Для чего нужна инкапсуляция в программировании?

Инкапсуляция в программировании нужна для:

1. Сокрытия данных (Data Hiding): Скрытие внутренней реализации объекта от внешнего мира. Пользователь объекта взаимодействует с ним через публичный интерфейс, не имея прямого доступа к внутренним данным и деталям реализации. Это защищает данные от несанкционированного доступа и изменения.

2. Контроля доступа (Access Control): Определение, какие части объекта доступны извне и какие нет. В Java это реализуется с помощью модификаторов доступа: public, protected, default (package-private) и private.

3. Упрощения работы с объектом: Пользователь объекта не должен знать, как именно он работает внутри, чтобы им пользоваться. Ему достаточно понимать публичный интерфейс.

4. Повышения гибкости (Flexibility): Возможность изменять внутреннюю реализацию объекта без изменения его публичного интерфейса. Это позволяет улучшать или изменять код, не затрагивая код, который использует этот объект.

5. Снижения сложности (Reduced Complexity): Декомпозиция сложной системы на более мелкие, инкапсулированные части делает систему легче для понимания, поддержки и отладки.

Пример в Java:

public class Account {
    private double balance; // Приватное поле - скрыто

    public Account(double initialBalance) { // Конструктор - публичный
        if (initialBalance >= 0) {
            this.balance = initialBalance;
        } else {
            this.balance = 0; // Устанавливаем дефолтное значение
        }
    }

    public double getBalance() { // Геттер - публичный
        return balance;
    }

    public void deposit(double amount) { // Сеттер/метод - публичный, контролирует изменение
        if (amount > 0) {
            balance += amount;
            System.out.println("Депозит выполнен. Текущий баланс: " + balance);
        } else {
            System.out.println("Сумма депозита должна быть положительной.");
        }
    }

    public void withdraw(double amount) { // Сеттер/метод - публичный, контролирует изменение
        if (amount > 0 && amount <= balance) {
            balance -= amount;
            System.out.println("Снятие выполнено. Текущий баланс: " + balance);
        } else if (amount > balance) {
            System.out.println("Недостаточно средств.");
        } else {
            System.out.println("Сумма снятия должна быть положительной.");
        }
    }

    // Метод, который может использоваться внутри класса, но не извне
    private void logTransaction(String type, double amount) {
        System.out.println("Транзакция: " + type + ", Сумма: " + amount);
    }
}

// Использование класса извне
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Account myAccount = new Account(1000.0);

        // Прямой доступ к balance запрещен (private)
        // myAccount.balance = 2000.0; // Ошибка компиляции

        // Доступ через публичные методы
        System.out.println("Начальный баланс: " + myAccount.getBalance()); // Получаем баланс
        myAccount.deposit(500.0); // Депозит
        myAccount.withdraw(200.0); // Снятие

        // Попытка некорректного действия контролируется методом
        myAccount.withdraw(1500.0); // Недостаточно средств
        myAccount.deposit(-100.0); // Сумма депозита должна быть положительной.
    }
}

В этом примере, поле balance является private и напрямую недоступно извне. Взаимодействие с балансом происходит только через публичные методы getBalance, deposit и withdraw, которые контролируют допустимые операции и могут выполнять дополнительную логику (проверки, логирование). Это демонстрирует все перечисленные преимущества инкапсуляции.