【详识JAVA语言】面向对象程序三大特性之一：封装-阿里云开发者社区

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

public class Computer {
private String cpu; // cpu
private String memory; // 内存
public String screen; // 屏幕
String brand; // 品牌---->default属性
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~~~"); }
}
public class TestComputer {
public static void main(String[] args) {
Computer p = new Computer("HW", "i7", "8G", "13*14");
System.out.println(p.brand); // default属性：只能被本包中类访问
System.out.println(p.screen); // public属性： 可以任何其他类访问
 //  System.out.println(p.cpu);  // private属性：只能在Computer类中访问，不能被其他类访问
}
}

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

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。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

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

但是这种写法比较麻烦一些, 可以使用 import语句导入包.

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());
}
}

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

import java.util.*;
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());
}
}

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.

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

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

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);
}
}

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：

package com.bit.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.bite.demo2;
import com.bite.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：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
}
}
// 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：

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

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)

public class Student{
public String name; 
public String gender; 
public int age; 
public double score; 
public static String classRoom = "Bit306";
// ...
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("Li leilei", "男", 18, 3.8); 
Student s2 = new Student("Han MeiMei", "女", 19, 4.0); 
Student s3 = new Student("Jim", "男", 18, 2.6);
// 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); 
}
}

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？

public class Student{
private String name; 
private String gender; 
private int age; 
private double score; 
private static String classRoom = "Bit306";
// ...
}
public class TestStudent { 
public static void main(String[] args) { 
System.out.println(Student.classRoom); 
} 
}
编译失败：
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。

public class Student{ 
// ...
private static String classRoom = "Bit306";
// ...
public static String getClassRoom(){ 
return classRoom; 
}
}
public class TestStudent {
public static void main(String[] args) { System.out.println(Student.getClassRoom()); 
}
} 
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

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()

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

public class Student{
private String name;
private String gender;
private int age;
private double score;
private static String classRoom = "Bit306";
// ...
}

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.

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。

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 = "bit";
this.age = 12;
this.sex = "man";
System.out.println("I am instance init()!");
}
public void show(){
System.out.println("name: "+name+" age: "+age+" sex: "+sex);
}
}
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: 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。

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 = "bit";
this.age = 12;
this.gender = "man";
System.out.println("I am instance init()!");
}
// 静态代码块
static {
classRoom = "bit306";
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

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。

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

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

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，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。

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 
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。

静态内部类

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(); methodB();
// 编译失败，因为methodB()不是类成员方法
}
}
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

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。

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

对象的打印

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

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。

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]

【详识JAVA语言】面向对象程序三大特性之一：封装

封装的概念

访问限定符

说明

封装扩展之包

包的概念

导入包中的类

自定义包

基本规则

操作步骤

包的访问权限控制举例

常见的包

static成员

再谈学生类

static修饰成员变量

static修饰成员方法

static成员变量初始化

1. 就地初始化

2. 静态代码块初始化

代码块

代码块概念以及分类

普通代码块

构造代码块

静态代码块

内部类

内部类的分类

内部类

实例内部类

静态内部类

局部内部类

对象的打印

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