面试题：TypeScript类的封装性在大型项目架构中的优化与应用

Question

假设你正在参与一个大型前端项目，项目中存在大量复杂的业务逻辑，类的封装性至关重要。请描述你如何设计一系列具有良好封装性和数据隐藏的TypeScript类，以确保代码的可维护性、可扩展性以及安全性。例如，如何通过封装和数据隐藏技术防止外部非法访问和修改内部数据，同时又能提供合理的接口让其他模块与这些类进行交互。阐述在实际项目中可能遇到的关于类封装和数据隐藏的挑战，并说明你将如何解决这些挑战。

Answer 1

设计具有良好封装性和数据隐藏的TypeScript类

1. 使用private和protected修饰符
   • private修饰符：将类的属性和方法标记为private，表示这些成员只能在类内部访问。例如：

class User {
    private username: string;
    private password: string;

    constructor(username: string, password: string) {
        this.username = username;
        this.password = password;
    }

    private validatePassword(inputPassword: string): boolean {
        return this.password === inputPassword;
    }
}

• protected修饰符：protected成员可以在类内部以及子类中访问。适用于希望在继承体系中共享但不希望外部直接访问的成员。例如：

class Animal {
    protected name: string;

    constructor(name: string) {
        this.name = name;
    }

    protected makeSound(): void {
        console.log('Some sound');
    }
}

class Dog extends Animal {
    bark(): void {
        this.makeSound();
        console.log(`${this.name} is barking`);
    }
}

2. 提供访问器（getter和setter） 通过getter和setter方法，可以在控制对内部数据访问的同时，提供一种安全的方式让外部代码获取和修改数据。例如：

class Temperature {
    private _value: number;

    constructor(value: number) {
        this._value = value;
    }

    get value(): number {
        return this._value;
    }

    set value(newValue: number) {
        if (newValue >= -273.15) {
            this._value = newValue;
        } else {
            throw new Error('Temperature cannot be below absolute zero');
        }
    }
}

3. 模块封装 将相关的类封装在模块中，通过export关键字控制哪些类、属性和方法可以被外部模块访问。例如：

// user.ts
class User {
    // 类的实现，属性和方法可能是private的
    private username: string;
    constructor(username: string) {
        this.username = username;
    }
}

export class UserService {
    private users: User[] = [];

    addUser(user: User): void {
        this.users.push(user);
    }

    getUsers(): User[] {
        return this.users;
    }
}

在其他模块中，只能访问UserService，而无法直接访问User类的私有成员。

实际项目中可能遇到的挑战及解决方法

1. 子类访问父类私有成员的需求
   • 挑战：有时在继承体系中，子类可能需要访问父类的私有成员，而private修饰符会阻止这种访问。
   • 解决方法：将需要在子类中访问的成员标记为protected。如果确实不希望子类修改某些值，可以只提供getter方法而不提供setter方法。
2. 第三方库与封装性的冲突
   • 挑战：一些第三方库可能期望直接访问对象的属性，这与类的封装原则相冲突。
   • 解决方法：可以创建适配器类，在适配器类中调用第三方库，并通过适配器类的接口来保持封装性。或者，在使用第三方库时，在内部类中封装对第三方库的调用，对外提供符合封装原则的接口。
3. 调试和日志记录
   • 挑战：由于数据隐藏，在调试时获取内部状态可能变得困难，并且在日志记录中也难以记录完整信息。
   • 解决方法：可以添加专门的调试方法，这些方法在开发环境中返回内部数据，但在生产环境中可以被移除或限制访问。对于日志记录，可以提供一些方法来获取格式化后的相关信息用于记录日志，而不是直接暴露内部数据。