakce (Abstraction) ​

Princip ​

Abstrakce je proces zjednodušení reálného světa tím, že skryjeme nesouvisející tlusté detaily a komplexní složitosti systému venku představíme jen jako souhrnnou jednoduchou operaci nebo šablonu. Nesoustředí se primárně na to "JAK" se to pod kapotou udělá, ale na to "CO" to dělá.

Jak jsme to využili v našem kódu ​

Naše kořenová třída PDU byla nastavena jako abstraktní (abstract class v PHP, ABC v Pythonu, nebo uměle přes výjimku v JS v konstruktoru). Znamená to jediné. Ve skutečném fyzickém počítači taková obecná "nespecifikovaná struktura posílající balík textů" neexistuje. Nemůžeme z ní udělat fyzickou instanci. Musíme vytvořit nejdříve něco specifikovaného – v našem kontextu to musí být rovnou plnokrevný bezpečný Ethernetový rámec. Ale zároveň abstrakce představuje nedotknutelný silný architekturní model v kódu; každý síťový programátor teď po jediném pohledu do struktury na sto procent ví, že libovolná další jednotka sítě přidána do tohoto projektu rovnou sama nese základní data a automaticky vlastní prokazatelnou implementaci toho, jak posoudí, jestli je po bitvě zničená (isValid()).