• 【详识JAVA语言】面向对象程序三大特性之一:封装


    封装的概念

    面向对象程序三大特性:封装、继承、多态。而类和对象阶段,主要研究的就是封装特性。何为封装呢?简单来说 就是套壳屏蔽细节

    比如:对于电脑这样一个复杂的设备,提供给用户的就只是:开关机、通过键盘输入,显示器,USB插孔等,让用 户来和计算机进行交互,完成日常事务。

    但实际上:电脑真正工作的却是CPU、显卡、内存等一些硬件元件。

    对于计算机使用者而言,不用关心内部核心部件,比如主板上线路是如何布局的,CPU内部是如何设计的等,用户 只需要知道,怎么开机、怎么通过键盘和鼠标与计算机进行交互即可。因此计算机厂商在出厂时,在外部套上壳 子,将内部实现细节隐藏起来,仅仅对外提供开关机、鼠标以及键盘插孔等,让用户可以与计算机进行交互即可。

    封装:将数据和操作数据的方法进行有机结合,隐藏对象的属性和实现细节,仅对外公开接口来和对象进行 交互

    访问限定符 

    Java中主要通过类和访问权限来实现封装:类可以将数据以及封装数据的方法结合在一起,更符合人类对事物的认 知,而访问权限用来控制方法或者字段能否直接在类外使用。Java中提供了四种访问限定符:

    比如:

    public:可以理解为一个人的外貌特征,谁都可以看得到

    default: 对于自己家族中(同一个包中)不是什么秘密,对于其他人来说就是隐私了

    private:只有自己知道,其他人都不知道 

    说明

    protected主要是用在继承中,继承部分详细介绍

    default权限指:什么都不写时的默认权限

    访问权限除了可以限定类中成员的可见性,也可以控制类的可见性

    1. public class Computer {
    2. private String cpu; // cpu
    3. private String memory; // 内存
    4. public String screen; // 屏幕
    5. String brand; // 品牌---->default属性
    6. public Computer(String brand, String cpu, String memory, String screen) {
    7. this.brand = brand;
    8. this.cpu = cpu;
    9. this.memory = memory;
    10. this.screen = screen;
    11. }
    12. public void Boot(){
    13. System.out.println("开机~~~");
    14. }
    15. public void PowerOff(){
    16. System.out.println("关机~~~");
    17. }
    18. public void SurfInternet(){
    19. System.out.println("上网~~~"); }
    20. }
    21. public class TestComputer {
    22. public static void main(String[] args) {
    23. Computer p = new Computer("HW", "i7", "8G", "13*14");
    24. System.out.println(p.brand); // default属性:只能被本包中类访问
    25. System.out.println(p.screen); // public属性: 可以任何其他类访问
    26.  //  System.out.println(p.cpu);  // private属性:只能在Computer类中访问,不能被其他类访问
    27. }
    28. }

    注意:一般情况下成员变量设置为private,成员方法设置为public。

    封装扩展之包

    包的概念

    面向对象体系中,提出了一个软件包的概念,即:为了更好的管理类,把多个类收集在一起成为一组,称为软件包。有点类似于目录。比如:为了更好的管理电脑中的歌曲,一种好的方式就是将相同属性的歌曲放在相同文件 下,也可以对某个文件夹下的音乐进行更详细的分类。

    在Java中也引入了包,包是对类、接口等的封装机制的体现,是一种对类或者接口等的很好的组织方式,比如:一 个包中的类不想被其他包中的类使用。包还有一个重要的作用:在同一个工程中允许存在相同名称的类,只要处在不同的包中即可。

    导入包中的类 

    Java 中已经提供了很多现成的类供我们使用. 例如Date类:可以使用类. java.util.Date 导入java.util 这个包中的 Date类

    1. public class Test {
    2. public static void main(String[] args) {
    3. java.util.Date date = new java.util.Date();
    4. // 得到一个毫秒级别的时间戳
    5. System.out.println(date.getTime());
    6. }
    7. }

    但是这种写法比较麻烦一些, 可以使用 import语句导入包.

    1. import java.util.Date; public class Test {
    2. public static void main(String[] args) {
    3. Date date = new Date(); // 得到一个毫秒级别的时间戳
    4. System.out.println(date.getTime());
    5. }
    6. }

    如果需要使用 java.util 中的其他类, 可以使用 import java.util.*

    1. import java.util.*;
    2. public class Test {
    3. public static void main(String[] args) {
    4. Date date = new Date(); // 得到一个毫秒级别的时间戳
    5. System.out.println(date.getTime());
    6. }
    7. }

    但是我们更建议显式的指定要导入的类名. 否则还是容易出现冲突的情况.

    1. import java.util.*;
    2. import java.sql.*;
    3. public class Test {
    4. public static void main(String[] args) {
    5. // util 和 sql 中都存在一个 Date 这样的类, 此时就会出现歧义, 编译出错
    6. Date date = new Date();
    7. System.out.println(date.getTime());
    8. }
    9. }
    10. // 编译出错 Error:(5, 9) java: 对Date的引用不明确 java.sql 中的类 java.sql.Date 和 java.util 中的类 java.util.Date 都匹配

    在这种情况下需要使用完整的类名

    1. import java.util.*;
    2. import java.sql.*;
    3. public class Test {
    4. public static void main(String[] args) {
    5. java.util.Date date = new java.util.Date();
    6. System.out.println(date.getTime());
    7. }
    8. }

    可以使用import static导入包中静态的方法和字段 

    注意事项: import 和 C++ 的 #include import 只是为了写代码的时候更方便.

    1. import static java.lang.Math.*;
    2. public class Test {
    3. public static void main(String[] args) {
    4. double x = 30;
    5. double y = 40;
    6. // 静态导入的方式写起来更方便一些.
    7. // double result = Math.sqrt(Math.pow(x, 2) + Math.pow(y, 2));
    8. double result = sqrt(pow(x, 2) + pow(y, 2));
    9. System.out.println(result);
    10. }
    11. }

    注意事项: import 和 C++ 的 #include 差别很大. C++ 必须 #include 来引入其他文件内容, 但是 Java 不需要. import 只是为了写代码的时候更方便. import 更类似于 C++ 的 namespace 和 using

    自定义包

    基本规则

    1. 在文件的最上方加上一个 package 语句指定该代码在哪个包中.

    2. 包名需要尽量指定成唯一的名字, 通常会用公司的域名的颠倒形式(例如 com.bit.demo1).

    3. 包名要和代码路径相匹配. 例如创建 com.bit.demo1 的包, 那么会存在一个对应的路径

    com/bit/demo1 来存储代码.

    4. 如果一个类没有 package 语句, 则该类被放到一个默认包中.

    操作步骤

    1. 在 IDEA 中先新建一个包: 右键 src -> 新建 -> 包

    2. 在弹出的对话框中输入包名, 例如 com.bit.demo1 在包中创建类, 右键包名 -> 新建 -> 类, 然后输入类名即可.

    4. 此时可以看到我们的磁盘上的目录结构已经被 IDEA 自动创建出来了

     

    5. 同时我们也看到了, 在新创建的 Test.java 文件的最上方, 就出现了一个 package 语句

     包的访问权限控制举例

    Computer类位于com.bit.demo1包中,TestComputer位置com.bit.demo2包中:

    1. package com.bit.demo1;
    2. public class Computer {
    3. private String cpu; // cpu
    4. private String memory; // 内存
    5. public String screen; // 屏幕
    6. String brand; // 品牌
    7. public Computer(String brand, String cpu, String memory, String screen) { this.brand = brand;
    8. this.cpu = cpu;
    9. this.memory = memory;
    10. this.screen = screen;
    11. }
    12. public void Boot(){
    13. System.out.println("开机~~~");
    14. }
    15. public void PowerOff(){
    16. System.out.println("关机~~~");
    17. }
    18. public void SurfInternet(){
    19. System.out.println("上网~~~");
    20. }
    21. }
    22. /// package com.bite.demo2;
    23. import com.bite.demo1.Computer;
    24. public class TestComputer { public static void main(String[] args) {
    25. Computer p = new Computer("HW", "i7", "8G", "13*14");
    26. System.out.println(p.screen);
    27. // System.out.println(p.cpu); // 报错:cup是私有的,不允许被其他类访问 // System.out.println(p.brand); // 报错:brand是default,不允许被其他包中的类访问
    28. }
    29. }
    30. // 注意:如果去掉Computer类之前的public修饰符,代码也会编译失败

    常见的包 

    1. java.lang:系统常用基础类(String、Object),此包从JDK1.1后自动导入。

    2. java.lang.reflect:java 反射编程包;

    3. java.net:进行网络编程开发包。

    4. java.sql:进行数据库开发的支持包。

    5. java.util:是java提供的工具程序包。(集合类等) 非常重要

    6. java.io:I/O编程开发包。

    static成员

    再谈学生类

    使用前文中介绍的学生类实例化三个对象s1、s2、s3,每个对象都有自己特有的名字、性别,年龄,学分绩点等成 员信息,这些信息就是对不同学生来进行描述的,如下所示:

    1. public class Student{
    2. // ...
    3. public static void main(String[] args) {
    4. Student s1 = new Student("Li leilei", "男", 18, 3.8);
    5. Student s2 = new Student("Han MeiMei", "女", 19, 4.0);
    6. Student s3 = new Student("Jim", "男", 18, 2.6); }
    7. }

     

    假设三个同学是同一个班的,那么他们上课肯定是在同一个教室,那既然在同一个教室,那能否给类中再加一个成 员变量,来保存同学上课时的教室呢?答案是不行的。

    之前在Student类中定义的成员变量,每个对象中都会包含一份(称之为实例变量),因为需要使用这些信息来描述 具体的学生。而现在要表示学生上课的教室,这个教室的属性并不需要每个学生对象中都存储一份,而是需要让所 有的学生来共享。在Java中,被static修饰的成员,称之为静态成员,也可以称为类成员,其不属于某个具体的对象,是所有对象所共享的。

    static修饰成员变量

     static修饰的成员变量,称为静态成员变量,静态成员变量最大的特性:不属于某个具体的对象,是所有对象所共享的。

    【静态成员变量特性】

    1. 不属于某个具体的对象,是类的属性,所有对象共享的,不存储在某个对象的空间中

    2. 既可以通过对象访问,也可以通过类名访问,但一般更推荐使用类名访问

    3. 类变量存储在方法区当中

    4. 生命周期伴随类的一生(即:随类的加载而创建,随类的卸载而销毁)

    1. public class Student{
    2. public String name;
    3. public String gender;
    4. public int age;
    5. public double score;
    6. public static String classRoom = "Bit306";
    7. // ...
    8. public static void main(String[] args) {
    9. // 静态成员变量可以直接通过类名访问
    10. System.out.println(Student.classRoom);
    11. Student s1 = new Student("Li leilei", "男", 18, 3.8);
    12. Student s2 = new Student("Han MeiMei", "女", 19, 4.0);
    13. Student s3 = new Student("Jim", "男", 18, 2.6);
    14. // 也可以通过对象访问:但是classRoom是三个对象共享的
    15. System.out.println(s1.classRoom);
    16. System.out.println(s2.classRoom);
    17. System.out.println(s3.classRoom);
    18. }
    19. }

    大家以调试方式运行上述代码,然后在监视窗口中可以看到,静态成员变量并没有存储到某个具体的对象中。

    static修饰成员方法

    一般类中的数据成员都设置为private,而成员方法设置为public,那设置之后,Student类中classRoom属性如何 在类外访问呢?

    1. public class Student{
    2. private String name;
    3. private String gender;
    4. private int age;
    5. private double score;
    6. private static String classRoom = "Bit306";
    7. // ...
    8. }
    9. public class TestStudent {
    10. public static void main(String[] args) {
    11. System.out.println(Student.classRoom);
    12. }
    13. }
    14. 编译失败:
    15. Error:(10, 35) java: classRoom 在 extend01.Student 中是 private 访问控制

    那static属性应该如何访问呢?

    Java中,被static修饰的成员方法称为静态成员方法,是类的方法,不是某个对象所特有的。静态成员一般是通过 静态方法来访问的。

    1. public class Student{
    2. // ...
    3. private static String classRoom = "Bit306";
    4. // ...
    5. public static String getClassRoom(){
    6. return classRoom;
    7. }
    8. }
    9. public class TestStudent {
    10. public static void main(String[] args) { System.out.println(Student.getClassRoom());
    11. }
    12. }
    13. 输出:Bit306

    【静态方法特性】

    1. 不属于某个具体的对象,是类方法

    2. 可以通过对象调用,也可以通过类名.静态方法名(...)方式调用,更推荐使用后者

    3. 不能在静态方法中访问任何非静态成员变量

    1. public static String getClassRoom(){
    2. System.out.println(this);
    3. return classRoom;
    4. }
    5. // 编译失败:Error:(35, 28) java: 无法从静态上下文中引用非静态 变量 this
    6. public static String getClassRoom(){
    7. age += 1;
    8. return classRoom;
    9. }
    10. // 编译失败:Error:(35, 9) java: 无法从静态上下文中引用非静态 变量 age

    4. 静态方法中不能调用任何非静态方法,因为非静态方法有this参数,在静态方法中调用时候无法传递this引用

    1. public static String getClassRoom(){
    2. doClass();
    3. return classRoom;
    4. }
    5. // 编译报错:Error:(35, 9) java: 无法从静态上下文中引用非静态 方法 doClass()

    static成员变量初始化

    注意:静态成员变量一般不会放在构造方法中来初始化,构造方法中初始化的是与对象相关的实例属性 静态成员变量的初始化分为两种:就地初始化 和 静态代码块初始化。

    1. 就地初始化

    就地初始化指的是:在定义时直接给出初始值

    1. public class Student{
    2. private String name;
    3. private String gender;
    4. private int age;
    5. private double score;
    6. private static String classRoom = "Bit306";
    7. // ...
    8. }

    2. 静态代码块初始化

    那什么是代码块呢?继续往后看 :) ~~~

    代码块

    代码块概念以及分类

    使用 {}定义的一段代码称为代码块。根据代码块定义的位置以及关键字,又可分为以下四种:

    普通代码块

    构造块

    静态块

    同步代码块(后续讲解多线程部分再谈)

    普通代码块

    普通代码块:定义在方法中的代码块.

    1. public class Main{
    2. public static void main(String[] args) {
    3. { //直接使用{}定义,普通方法块
    4. int x = 10 ;
    5. System.out.println("x1 = " +x);
    6. }
    7. int x = 100 ;
    8. System.out.println("x2 = " +x);
    9. }
    10. }
    11. // 执行结果
    12. x1 = 10
    13. x2 = 100

    这种用法较少见

    构造代码块

    构造块:定义在类中的代码块(不加修饰符)。也叫:实例代码块。构造代码块一般用于初始化实例成员变量。

    1. public class Student{
    2. //实例成员变量
    3. private String name;
    4. private String gender;
    5. private int age;
    6. private double score;
    7. public Student() {
    8. System.out.println("I am Student init()!");
    9. }
    10. //实例代码块
    11. {
    12. this.name = "bit";
    13. this.age = 12;
    14. this.sex = "man";
    15. System.out.println("I am instance init()!");
    16. }
    17. public void show(){
    18. System.out.println("name: "+name+" age: "+age+" sex: "+sex);
    19. }
    20. }
    21. public class Main {
    22. public static void main(String[] args) {
    23. Student stu = new Student(); stu.show();
    24. }
    25. }
    26. // 运行结果
    27. I am instance init()!
    28. I am Student init()!
    29. name: bit age: 12 sex: man

    静态代码块

    使用static定义的代码块称为静态代码块。一般用于初始化静态成员变量。

    1. public class Student{
    2. private String name;
    3. private String gender;
    4. private int age; private double score;
    5. private static String classRoom;
    6. //实例代码块
    7. {
    8. this.name = "bit";
    9. this.age = 12;
    10. this.gender = "man";
    11. System.out.println("I am instance init()!");
    12. }
    13. // 静态代码块
    14. static {
    15. classRoom = "bit306";
    16. System.out.println("I am static init()!");
    17. }
    18. public Student(){
    19. System.out.println("I am Student init()!");
    20. }
    21. public static void main(String[] args) {
    22. Student s1 = new Student();
    23. Student s2 = new Student();
    24. }
    25. }

    注意事项

    静态代码块不管生成多少个对象,其只会执行一次

    静态成员变量是类的属性,因此是在JVM加载类时开辟空间并初始化的

    如果一个类中包含多个静态代码块,在编译代码时,编译器会按照定义的先后次序依次执行(合并)

    实例代码块只有在创建对象时才会执行

    内部类

    当一个事物的内部,还有一个部分需要一个完整的结构进行描述,而这个内部的完整的结构又只为外部事物提供服 务,那么这个内部的完整结构最好使用内部类。在 Java 中,可以将一个类定义在另一个类或者一个方法的内部, 前者称为内部类,后者称为外部类。内部类也是封装的一种体现。

    1. public class OutClass {
    2. class InnerClass{
    3. }
    4. }
    5. // OutClass是外部类
    6. // InnerClass是内部类

    【注意事项】

    1. 定义在class 类名{}花括号外部的,即使是在一个文件里,都不能称为内部类

    1. public class A{
    2. }
    3. class B{
    4. }
    5. // A 和 B是两个独立的类,彼此之前没有关系

    2. 内部类和外部类共用同一个java源文件,但是经过编译之后,内部类会形成单独的字节码文件

    内部类的分类

    先来看下,内部类都可以在一个类的那些位置进行定义

    1. public class OutClass {
    2. // 成员位置定义:未被static修饰 --->实例内部类
    3. public class InnerClass1{ }
    4. // 成员位置定义:被static修饰 ---> 静态内部类
    5. static class InnerClass2{
    6. }
    7. public void method(){
    8. // 方法中也可以定义内部类 ---> 局部内部类:几乎不用
    9. class InnerClass5{
    10. }
    11. }
    12. }

    根据内部类定义的位置不同,一般可以分为以下几种形式:

    1. 成员内部类(普通内部类:未被static修饰的成员内部类 和 静态内部类:被static修饰的成员内部类)

    2. 局部内部类(不谈修饰符)、匿名内部类

    注意:内部类其实日常开发中使用并不是非常多,大家在看一些库中的代码时候可能会遇到的比较多,日常开始中 使用最多的是匿名内部类。

    内部类

    在外部类中,内部类定义位置与外部类成员所处的位置相同,因此称为成员内部类。

    实例内部类

    即未被static修饰的成员内部类。

    1. public class OutClass {
    2. private int a;
    3. static int b;
    4. int c;
    5. public void methodA(){
    6. a = 10;
    7. System.out.println(a);
    8. }
    9. public static void methodB(){
    10. System.out.println(b);
    11. }
    12. // 实例内部类:未被static修饰
    13. class InnerClass{
    14. int c; public void methodInner(){
    15. // 在实例内部类中可以直接访问外部类中:任意访问限定符修饰的成员
    16. a = 100;
    17. b =200;
    18. methodA();
    19. methodB();
    20. // 如果外部类和实例内部类中具有相同名称成员时,优先访问的是内部类自己的
    21. c = 300;
    22. System.out.println(c);
    23. // 如果要访问外部类同名成员时候,必须:外部类名称.this.同名成员名字
    24. OutClass.this.c = 400;
    25. System.out.println(OutClass.this.c);
    26. }
    27. }
    28. public static void main(String[] args) {
    29. // 外部类:对象创建 以及 成员访问
    30. OutClass outClass = new OutClass();
    31. System.out.println(outClass.a);
    32. System.out.println(outClass.b);
    33. System.out.println(outClass.c);
    34. outClass.methodA();
    35. outClass.methodB();
    36. System.out.println("=============实例内部类的访问=============");
    37. // 要访问实例内部类中成员,必须要创建实例内部类的对象
    38. // 而普通内部类定义与外部类成员定义位置相同,因此创建实例内部类对象时必须借助外部类
    39. // 创建实例内部类对象
    40. OutClass.InnerClass innerClass1 = new OutClass().new InnerClass();
    41. // 上述语法比较怪异,也可以先将外部类对象先创建出来,然后再创建实例内部类对象 OutClass.InnerClass innerClass2 = outClass.new InnerClass(); innerClass2.methodInner();
    42. }
    43. }

    【注意事项】

    1. 外部类中的任何成员都可以在实例内部类方法中直接访问

    2. 实例内部类所处的位置与外部类成员位置相同,因此也受public、private等访问限定符的约束

    3. 在实例内部类方法中访问同名的成员时,优先访问自己的,如果要访问外部类同名的成员,必须:外部类名 称.this.同名成员 来访问

    4. 实例内部类对象必须在先有外部类对象前提下才能创建

    5. 实例内部类的非静态方法中包含了一个指向外部类对象的引用

    6. 外部类中,不能直接访问实例内部类中的成员,如果要访问必须先要创建内部类的对象。

    静态内部类

    被static修饰的内部成员类称为静态内部类。

    1. public class OutClass {
    2. private int a;
    3. static int b;
    4. public void methodA(){
    5. a = 10;
    6. System.out.println(a);
    7. }
    8. public static void methodB(){
    9. System.out.println(b);
    10. }
    11. // 静态内部类:被static修饰的成员内部类
    12. static class InnerClass{
    13. public void methodInner(){
    14. // 在内部类中只能访问外部类的静态成员
    15. // a = 100;
    16. // 编译失败,因为a不是类成员变量
    17. b =200;
    18. // methodA(); methodB();
    19. // 编译失败,因为methodB()不是类成员方法
    20. }
    21. }
    22. public static void main(String[] args) {
    23. // 静态内部类对象创建 & 成员访问
    24. OutClass.InnerClass innerClass = new OutClass.InnerClass(); innerClass.methodInner(); }
    25. }

    【注意事项】

    1. 在静态内部类中只能访问外部类中的静态成员

    如果确实想访问,我们该如何做?

    2. 创建静态内部类对象时,不需要先创建外部类对象

    局部内部类

    定义在外部类的方法体或者{}中,该种内部类只能在其定义的位置使用,一般使用的非常少,此处简单了解下语法格式。

    1. public class OutClass {
    2. int a = 10;
    3. public void method(){
    4. int b = 10;
    5. // 局部内部类:定义在方法体内部 // 不能被public、static等访问限定符修饰
    6. class InnerClass{
    7. public void methodInnerClass(){
    8. System.out.println(a);
    9. System.out.println(b);
    10. }
    11. }
    12. // 只能在该方法体内部使用,其他位置都不能用
    13. InnerClass innerClass = new InnerClass();
    14. innerClass.methodInnerClass();
    15. }
    16. public static void main(String[] args) {
    17. // OutClass.InnerClass innerClass = null; 编译失败 }
    18. }

    【注意事项】

    1. 局部内部类只能在所定义的方法体内部使用

    2. 不能被public、static等修饰符修饰

    3. 编译器也有自己独立的字节码文件,命名格式:外部类名字$数字内部类名字.class

    4. 几乎不会使用

    对象的打印

    1. public class Person {
    2. String name;
    3. String gender;
    4. int age;
    5. public Person(String name, String gender, int age) {
    6. this.name = name;
    7. this.gender = gender;
    8. this.age = age;
    9. }
    10. public static void main(String[] args) {
    11. Person person = new Person("Jim","男", 18);
    12. System.out.println(person);
    13. }
    14. }
    15. // 打印结果:day20210829.Person@1b6d3586

    如果想要默认打印对象中的属性该如何处理呢?答案:重写toString方法即可。

    1. public class Person {
    2. String name;
    3. String gender;
    4. int age;
    5. public Person(String name, String gender, int age) {
    6. this.name = name;
    7. this.gender = gender;
    8. this.age = age;
    9. }
    10. @Override
    11. public String toString() {
    12. return "[" + name + "," + gender + "," + age + "]";
    13. }
    14. public static void main(String[] args) {
    15. Person person = new Person("Jim","男", 18);
    16. System.out.println(person); }
    17. }
    18. // 输出结果:[Jim,男,18]

    ​​​​​​​

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  • 原文地址:https://blog.csdn.net/caojunjia/article/details/136433157