JavaSE 封装详解
OOP 语言（面向对象程序）有三大特点：封装，继承，多态。
本文重点讲解封装特性。
Javajava
JavaSE 封装详解
Java 封装涉及访问权限控制、包管理、静态成员及内部类。通过 private、default、protected、public 限定符控制可见性。包用于组织类并解决命名冲突。static 修饰的成员变量和方法属于类而非对象，支持静态代码块初始化。内部类分为实例、静态、局部和匿名类，体现封装思想。重写 toString 方法可自定义对象打印格式。
Java 封装涉及访问权限控制、包管理、静态成员及内部类。通过 private、default、protected、public 限定符控制可见性。包用于组织类并解决命名冲突。static 修饰的成员变量和方法属于类而非对象，支持静态代码块初始化。内部类分为实例、静态、局部和匿名类，体现封装思想。重写 toString 方法可自定义对象打印格式。
OOP 语言（面向对象程序）有三大特点：封装，继承，多态。
本文重点讲解封装特性。
类和对象阶段，主要研究的就是封装特性。
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。
被 private 修饰的 成员变量 或者 成员方法，只能在当前类中使用
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：
| 范围 | private | default | protected | public | |
| 1 | 同一包中的同一类 | yes | yes | yes | yes |
| 2 | 同一包中的不同类 | yes | yes | yes | |
| 3 | 不同包中的子类 | yes | yes | ||
| 4 | 不同包中的非子类 | yes |
【说明】
1.protected主要是用在继承中
2.default 权限指：什么都不写时的默认权限
3.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
**注意：**一般情况下成员变量设置为 private，成员方法设置为 public
在面向对象体系中，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。
在 Java 中引入了包，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。
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 java.util.Date 导入 java.util 这个包中的 Date 类。
import java.util.Date;
public class Test {
public static void main(String[] args) {
Date date = new Date();
// 得到一个毫秒级别的时间戳
System.out.println(date.getTime());
}
}
使用 import 语句导入包。
如果需要使用 java.util 中的其他类，可以使用 import java.util.*
但是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。
import java.util.*;
import java.sql.*;
public class Test {
public static void main(String[] args) {
// 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
Date date = new Date();
System.out.println(date.getTime());
}
}
// 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
import java.util.*;
import java.sql.*;
public class Test {
public static void main(String[] args) {
java.util.Date date = new java.util.Date();
System.out.println(date.getTime());
}
}
可以使用import static导入包中静态的方法和字段。
import static java.lang.Math.*;
public class Test {
public static void main(String[] args) {
double x = 30;
double y = 40;
// 静态导入的方式写起来更方便一些。
// double result = Math.sqrt(Math.pow(x, 2) + Math.pow(y, 2));
double result = sqrt(pow(x, 2) + pow(y, 2));
System.out.println(result);
}
}
在这可以直接用公式，而不需要 Math.了
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
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.example.demo1 )
3.包名要和代码路径相匹配。例如创建 com.example.demo1 的包，那么会存在一个对应的路径 com/example/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 IDE 中先新建一个包：右键 src -> New(新建) -> Package(包)
2.在弹出的对话框中输入包名，例如 com.example.demo1
3.在包中创建类，右键包名 -> New(新建)-> Java Class(类)，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 IDE 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
Computer 类位于 com.example.demo1 包中，TestComputer 位置 com.example.demo2 包中：
package com.example.demo1;
public class Computer {
private String cpu; // cpu
private String memory; // 内存
public String screen; // 屏幕
String brand; // 品牌
public Computer(String brand, String cpu, String memory, String screen) {
this.brand = brand;
this.cpu = cpu;
this.memory = memory;
this.screen = screen;
}
public void Boot(){
System.out.println("开机~~~");
}
public void PowerOff(){
System.out.println("关机~~~");
}
public void SurfInternet(){
System.out.println("上网~~~");
}
}
package com.example.demo2;
import com.example.demo1.Computer;
public class TestComputer {
public static void main(String[] args) {
Computer p = new Computer("HW", "i7", "8G", "13*14");
System.out.println(p.screen);
// System.out.println(p.cpu); // 报错：cpu 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
}
}
// 注意：如果去掉 Computer 类之前的 public 修饰符，代码也会编译失败
java.lang:系统常用基础类 (String、Object),此包从 JDK1.1 后自动导入。
java.lang.reflect:java 反射编程包;
java.net:进行网络编程开发包。
java.sql:进行数据库开发的支持包。
java.util:是 java 提供的工具程序包。(集合类等) 非常重要
java.io:I/O 编程开发包。
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（随类的加载而创建，随类的卸载而销毁）
public class Student{
public String name;
public String gender;
public int age;
public double score;
public static String classRoom = "306";
public static void main(String[] args) {
// 静态成员变量可以直接通过类名访问
System.out.println(Student.classRoom);
Student s1 = new Student("Lee", "女", 18, 3.8);
Student s2 = new Student("User2", "男", 19, 4.0);
Student s3 = new Student("User3", "男", 20, 3.9);
// 也可以通过对象访问：但是 classRoom 是三个对象共享的
System.out.println(s1.classRoom);
System.out.println(s2.classRoom);
System.out.println(s3.classRoom);
}
}
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？
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。静态成员一般通过静态方法来访问
public class Student{
private static String classRoom = "306";
public static String getClassRoom(){
return classRoom;
}
}
public class TestStudent {
public static void main(String[] args) {
System.out.println(Student.getClassRoom());
}
}
【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
public static String getClassRoom(){
System.out.println(this);
return classRoom;
}
// 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
public static String getClassRoom(){
age += 1;
return classRoom;
// 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
public static String getClassRoom(){
doClass();
return classRoom;
}
// 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()
5.静态方法无法重写，不能用来实现多态
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
1. 就地初始化
在定义时直接给出初始值
public class Student{
private String name;
private String gender;
private int age;
private double score;
private static String classRoom = "306";
}
2.静态代码块初始化
见后面代码块
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：
1.普通代码块
2.构造块
3.静态块
4.同步代码块（多线程）
先说前三种
普通代码块：定义在方法中的代码块
public class Main{
public static void main(String[] args) {
{ //直接使用{}定义，普通方法块
int x = 10 ;
System.out.println("x1 = " +x);
}
int x = 100 ;
System.out.println("x2 = " +x);
}
}
// 执行结果
//x1 = 10
//x2 = 100
这种用法较少见
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。
public class Student{
//实例成员变量
private String name;
private String gender;
private int age;
private double score;
public Student() {
System.out.println("I am Student init()!");
}
//实例代码块
{
this.name = "TestUser";
this.age = 12;
this.gender = "man";
System.out.println("I am instance init()!");
}
public void show(){
System.out.println("name: "+name+" age: "+age+" sex: "+gender);
}
}
public class Main {
public static void main(String[] args) {
Student stu = new Student();
stu.show();
}
}
// 运行结果
//I am instance init()!
//I am Student init()!
//name: TestUser age: 12 sex: man
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。
public class Student{
private String name;
private String gender;
private int age;
private double score;
private static String classRoom;
//实例代码块
{
this.name = "TestUser";
this.age = 12;
this.gender = "man";
System.out.println("I am instance init()!");
}
// 静态代码块
static {
classRoom = "306";
System.out.println("I am static init()!");
}
public Student(){
System.out.println("I am Student init()!");
}
public static void main(String[] args) {
Student s1 = new Student();
Student s2 = new Student();
}
}
注意事项
1.静态代码块不管生成多少个对象，其只会执行一次
2.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
3.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)
4.实例代码块只有在创建对象时才会执行
1.静态代码块先执行
2.构造代码块
3.执行对应的构造方法
注意：静态代码块只执行一次，并且有先后顺序
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。
public class OutClass {
class InnerClass{
}
}
// OutClass 是外部类
// 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
public class A{
}
class B{
}
// 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
public class OutClass {
// 成员位置定义：未被 static 修饰 --->实例内部类
public class InnerClass1{
}
// 成员位置定义：被 static 修饰 ---> 静态内部类
static class InnerClass2{
}
public void method(){
// 方法中也可以定义内部类 ---> 局部内部类：几乎不用
class InnerClass5{
}
}
}
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，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。
即未被 static 修饰的成员内部类。
public class OutClass {
private int a;
static int b;
int c;
public void methodA(){
a = 10;
System.out.println(a);
}
public static void methodB(){
System.out.println(b);
}
// 实例内部类：未被 static 修饰
class InnerClass{
int c;
public void methodInner(){
// 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
a = 100;
b =200;
methodA();
methodB();
// 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
c = 300;
System.out.println(c);
// 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
OutClass.this.c = 400;
System.out.println(OutClass.this.c);
}
}
public static void main(String[] args) {
// 外部类：对象创建 以及 成员访问
OutClass outClass = new OutClass();
System.out.println(outClass.a);
System.out.println(OutClass.b);
System.out.println(outClass.c);
outClass.methodA();
outClass.methodB();
System.out.println("=============实例内部类的访问=============");
// 要访问实例内部类中成员，必须要创建实例内部类的对象
// 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
// 创建实例内部类对象，通过 外部类.的方式 来访问内部类，去创建一个内部类对象
OutClass.InnerClass innerClass1 = new OutClass().new InnerClass();
// 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();
}
}
【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。
被 static 修饰的内部成员类称为静态内部类。
public class OutClass {
private int a;
static int b;
public void methodA(){
a = 10;
System.out.println(a);
}
public static void methodB(){
System.out.println(b);
}
// 静态内部类：被 static 修饰的成员内部类
static class InnerClass{
public void methodInner(){
// 在内部类中只能访问外部类的静态成员
// a = 100; // 编译失败，因为 a 不是类成员变量
b =200;
// methodA(); // 编译失败，因为 methodB() 不是类成员方法
methodB();
}
}
public static void main(String[] args) {
// 静态内部类对象创建 & 成员访问
OutClass.InnerClass innerClass = new OutClass.InnerClass();
innerClass.methodInner();
}
}
【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
2.创建静态内部类对象时，不需要先创建外部类对象
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。
public class OutClass {
int a = 10;
public void method(){
int b = 10;
// 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
class InnerClass{
public void methodInnerClass(){
System.out.println(a);
System.out.println(b);
}
}
// 只能在该方法体内部使用，其他位置都不能用
InnerClass innerClass = new InnerClass();
innerClass.methodInnerClass();
}
public static void main(String[] args) {
// OutClass.InnerClass innerClass = null; 编译失败
}
}
【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
接口里用的多，后续抽象类和接口那篇博客再详细介绍
public class Person {
String name;
String gender;
int age;
public Person(String name, String gender, int age) {
this.name = name;
this.gender = gender;
this.age = age;
}
public static void main(String[] args) {
Person person = new Person("Jim","男", 18);
System.out.println(person);
}
}
// 打印结果：day20210829.Person@1b6d3586
这个打印结果是默认的，想要打印自己想要的结果，重写 toString 方法即可。
public class Person {
String name;
String gender;
int age;
public Person(String name, String gender, int age) {
this.name = name;
this.gender = gender;
this.age = age;
}
@Override
public String toString() {
return "[" + name + "," + gender + "," + age + "]";
}
public static void main(String[] args) {
Person person = new Person("Jim","男", 18);
System.out.println(person);
}
}
// 输出结果：[Jim,男，18]
@Override：这是重写的注释，重写之前最好加上，告诉别人这是重写的方法
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