封装概述
1、为什么需要封装?
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我要用洗衣机,只需要按一下开关和洗涤模式就可以了。有必要了解洗衣机内部的结构吗?有必要碰电动机吗?
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我们使用的电脑,内部有CPU、硬盘、键盘、鼠标等等,每一个部件通过某种连接方式一起工作,但是各个部件之间又是独立的
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现实生活中,每一个个体与个体之间是有边界的,每一个团体与团体之间是有边界的,而同一个个体、团体内部的信息是互通的,只是对外有所隐瞒。
面向对象编程语言是对客观世界的模拟,客观世界里每一个事物的内部信息都是隐藏在对象内部的,外界无法直接操作和修改,只能通过指定的方式进行访问和修改。封装可以被认为是一个保护屏障,防止该类的代码和数据被其他类随意访问。适当的封装可以让代码更容易理解与维护,也加强了代码的安全性。
随着我们系统越来越复杂,类会越来越多,那么类之间的访问边界必须把握好,面向对象的开发原则要遵循“高内聚、低耦合”,而“高内聚,低耦合”的体现之一:
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高内聚:类的内部数据操作细节自己完成,不允许外部干涉;
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低耦合:仅对外暴露少量的方法用于使用
隐藏对象内部的复杂性,只对外公开简单的接口。便于外界调用,从而提高系统的可扩展性、可维护性。通俗的讲,把该隐藏的隐藏起来,该暴露的暴露出来。这就是封装性的设计思想。
2、如何实现封装呢?
通俗的讲,封装就是把该隐藏的隐藏起来,该暴露的暴露出来。那么暴露的程度如何控制呢?就是依赖访问控制修饰符,也称为权限修饰符来控制。
访问控制修饰符来控制相应的可见边界,边界有如下:
(1)类
(2)包
(3)子类
(4)模块:Java9之后引入
权限修饰符:public,protected,缺省,private
修饰符 | 本类 | 本包 | 其他包子类 | 其他包非子类 | 其他模块 |
---|---|---|---|---|---|
private | √ | × | × | × | × |
缺省 | √ | √ | × | × | × |
protected | √ | √ | √ | × | × |
public | √ | √ | √ | √ | 默认不可以,可以建立依赖 |
外部类:public和缺省
成员变量:public,protected,缺省,private
成员方法:public,protected,缺省,private
构造器:public,protected,缺省,private
成员变量/属性私有化问题
成员变量(field)私有化之后,提供标准的get/set方法,我们把这种成员变量也称为属性(property)。或者可以说只要能通过get/set操作的就是事物的属性,哪怕它没有对应的成员变量。
1、成员变量封装的目的
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隐藏类的实现细节
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让使用者只能通过事先预定的方法来访问数据,从而可以在该方法里面加入控制逻辑,限制对成员变量的不合理访问。还可以进行数据检查,从而有利于保证对象信息的完整性。
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便于修改,提高代码的可维护性。主要说的是隐藏的部分,在内部修改了,如果其对外可以的访问方式不变的话,外部根本感觉不到它的修改。例如:Java8->Java9,String从char[]转为byte[]内部实现,而对外的方法不变,我们使用者根本感觉不到它内部的修改。
2、实现步骤
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使用
private
修饰成员变量
private 数据类型 变量名 ;
代码如下:
public class Chinese {
private static String country;
private String name;
private int age;
private boolean marry;
}
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提供
getXxx
方法 /setXxx
方法,可以访问成员变量,代码如下:
public class Chinese {
private static String country;
private String name;
private int age;
private boolean marry;
public static void setCountry(String c){
country = c;
}
public static String getCountry(){
return country;
}
public void setName(String n) {
name = n;
}
public String getName() {
return name;
}
public void setAge(int a) {
age = a;
}
public int getAge() {
return age;
}
public void setMarry(boolean m){
marry = m;
}
public boolean isMarry(){
return marry;
}
}
3、如何解决局部变量与成员变量同名问题
当局部变量与类变量(静态成员变量)同名时,在类变量前面加“类名.";
当局部变量与实例变量(非静态成员变量)同名时,在实例变量前面加“this.”
public class Chinese {
private static String country;
private String name;
private int age;
public static void setCountry(String country){
Chinese.country = country;
}
public static String getCountry(){
return country;
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
public String getName() {
return name;
}
public void setAge(int age) {
this.age = age;
}
public int getAge() {
return age;
}
}
4、 练习
(1)定义矩形类Rectangle,
声明静态变量sides,初始化为4,表示矩形边长的总数量;
声明实例变量长和宽
全部私有化,并提供相应的get/set方法
(2)在测试类中创建Rectangle对象,并调用相应的方法测试
(2)测试类ObjectArrayTest的main中创建一个可以装3个学生对象的数组,并且按照学生成绩排序,显示学生信息
包(Package)
1、包的作用
(1)可以避免类重名:有了包之后,类的全名称就变为:包.类名
(2)分类组织管理众多的类
例如:
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java.lang----包含一些Java语言的核心类,如String、Math、Integer、 System和Thread等,提供常用功能
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java.net----包含执行与网络相关的操作的类和接口。
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java.io ----包含能提供多种输入/输出功能的类。
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java.util----包含一些实用工具类,如集合框架类、日期时间、数组工具类Arrays,文本扫描仪Scanner,随机值产生工具Random。
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java.text----包含了一些java格式化相关的类
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java.sql和javax.sql----包含了java进行JDBC数据库编程的相关类/接口
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java.awt和java.swing----包含了构成抽象窗口工具集(abstract window toolkits)的多个类,这些类被用来构建和管理应用程序的图形用户界面(GUI)。
(3)可以控制某些类型或成员的可见范围
如果某个类型或者成员的权限修饰缺省的话,那么就仅限于本包使用
2、声明包的语法格式
package 包名;
注意:
(1)必须在源文件的代码首行
(2)一个源文件只能有一个声明包的语句
包的命名规范和习惯: (1)所有单词都小写,每一个单词之间使用.分割 (2)习惯用公司的域名倒置
例如:com.atguigu.xxx;
建议大家取包名时不要使用“java.xx"包
3、如何在命令行编译和运行声明包的Java文件(了解)
编译格式:
javac -d class文件存放路径 源文件路径名.java
例如:
package com.atguigu.demo;
public class TestPackage {
public static void main(String[] args) {
System.out.println("hello package");
}
}
编译:
javac -d . TestPackage.java
其中 . 表示在当前目录生成包目录
运行:
java com.atguigu.demo.TestPackage
定位到com目录的外面才能正确找到这个类
使用类的全名称才能正确运行这个类
4、如何跨包使用类
前提:被使用的类或成员的权限修饰符是>缺省的,即可见的
(1)使用类型的全名称
例如:java.util.Scanner input = new java.util.Scanner(System.in);
(2)使用import 语句之后,代码中使用简名称
import语句告诉编译器到哪里去寻找类。
import语句的语法格式:
import 包.类名;
import 包.*;
import static 包.类名.静态成员;
注意:
使用java.lang包下的类,不需要import语句,就直接可以使用简名称
import语句必须在package下面,class的上面
当使用两个不同包的同名类时,例如:java.util.Date和java.sql.Date。一个使用全名称,一个使用简名称
示例代码:
package com.atguigu.bean;
public class Student {
// 成员变量
private String name;
private int age;
// 构造方法
public Student() {
}
public Student(String name, int age) {
this.name = name;
this.age = age;
}
// 成员方法
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
public String getName() {
return name;
}
public void setAge(int age) {
this.age = age;
}
public int getAge() {
return age;
}
}
package com.atguigu.test;
import java.util.Scanner;
import java.util.Date;
import com.atguigu.bean.Student;
public class Test{
public static void main(String[] args){
Scanner input = new Scanner(System.in);
Student stu = new Student();
String str = "hello";
Date now = new Date();
java.sql.Date d = new java.sql.Date(346724566);
}
}
构造器(Constructor)
我们发现我们new完对象时,所有成员变量都是默认值,如果我们需要赋别的值,需要挨个为它们再赋值,太麻烦了。我们能不能在new对象时,直接为当前对象的某个或所有成员变量直接赋值呢。
可以,Java给我们提供了构造器。
1、构造器的作用
在创建对象的时候为实例变量赋初始值。
注意:构造器只为实例变量初始化,不为静态类变量初始化
2、构造器的语法格式
构造器又称为构造方法,那是因为它长的很像方法。但是和方法还有有所区别的。
【修饰符】 构造器名(){
// 实例初始化代码
}
【修饰符】 构造器名(参数列表){
// 实例初始化代码
}
代码如下:
public class Student {
private String name;
private int age;
// 无参构造
public Student() {}
// 有参构造
public Student(String name,int age) {
this.name = name;
this.age = age;
}
public String getName() {
return name;
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
public int getAge() {
return age;
}
public void setAge(int age) {
this.age = age;
}
}
注意事项:
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构造器名必须与它所在的类名必须相同。
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它没有返回值,所以不需要返回值类型,甚至不需要void
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如果你不提供构造器,系统会给出无参数构造器,并且该构造器的修饰符默认与类的修饰符相同
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如果你提供了构造器,系统将不再提供无参数构造器,除非你自己定义。
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构造器是可以重载的,既可以定义参数,也可以不定义参数。
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构造器的修饰符只能是权限修饰符,不能被其他任何修饰
3、练习
(1)声明一个员工类,
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包含属性:编号、姓名、薪资、性别,要求属性私有化,提供get/set,
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提供无参构造器和有参构造器
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提供getInfo()
(2)在测试类的main中分别用无参构造和有参构造创建员工类对象,调用getInfo
public class TestEmployee {
public static void main(String[] args){
//分别用无参构造和有参构造创建对象,调用getInfo
Employee e1 = new Employee();
System.out.println(e1.getInfo());
Employee e2 = new Employee("1001","张三",110000,'男');
System.out.println(e2.getInfo());
e2.setSalary(120000);
System.out.println(e2.getInfo());
System.out.println("e1薪资:" + e1.getSalary());
}
}
class Employee{
private String id;
private String name;
private double salary;
private char gender;
//提供无参构造器和有参构造器
public Employee(){
}
public Employee(String id, String name){
this.id = id;
this.name = name;
}
public Employee(String id, String name, double salary, char gender){
this.id = id;
this.name = name;
this.salary = salary;
this.gender = gender;
}
public String getId() {
return id;
}
public void setId(String id) {
this.id = id;
}
public String getName() {
return name;
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}