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Contourner le problème de l'appel d'une méthode virtuelle dans un constructeur

Ce problème est source de bogues bien sournois. J'ai déjà eu l'occasion de vous en parler dans un billet cet été (Appel d'un membre virtuel dans le constructeur ou "quand C# devient vicieux". A lire absolument...), la conclusion était qu'il ne faut tout simplement pas utiliser cette construction dangereuse. Je proposais alors de déplacer toutes les initialisations dans le constructeur de la classe parent, mais bien entendu cela n'est pas applicable tout le temps (sinon à quoi servirait l'héritage).

Dès lors comment proposer une méthode fiable et systématique pour contourner le problème proprement ?

Rappel

Je renvoie le lecteur au billet que j'évoque en introduction pour éviter de me répéter, le problème posé y est clairement démontré. Pour les paresseux du clic, voici en gros le résumé de la situation : L'appel d'une méthode virtuelle dans le constructeur d'une classe est fortement déconseillé. La raison : lorsque qu'une instance d'une classe dérivée est créée elle commence par appeler le constructeur de son parent (et ainsi de suite en cascade remontante). Si ce constructeur parent appelle une méthode virtuelle overridée dans la classe enfant, le problème est que l'instance enfant elle-même n'est pas encore initialisée, l'initialisation se trouvant encore dans le code du constructeur parent. Et cela, comme vous pouvez l'imaginer, ça sent le bug !

Une première solution

La seule et unique solution propre est donc de s'interdire d'appeler des méthodes virtuelles dans un constructeur. Et je serai même plus extrémiste : il faut s'interdire d'appeler toute méthode dans le constructeur d'une classe, tout simplement parce qu'une méthode non virtuelle, allez savoir, peut, au gréé des changements d'un code, devenir virtuelle un jour. Ce n'est pas quelque chose de souhaitable d'un pur point de vue méthodologique, mais nous savons tous qu'entre la théorie et la pratique il y a un monde...

Tout cela est bien joli mais s'il y a des appels à des méthodes c'est qu'elles servent à quelque chose, s'en passer totalement semble pour le coup tellement extrême qu'on se demande si ça vaut encore le coup de développper ! Bien entendu il existe une façon de contourner le problème : il suffit de créer une méthode publique "Init()" qui elle peut faire ce qu'elle veut. Charge à celui qui créé l'instance d'appeler dans la foulée cette dernière pour compléter l'initialisation de l'objet.

Le code suivant montre une telle construction :

 // Classe Parent
    public class Parent2
    {
        public Parent2(int valeur)
        {
            // MethodeVirtuelle();
        }
 
        public virtual void Init()
        {
            MethodeVirtuelle();
        }
 
        public virtual void MethodeVirtuelle()
        { }
    }
 
    // Classe dérivée
    public class Enfant2 : Parent2
    {
        private int val;
 
        public Enfant2(int valeur)
            : base(valeur)
        {
            val = valeur;
        }
 
        public override void MethodeVirtuelle()
        {
            Console.WriteLine("Classe Enfant2. champ val = " + val);
        }
    }

La méthode virtuelle est appelée dans Init() et le constructeur de la classe de base n'appelle plus aucune méthode.

C'est bien. Mais cela complique un peu l'utilisation des classes. En effet, désormais, pour créer une instance de la classe Enfant2 il faut procéder comme suit :

 // Méthode 2 : avec init séparé
 var enfant2 = new Enfant2(10);
 enfant2.Init(); // affichera 10

Et là, même si nous avons réglé un problème de conception essentiel, côté pratique nous sommes loin du compte ! Le pire c'est bien entendu que nous obligeons les utilisateurs de la classe Enfant2 à "penser à appeler Init()". Ce n'est pas tant l'appel à Init() qui est gênant que le fait qu'il faut penser à le faire ... Et nous savons tous que plus il y a de détails de ce genre à se souvenir pour faire marcher un code, plus le risque de bug augmente.

Conceptuellement, c'est propre, au niveau design c'est à fuir...

Faut-il donc choisir entre peste et choléra sans aucun espoir de se sortir de cette triste alternative ? Non. Nous pouvons faire un peu mieux et rendre tout cela transparent notamment en transférant à la classe enfant la responsabilité de s'initialiser correctement sans que l'utilisateur de cette classe ne soit obligé de penser à quoi que ce soit.

La méthode de la Factory

Il faut absolument utiliser la méthode de l'init séparé, cela est incontournable. Mais il faut tout aussi fermement éviter de rendre l'utilisation de la classe source de bugs. Voici nos contraintes, il va falloir faire avec.

La solution consiste à modifier légèrement l'approche. Nous allons fournir une méthode de classe (méthode statique) permettant de créer des instances de la classe Enfant2, charge à cette méthode appartenant à Enfant2 de faire l'intialisation correctement. Et pour éviter toute "bavure" nous allons cacher le constructeur de Enfant2. Dès lors nous aurons mis en place une Factory (très simple) capable de fabriquer des instances de Enfant2 correctement initialisées, en une seule opération et dans le respect du non appel des méthodes virtuelles dans les constructeurs... ouf !

C'est cette solution que montre le code qui suit (Parent3 et Enfant3 étant les nouvelles classes) :

    // Classe Parent
    public class Parent3
    {
        public Parent3(int valeur)
        {
            // MethodeVirtuelle();
        }
 
        public virtual void Init()
        {
            MethodeVirtuelle();
        }
 
        public virtual void MethodeVirtuelle()
        { }
    }
 
    // Classe dérivée
    public class Enfant3 : Parent3
    {
        private int val;
 
        public static Enfant3 CreerInstance(int valeur)
        {
            var enfant3 = new Enfant3(valeur);
            enfant3.Init();
            return enfant3;
        }
 
        protected Enfant3(int valeur)
            : base(valeur)
        {
            val = valeur;
        }
 
        public override void MethodeVirtuelle()
        {
            Console.WriteLine("Classe Enfant3. champ val = " + val);
        }
    }

La création d'une instance de Enfant3 s'effectue dès lors comme suit :

 var enfant3 = Enfant3.CreerInstance(10);

C'est simple, sans risque d'erreur (impossible de créer une instance autrement), et nous respectons l'interdiction des appels virtuels dans le constructeur sans nous priver des méthodes virtuelles lors de l'initialisation d'un objet. De plus la responsabilité de la totalité de l'action est transférée à la classe enfant ce qui centralise toute la connaissance de cette dernière en un seul point.

Dans une grosse librairie de code on peut se permettre de déconnecter la Factory des classes en proposant directement une ou plusieurs abstraites qui sont les seuls points d'accès pour créer des instances. Toutefois je vous conseille de laisser malgré tout les Factory "locales" dans chaque classe. Cela évite d'éparpiller le code et si un jour une classe enfant est modifiée au point que son initialisation le soit aussi, il n'y aura pas à penser à faire des vérifications dans le code de la Factory séparée. De fait une Factory centrale ne peut être vue que comme un moyen de regrouper les Factories locales, sans pour autant se passer de ces dernières ou en modifier le rôle.

Conclusion

Peut-on aller encore plus loin ? Peut-on procéder d'une autre façon pour satisfaire toutes les exigences de la situation ? Je ne doute pas qu'une autre voie puisse exister, pourquoi pas plus élégante. Encore faut-il la découvrir. C'est comme en montagne, une fois qu'une voie a été découverte pour atteindre le sommet plus facilement ça semble une évidence, mais combien ont du renoncer au sommet avant que le découvreur de la fameuse voie ne trace le chemin ?

Saurez-vous être ce premier de cordée génial et découvrir une voie alternative à la solution de la Factory ? Si tel est le cas, n'oubliez pas de laisser un commentaire !

Dans tous les cas : Stay Tuned !

Et pour jouer avec le code, le projet de test VS 2008 : VirtualInCtor.zip (5,99 kb)

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