OOP Course
Сьогодні

Lab 05

Інкапсуляція

private fields, validation, try/catch

Лаба 05 — Інкапсуляція

Мета

Навчитися приховувати внутрішній стан об'єктів за допомогою private полів та властивостей, забезпечити цілісність даних через валідацію в сеттерах, організувати проєкт у підпапки з підпросторами імен і обробляти виняткові ситуації через try/catch.

Контекст

Після Лаби 04 система має хороші типи (enum, struct), але будь-хто може зробити patient.FirstName = "" або new WorkSchedule(25, 3) — і ніякого захисту. Об'єкти зберігають некоректні дані мовчки.

Ця лаба вирішує це системно:

  1. Фізично впорядковуємо файли проєкту за підпапками та підпросторами імен.
  2. Закриваємо поля через private і відкриваємо лише керований доступ через властивості.
  3. Додаємо валідацію у сеттери — некоректні значення кидають виняток ще до збереження.
  4. Виносимо правила валідації в окремий утилітний клас.
  5. Обробляємо винятки у Program.cs, щоб програма не падала, а показувала зрозуміле повідомлення.

Гілка

git checkout main
git checkout -b feature/encapsulation

Гілка зливається в main після завершення всіх завдань.

Задача 1. Підпапки та підпростори імен ⭐⭐

Умова

Усі 14 .cs файлів зараз лежать у корені src/. Коли проєкт зростає, розібратись у плоскому списку файлів стає складно. Стандартна практика .NET — організовувати файли за відповідальністю у підпапки і відображати це у просторах імен.

Що реалізувати:

Перенесіть файли у такі підпапки, оновіть namespace і додайте using:

Підпапка Файли
src/Models/ Patient.cs, Doctor.cs, Appointment.cs, WorkSchedule.cs
src/Enums/ BloodType.cs, Speciality.cs, AppointmentStatus.cs
src/Managers/ PatientManager.cs, DoctorManager.cs, AppointmentManager.cs
src/Utils/ ClinicFormatter.cs

Старі файли у корені src/ — видалити.

Специфікація

Підпапка Namespace
src/Models/ ClinicApp.Models
src/Enums/ ClinicApp.Enums
src/Managers/ ClinicApp.Managers
src/Utils/ ClinicApp.Utils
src/ (Clinic.cs, Program.cs) ClinicApp

Кожен файл повинен мати using для кожного підпростору імен, яким він користується. Наприклад, PatientManager.cs після переносу:

namespace ClinicApp.Managers;

using ClinicApp.Enums;
using ClinicApp.Models;
using ClinicApp.Utils;

Приклад

src/
  Clinic.cs           ← namespace ClinicApp
  GrowablePatientManager.cs ← namespace ClinicApp; using ClinicApp.Models;
  Program.cs          ← using ClinicApp; using ClinicApp.Models; ...
  Enums/
    AppointmentStatus.cs  ← namespace ClinicApp.Enums
    BloodType.cs
    Speciality.cs
  Managers/
    AppointmentManager.cs ← namespace ClinicApp.Managers; using ClinicApp.Models; ...
    DoctorManager.cs
    PatientManager.cs
  Models/
    Appointment.cs    ← namespace ClinicApp.Models; using ClinicApp.Enums; ...
    Doctor.cs
    Patient.cs
    WorkSchedule.cs
  Utils/
    ClinicFormatter.cs ← namespace ClinicApp.Utils; using ClinicApp.Enums;

Підказки

  1. У .NET 6+ (file-scoped namespace) синтаксис:
    namespace ClinicApp.Models;   // крапка з комою — діє на весь файл
    Альтернатива зі старим синтаксисом:
    namespace ClinicApp.Models
{
    public class Patient { ... }
}
  2. using директиви ставляться після namespace (file-scoped) або у верхній частині файлу.
  3. Якщо два простори імен містять однаковий тип (наприклад, Patient), C# вимагає уточнення: ClinicApp.Models.Patient. Але якщо є using ClinicApp.Models; — достатньо просто Patient.
  4. csproj файл не потребує змін — .NET підхоплює всі .cs файли в підпапках автоматично.
  5. Фізичне переміщення файлів і оновлення namespace — це окремі кроки. Зручно: спочатку скопіювати файл у нову папку, оновити namespace, потім видалити старий. Або через IDE — "Move to folder", яке оновить namespace автоматично.
  6. Для видалення старих файлів через git:
    git rm src/Patient.cs src/Doctor.cs ...

📖 Namespaces (Microsoft Docs) 📖 Organizing and testing projects (Microsoft Docs)

Адаптація до вашого домену

Клініка Готель Ресторан Університет Прокат авто Бібліотека Спортзал
ClinicApp.Models HotelApp.Models RestaurantApp.Models UniversityApp.Models RentalApp.Models LibraryApp.Models GymApp.Models
ClinicApp.Enums HotelApp.Enums RestaurantApp.Enums UniversityApp.Enums RentalApp.Enums LibraryApp.Enums GymApp.Enums
ClinicApp.Managers HotelApp.Managers RestaurantApp.Managers UniversityApp.Managers RentalApp.Managers LibraryApp.Managers GymApp.Managers
ClinicApp.Utils HotelApp.Utils RestaurantApp.Utils UniversityApp.Utils RentalApp.Utils LibraryApp.Utils GymApp.Utils

Коміт

git add src/Models/ src/Enums/ src/Managers/ src/Utils/
git add src/Clinic.cs src/Program.cs src/GrowablePatientManager.cs
git rm src/Patient.cs src/Doctor.cs ...   # старі файли
git commit -m "Lab05 Task1: reorganize files into subfolders with sub-namespaces"

Задача 2. Private поля та властивості — інкапсуляція ⭐⭐⭐

Умова

Зараз поля у Patient і Doctor — публічні або повністю auto-property: public string FirstName { get; set; }. Будь-який код може встановити будь-яке значення без жодних перевірок.

Інкапсуляція вирішує це: дані — private, доступ — через властивості. Властивість може обмежити або перевірити значення, але з зовнішнього боку виглядає так само.

Що реалізувати:

У Patient замінити автовластивості на приватні поля + явні властивості для:

  • FirstName, LastName, DateOfBirth, Phone

У Doctor аналогічно для:

  • FirstName, LastName, LicenseNumber, Phone

У Appointment для:

  • DurationMinutes

Специфікація

// Приватне поле — "склад" даних
private string _firstName = "";

// Властивість — єдиний офіційний вхід/вихід
public string FirstName
{
    get => _firstName;
    set { /* валідація */ _firstName = value; }
}

Поки що сеттери просто присвоюють значення без перевірок (перевірки — у Задачах 3 і 4). Мета цієї задачі — правильна структура.

Приклад

// Auto-property (до):
public string FirstName { get; set; }

// Приватне поле + явна властивість (після):
private string _firstName = "";
public string FirstName
{
    get => _firstName;
    set => _firstName = value;
}

З зовнішнього боку поведінка ідентична. Весь існуючий код patient.FirstName = "Іван" продовжує працювати.

Підказки

  1. Угода про іменування приватних полів: _camelCase (підкреслення + маленька літера).
  2. get => _firstName; — скорочений запис, еквівалентний get { return _firstName; }.
  3. Властивості з readonly ініціалізацією ({ get; }) можна ініціалізувати тільки в конструкторі. Якщо потрібна перевірка при зміні ззовні — потрібна явна властивість із сеттером.
  4. Id у Patient і Doctor — залишити { get; } без сеттера: ID призначається лише раз у конструкторі.
  5. BloodType і Speciality (enum) — можна залишити auto-property { get; set; }, оскільки enum не може мати "некоректне" значення.
  6. Email — теж залишити auto-property, перевірка через regex стане опційним завданням.

📖 Properties (C# Programming Guide) 📖 Access Modifiers

Адаптація до вашого домену

Клініка Готель Ресторан Університет Прокат авто Бібліотека Спортзал
Patient, Doctor, Appointment Guest, Staff, Booking Customer, Waiter, TableReservation Student, Lecturer, Enrollment Client, Manager, Rental Reader, Librarian, BookLoan Member, Trainer, Session
_firstName, _lastName, _phone _firstName, _lastName, _phone _firstName, _lastName, _phone _firstName, _lastName, _phone _firstName, _lastName, _phone _firstName, _lastName, _phone _firstName, _lastName, _phone

Коміт

git add src/Models/Patient.cs src/Models/Doctor.cs src/Models/Appointment.cs
git commit -m "Lab05 Task2: add private backing fields to Patient, Doctor, Appointment"

Задача 3. Валідація у сеттерах — throw ⭐⭐⭐

Умова

Приватні поля вже захищають від прямого доступу, але сеттер поки що приймає будь-яке значення. Наступний крок — перевірити значення перед збереженням і кинути виняток, якщо воно некоректне.

C# надає вбудовані типи винятків для типових ситуацій:

  • ArgumentException — аргумент взагалі некоректний (порожній рядок, недопустиме значення)
  • ArgumentOutOfRangeException — число або дата виходить за допустимі межі

Що реалізувати:

Додати перевірки у сеттери:

Поле Умова Тип винятку
FirstName, LastName у Patient, Doctor порожній або whitespace → помилка; довжина > 50 → помилка ArgumentException
LicenseNumber у Doctor порожній або whitespace → помилка ArgumentException
Phone у Patient, Doctor не 10 символів → помилка; не лише цифри → помилка ArgumentException
DateOfBirth у Patient в майбутньому → помилка; раніше 1900 → помилка ArgumentOutOfRangeException
DurationMinutes у Appointment ≤ 0 → помилка ArgumentOutOfRangeException
WorkSchedule(int, int) start < 0 або > 23 → помилка; end < 1 або > 24 → помилка; start >= end → помилка ArgumentOutOfRangeException / ArgumentException

Приклад

public string FirstName
{
    get => _firstName;
    set
    {
        if (string.IsNullOrWhiteSpace(value))
            throw new ArgumentException("Ім'я не може бути порожнім.");
        if (value.Length > 50)
            throw new ArgumentException("Ім'я занадто довге (макс. 50 символів).");
        _firstName = value;
    }
}

public DateTime DateOfBirth
{
    get => _dateOfBirth;
    set
    {
        if (value > DateTime.Today)
            throw new ArgumentOutOfRangeException(nameof(DateOfBirth), "Дата не може бути в майбутньому.");
        if (value.Year < 1900)
            throw new ArgumentOutOfRangeException(nameof(DateOfBirth), "Дата не може бути раніше 1900 року.");
        _dateOfBirth = value;
    }
}
// Запуск: якщо передати некоректне ім'я — виняток
Patient p = new Patient("", "Петренко", new DateTime(1990, 1, 1), BloodType.OPositive, "0501234567");
// System.ArgumentException: Ім'я не може бути порожнім.

Підказки

  1. throw — оператор, що викидає виняток і негайно переривав виконання поточного методу.
  2. ArgumentException(string message) — передайте зрозуміле повідомлення для програміста.
  3. ArgumentOutOfRangeException(string paramName, string message) — два аргументи: ім'я параметра і пояснення.
  4. nameof(PropertyName) — повертає ім'я властивості як рядок. Краще ніж "DateOfBirth" — компілятор перевіряє і перейменовується разом.
  5. string.IsNullOrWhiteSpace(value) — повертає true якщо рядок null, порожній або містить лише пробіли.
  6. Для перевірки Phone:
    if (phone.Length != 10)
    throw new ArgumentException("Телефон має містити рівно 10 цифр.");
for (int i = 0; i < phone.Length; i++)
    if (phone[i] < '0' || phone[i] > '9')
        throw new ArgumentException("Телефон має містити тільки цифри.");
  7. Валідація відбувається у конструкторі теж: якщо конструктор присвоює поля через властивості (FirstName = firstName;), то перевірки спрацюють автоматично.
  8. Якщо конструктор ще пише напряму в поле (_firstName = firstName;) — перепишіть на присвоєння через властивість.

📖 throw (C# Reference) 📖 ArgumentException 📖 ArgumentOutOfRangeException

Адаптація до вашого домену

Клініка Готель Ресторан Університет Прокат авто Бібліотека Спортзал
FirstName/LastName не порожні FirstName/LastName не порожні FirstName/LastName не порожні FirstName/LastName не порожні FirstName/LastName не порожні FirstName/LastName не порожні FirstName/LastName не порожні
DateOfBirth не в майбутньому CheckInDate не в минулому ReservationDate не в минулому EnrollmentDate в межах року RentalStart не в минулому LoanDate не в майбутньому SessionDate не в минулому
DurationMinutes > 0 StayNights > 0 Duration > 0 CourseDays > 0 RentalDays > 0 LoanDays > 0 DurationMinutes > 0
WorkSchedule(start, end): start < end аналогічно аналогічно аналогічно аналогічно аналогічно аналогічно

Коміт

git add src/Models/Patient.cs src/Models/Doctor.cs src/Models/Appointment.cs src/Models/WorkSchedule.cs
git commit -m "Lab05 Task3: add validation with throw in property setters"

Задача 4. ClinicValidator та try/catch ⭐⭐⭐⭐

Умова

Правила валідації повторюються: FirstName, LastName, LicenseNumber — всі перевіряються однаково. Копіювати один і той самий код — погана практика. Якщо правило зміниться (наприклад, максимальна довжина стане 100), доведеться змінювати в кожному місці.

Рішення: виненсіть правила у окремий статичний клас ClinicValidator. Всі сеттери викликають його методи — правило прописане один раз.

Друга частина задачі: код у Program.cs, що створює пацієнтів і лікарів за введенням користувача, може отримати некоректні дані. Якщо не обробити виняток — програма впаде. try/catch дозволяє перехопити виняток і показати зрозуміле повідомлення.

Що реалізувати:

  1. static class ClinicValidator у src/Utils/:

    • ValidateName(string value, string fieldName) — не порожній, ≤ 50 символів
    • ValidatePhone(string phone) — 10 символів, тільки цифри
    • ValidateDate(DateTime value, string fieldName) — не в майбутньому, не раніше 1900
    • ValidatePositive(int value, string fieldName) — більше нуля

  2. Переписати сеттери у Patient, Doctor, Appointment, WorkSchedule — замість inline-перевірок викликати ClinicValidator.

  3. У Program.cs в меню "Додати пацієнта" та "Додати лікаря" огорнути new Patient(...) та new Doctor(...) у try/catch:

try
{
    clinic.Patients.Add(new Patient(firstName, lastName, dob, bloodType, phone));
}
catch (ArgumentOutOfRangeException e)
{
    Console.WriteLine("Помилка: " + e.Message);
}
catch (ArgumentException e)
{
    Console.WriteLine("Помилка: " + e.Message);
}

Специфікація ClinicValidator

namespace ClinicApp.Utils;

public static class ClinicValidator
{
    // Перевіряє: не null/whitespace, довжина ≤ 50
    public static void ValidateName(string value, string fieldName) { ... }

    // Перевіряє: не null/whitespace, рівно 10 символів, тільки цифри
    public static void ValidatePhone(string phone) { ... }

    // Перевіряє: не в майбутньому, не раніше 1900
    public static void ValidateDate(DateTime value, string fieldName) { ... }

    // Перевіряє: value > 0
    public static void ValidatePositive(int value, string fieldName) { ... }
}

Тіла методів реалізуйте самостійно, спираючись на перевірки з Задачі 3 (вони вже написані — тепер централізуйте їх тут). Тип винятку: ArgumentException або ArgumentOutOfRangeException відповідно до правил з Задачі 3.

Приклад

// Сеттер Patient.FirstName — після рефакторингу:
public string FirstName
{
    get => _firstName;
    set { ClinicValidator.ValidateName(value, "Ім'я"); _firstName = value; }
}

Аналогічно перепишіть інші сеттери у Patient, Doctor, Appointment, WorkSchedule. Для WorkSchedule валідація розташована у конструкторі — він не підтримує звичайних сеттерів, перевіряйте параметри безпосередньо перед присвоєнням.

// Program.cs — обробка помилки при введенні користувача:
try
{
    clinic.Doctors.Add(new Doctor(firstName, lastName, speciality, license, phone));
}
catch (ArgumentOutOfRangeException e)
{
    Console.WriteLine("Помилка: " + e.Message);
}
catch (ArgumentException e)
{
    Console.WriteLine("Помилка: " + e.Message);
}
// → Програма НЕ падає. Показує повідомлення і повертається до меню.

Підказки

  1. try/catch — блок try виконується як звичайно; якщо виникає виняток — виконання стрибає в блок catch. Виконання коду після місця помилки у try пропускається.
  2. Порядок catch важливий: спочатку — конкретніший тип. ArgumentOutOfRangeException є підкласом ArgumentException, тому він має стояти першим. Інакше — помилка компіляції (CS0160).
  3. Якщо перехопити Exception (базовий клас всіх винятків) — він перехопить все. Це зручно для логування, але приховує деталі.
  4. Блок finally (необов'язковий) виконується завжди — і після try, і після catch. Корисний для звільнення ресурсів.
  5. Виняток, не перехоплений ніде, завершує програму з stack trace. try/catch — це межа між "внутрішньою логікою" і "зовнішнім світом" (введення користувача, файли, мережа).
  6. e.Message — рядок із поясненням, e.GetType().Name — назва класу винятку.

📖 try-catch (C# Reference) 📖 Exception handling (C# Fundamentals) 📖 Best practices for exceptions

Адаптація до вашого домену

Клініка Готель Ресторан Університет Прокат авто Бібліотека Спортзал
ClinicValidator HotelValidator RestaurantValidator UnivValidator RentalValidator LibraryValidator GymValidator
ValidateName ValidateGuestName ValidateDishName ValidateStudentName ValidateClientName ValidateReaderName ValidateMemberName
ValidatePhone ValidatePhone ValidatePhone ValidatePhone ValidatePhone ValidatePhone ValidatePhone
ValidateDate ValidateCheckInDate ValidateReservationDate ValidateEnrollmentDate ValidateRentalDate ValidateLoanDate ValidateSessionDate

Коміт

git add src/Utils/ClinicValidator.cs
git add src/Models/Patient.cs src/Models/Doctor.cs src/Models/Appointment.cs src/Models/WorkSchedule.cs
git add src/Program.cs
git commit -m "Lab05 Task4: add ClinicValidator, refactor setters, add try/catch in Program"

Задача 5 (опційна). Regex для перевірки телефону ⭐⭐⭐

Умова

Метод ValidatePhone у ClinicValidator зараз використовує for-цикл для перевірки цифр. Регулярні вирази (Regex) — потужніший і лаконічніший інструмент для перевірки формату рядків за шаблоном.

Що реалізувати:

  1. Замінити for-цикл у ValidatePhone на Regex.IsMatch.
  2. Опційно: розширити формат — підтримати +38XXXXXXXXXX (12 цифр після +38) як альтернативу 10-значному номеру.
  3. Додати до ClinicValidator метод ValidateEmail(string email) — перевірка базового формату email через Regex.

Специфікація

// Проста версія (тільки 10 цифр)
private static readonly System.Text.RegularExpressions.Regex _phoneRegex
    = new System.Text.RegularExpressions.Regex(@"^\d{10}$");

public static void ValidatePhone(string phone)
{
    if (string.IsNullOrWhiteSpace(phone))
        throw new ArgumentException("Телефон не може бути порожнім.");
    if (!_phoneRegex.IsMatch(phone))
        throw new ArgumentException("Телефон має містити рівно 10 цифр.");
}

// Перевірка email
private static readonly System.Text.RegularExpressions.Regex _emailRegex
    = new System.Text.RegularExpressions.Regex(@"^[^@\s]+@[^@\s]+\.[^@\s]+$");

public static void ValidateEmail(string email)
{
    if (!_emailRegex.IsMatch(email))
        throw new ArgumentException("Некоректний формат email.");
}

Приклад

// Regex шаблони:
@"^\d{10}$"       // ^ = початок, \d = цифра, {10} = рівно 10, $ = кінець
@"^\d{10,12}$"    // від 10 до 12 цифр

// Виклик:
bool ok = Regex.IsMatch("0501234567", @"^\d{10}$");  // true
bool ok2 = Regex.IsMatch("050abc4567", @"^\d{10}$"); // false

Підказки

  1. Regex.IsMatch(input, pattern) — статичний метод, повертає bool.
  2. Зберігати Regex як static readonly поле — компіляція шаблону відбувається один раз, а не при кожному виклику.
  3. Символи шаблону: \d = цифра, \w = буква/цифра/підкреслення, . = будь-який символ, ^ = початок, $ = кінець.
  4. {n} = рівно n разів, {n,m} = від n до m разів, + = один або більше, * = нуль або більше.
  5. Шаблони пишуться як verbatim string @"..." — зворотний слеш не потребує екранування.

📖 Regular expressions in .NET 📖 Regex class 📖 Regular expression language — quick reference

Коміт

git add src/Utils/ClinicValidator.cs
git commit -m "Lab05 Task5 (optional): replace phone loop with Regex, add email validation"

Перевірка перед здачею

cd src
dotnet build
dotnet run

Переконайтесь, що:

  • Проєкт компілюється без помилок і попереджень
  • Файли розміщені у підпапках Models/, Enums/, Managers/, Utils/
  • Кожен клас має правильний namespace і потрібні using директиви
  • Patient, Doctor, Appointment мають приватні поля _camelCase
  • Спроба new Patient("", "Петренко", ...) кидає ArgumentException
  • Спроба new Patient("Іван", "Петренко", DateTime.Today.AddDays(1), ...) кидає ArgumentOutOfRangeException
  • Спроба new WorkSchedule(20, 6) кидає виняток
  • У меню "Додати пацієнта" при введенні некоректних даних програма не падає, а показує повідомлення
  • Весь попередній функціонал (пошук, запис, звіт) працює як раніше

Питання для самоперевірки

  1. Що таке інкапсуляція? Чому вона корисна?
  2. Яка різниця між private string _name і public string Name { get; set; }?
  3. Навіщо private поле, якщо властивість { get; set; } і так приховує деталі?
  4. У якому порядку мають стояти catch блоки? Чому ArgumentOutOfRangeException стоїть перед ArgumentException?
  5. Що станеться, якщо виняток не перехоплений жодним catch?
  6. Чому ClinicValidator — static class? Чим це відрізняється від ClinicFormatter з Лаби 04?
  7. Навіщо зберігати Regex як static readonly? Що буде, якщо створювати new Regex(...) у кожному виклику методу?

Злиття

git checkout main
git merge --no-ff feature/encapsulation -m "Merge feature/encapsulation: Lab05 Encapsulation"

Наступна лаба: git checkout -b feature/inheritance — наслідування та поліморфізм.

Розроблено Tomka Yurii · © 2026 ·