Handboek · hoofdstuk 35Objectgericht programmeren en softwareontwerp

Een losse variabele temperatuur kan uit elke taak overschreven worden. Een sensorobject bewaart zijn kalibratie, laatste geldige meting en tijdstip samen. De klasse legt vast welke methoden die toestand mogen veranderen. Twee instanties van dezelfde klasse kunnen andere adressen en kalibraties hebben: hun identiteit en toestand zijn verschillend, hun gedrag volgt dezelfde definitie.

Een attribuut is opgeslagen informatie; een methode is een functie die via self de instantie kent. De constructor __init__ maakt een geldige begintoestand. Een invariant zoals ‘het maximaal vermogen is positief’ hoort na de constructor en na elke toegestane wijziging waar te blijven. Objectgericht ontwerpen draait om zulke invarianten en verantwoordelijkheden, niet om elk zelfstandig naamwoord in een klasse te veranderen.

Een klasseattribuut wordt door instanties gedeeld. class Sensor: fouten=[] geeft alle sensoren dezelfde mutable lijst. Voeg je bij S1 een fout toe, dan ziet S2 die ook. Maak een eigen lijst in __init__: self.fouten=[]. Ook een standaardargument fouten=[] wordt eenmaal aangemaakt; gebruik None en maak binnen de functie een nieuwe lijst.

Python kent geen harde private attribuutgrens. Een voorloopunderscore betekent ‘intern, gebruik het contract’. Properties kunnen validatie afdwingen. Een onveranderlijke dataclass(frozen=True) is geschikt voor een meetrecord: tijd, waarde, eenheid en kwaliteit blijven bij elkaar. De dataclass garandeert niet automatisch fysieke geldigheid; die toets je expliciet.

Twee sensoren met een methode lees() zijn pas verwisselbaar als hun resultaten dezelfde betekenis hebben. Een contract benoemt eenheid, bereik, tijdreferentie, maximale leeftijd en foutgedrag. Een kelvinsensor die een gewoon getal teruggeeft kan syntactisch passen maar de verwarming onmiddellijk laten uitschakelen.

De les gebruikt Meting(waarde, tijd_s, eenheid). Een Protocol beschrijft voor typecontrole de verwachte methode; Python controleert deze typehint niet vanzelf tijdens uitvoering. De regelaar voert daarom runtimecontroles uit. In echte stationslogs is tijd_s een monotone leeftijdsklok binnen een sessie; de logger bewaart daarnaast een kalenderstempel in UTC+1. Een herstart-ID voorkomt dat twee monotone tijdlijnen worden verward.

Een regelaar heeft een sensor en een actuator. Hij is geen sensor. Samenstelling past daarbij: de constructeur krijgt een sensorobject en gebruikt zijn interface. Dit heet dependency injection. De test kan een ProefSensor leveren en de installatie een SHT31-adapter zonder de regelwet te wijzigen.

Elke verantwoordelijkheid heeft één eigenaar. In i40 werd het pompconflict opgelost door één taak de pomp te laten sturen. Maak op de Pi geen tweede schrijver die rechtstreeks hetzelfde relais bestuurt. De Pi stuurt begrensde setpoints of voorstellen; de Mega blijft eigenaar van lokale actuatoren en veiligheidsmodi. Een interface die een voorstel accepteert, moet ook weigering, timeout en huidige modus terugmelden.

Overerving is passend als een afgeleid type overal bruikbaar blijft waar het basistype beloofd is. Een temperatuuradapter kan van een algemene sensoradapter erven als lezen, tijdstempels en fouten hetzelfde contract behouden. De subklasse mag geen extra preconditie toevoegen die oude gebruikers niet kennen.

Een basisklasse Actuator.schrijf(vermogen_W) vervangen door een subklasse die procenten verwacht schendt het contract. Ook een blokkerende netwerkvariant schendt een contract van maximaal 5 ms, al heeft ze dezelfde methodenaam. Vermijd diepe ervingsbomen. Een kleine interface met samenstelling maakt variaties in sensor, opslag en communicatietransport vaak eenvoudiger.

In een echte projectmap staat hab_meet.py met het immutable record, hab_vraag.py met de zuivere regelkern, adapters/sht31.py met I²C en app.py als samensteller. De regelkern importeert de meetdefinitie, nooit omgekeerd. Hardwareadapters importeren het contract; het contract importeert geen hardwarebibliotheek. Zo ontstaan geen cirkelimports.

Bij refactoring bewaar je eerst het bestaande gedrag in tests, verplaats je één verantwoordelijkheid en pas je de imports aan. Daarna draai je dezelfde tests. Wijzig tijdens die stap geen regelinstellingen: een verplaatsing en een gedragswijziging in één diff maken de oorzaak van een regressie onduidelijk. De onderstaande uitvoering gebruikt echte Python-imports tussen in-geheugenmodules; dezelfde bron wordt als bijlage getoond voor fysieke bestanden.

Een goede test maakt een fout zichtbaar en vertelt welk contract faalt. Normale invoer alleen is zwak: test minimum, maximum, net erbuiten, oude tijd, toekomsttijd, NaN, ontbrekende eenheid en sensoruitzondering. Een grens van leeftijd ≤ 5 s vraagt tests op 5 en net boven 5 s. NaN is bijzonder: gewone vergelijkingen leveren geen betrouwbare bereiktoets; isfinite maakt de bedoeling expliciet.

Een testdouble levert vaste invoer; een fake benadert een echte afhankelijkheid, een mock controleert interacties. Test bij voorkeur waarneembaar gedrag, niet private velden. Een unit test bewijst geen bedrading, timing of realistisch procesgedrag: integratietests verbinden onderdelen, systeemtests toetsen eisen en validatie toont bruikbaarheid voor bewoners.

Een regelaar die zelf de klok leest, een sensor opent en een netwerkbericht stuurt, is moeilijk reproduceerbaar. Geef tijd en meting via interfaces. Een simulatieklok kan precies een timeoutgrens aanbieden. Maak de kern zo veel mogelijk deterministisch: dezelfde invoer en toestand geven dezelfde uitvoer.

Bewaar de PID-integraal in het regelaarobject; log de overgang die hem reset. Beperk toegang tot gedeelde toestand en bepaal wie waarden schrijft. Bij gelijktijdige processen op Linux kan een meetrecord halverwege veranderd worden. Een onveranderlijk record of expliciete wachtrij maakt het overdrachtsmoment zichtbaar. Een test die uitsluitend dezelfde formule kopieert in het verwachte resultaat kan dezelfde fout herhalen; gebruik onafhankelijke handberekende gevallen.

Git onderscheidt de werkmap, de index (staging area) en de commitgeschiedenis. git diff toont werkmap tegenover index; git diff --staged toont wat in de volgende commit komt. git add selecteert een momentopname: latere edits zitten niet automatisch in die selectie. git commit legt de geselecteerde inhoud met een toelichting vast.

Een branch is een verplaatsbare verwijzing naar een commit. Maak een tak voor een verandering, toets het gedrag en laat een tweede lezer het diff beoordelen. Bij een conflict vergelijkt de integrator de bedoelingen en runt hij opnieuw tests; conflictmarkers verwijderen bewijst geen correcte integratie. Gebruik voor een gedeelde fout een nieuwe herstelcommit (git revert), zodat de geschiedenis terugvindbaar blijft.

Een reproduceerbare stationsrelease benoemt commit-ID, configuratie, kalibratieversie, modelbestand, dataselectie en testverslag. Een broncodecommit zegt niets over een later overschreven modelbestand. Geef elk model een checksum en beschrijf welke sensor- en softwareversies ermee compatibel zijn.

Geheime sleutels horen niet in git. Een genegeerd bestand dat vroeger al gevolgd werd, blijft gevolgd; .gitignore maakt een gelekt geheim niet ongedaan. Trek een gelekte sleutel in en herstel de toegang. Een release op de Pi krijgt een terugrolpad naar een geteste vorige versie; lokale veiligheid blijft tijdens update bij de microcontroller. Een rollback van software kan ongeschikt zijn als het databankformaat al gewijzigd is: test de migratie en terugweg samen.