Kas yra klasės invariantas?

Objektinio kompiuterio programavimo ir projektavimo metu klasės invariantas yra taisyklių rinkinys, kurį galima naudoti norint apibrėžti, ar objekto egzempliorius yra tinkamos būsenos. Žvelgiant iš projektavimo perspektyvos, tai yra ribų, tarp kurių turi patekti objekto duomenys, kad jie būtų laikomi tinkamos funkcinės būsenos, rinkinys. Jis gali būti apibrėžtas projekto dokumentacijoje arba šaltinio kodo komentaruose arba, kai kuriose programavimo kalbose, gali būti tiesiogiai įdiegtas kompiuteriniame kode. Programa, kuri naudoja koduotus invariantus ir tvirtinimus, gali priversti ją nutraukti vykdymą arba sukelti įvairių klaidų, kai netenkinamos invariantinės sąlygos. Skirtingai nuo standartinio klaidų tikrinimo, klasių invariantai paprastai naudojami tik siekiant užtikrinti, kad klasės vidinis įgyvendinimas veiktų, ir paprastai jie nėra išvardyti viešoje dokumentacijoje ar programavimo sąsajose.

Nuo labai paprasto lygio klasės invariantas iš esmės yra teiginių, skirtų klasei, rinkinys. Teiginys, vėlgi paprastai, yra teiginys, kuris patikrina tam tikrą klasės būseną ir turi būti įvertintas kaip teisingas, kad programos vykdymas būtų tęsiamas. Vienas tvirtinimo pavyzdžių yra teiginys, užtikrinantis, kad nurodytas sveikasis skaičius visada yra nuo 1 iki 10. Kai naudojamas klasės invariantas, teiginiai įvertinami visoms atitinkamoms objekto duomenų dalims, iš esmės patvirtinant, kad visi duomenys objektas yra apibrėžtuose diapazonuose.

Daugeliu atvejų klasės invarianto naudojimas labai primena standartinį klaidų tikrinimą, kurio metu kintamieji matuojami siekiant užtikrinti, kad jie nepatenka į tinkamas ribas arba nėra nuliniai. Tačiau skirtumas tarp klasės invariantų ir standartinio klaidų tikrinimo yra tas, kad invariantai ir teiginiai dažniausiai naudojami fiksuoti klaidas, kurios neturėtų atsirasti, nebent yra esminis kode trūkumas. Kitas skirtumas yra tas, kad standartinis klaidų tikrinimas paprastai apima atkūrimą ir programos valdymo srauto pakeitimus, o nekintamo gedimo rezultatas turėtų būti programos nutraukimas. Priežastis, dėl kurios daugelis programų baigiasi, kai nepavyksta atlikti klasės nekintamo patikrinimo, yra ta, kad objektas yra pažeistos būsenos ir, žiūrint iš projekto, negali įvykdyti savo išankstinių ir vėlesnių sąlygų, būtinų projektavimo sutarties laikymuisi.

Viena iš klasės invariantų objektinių programavimo kalbų, kuriose jie yra netiesiogiai apibrėžti, savybių yra ta, kad invariantas yra mechanizmas, paveldimas bet kokių poklasių. Tai neleidžia poklasiui nepaisyti bet kokių nekintamų patikrinimų, kurie atliekami pagrindinėje klasėje. Galiausiai tai reiškia, kad poklasis negali pažeisti superklasės nustatytos projektavimo sutarties, o tai gali sukelti nenuspėjamus rezultatus arba sunkiai randamas programos klaidas.