在Java中,如何实现封装?

本文涉及的产品
轻量应用服务器 2vCPU 4GiB,适用于搭建Web应用/小程序
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轻量应用服务器 2vCPU 1GiB,适用于搭建电商独立站
简介: Java封装通过`private`隐藏属性,`public`暴露getter/setter方法,结合访问修饰符控制成员访问权限,实现数据安全与代码解耦,提升程序可维护性。

在 Java 中实现封装主要通过 访问修饰符 getter/setter 方法 来实现,核心步骤是"隐藏属性、暴露接口"。具体实现方式如下:

一、使用访问修饰符隐藏类的成员

Java 提供了 4 种访问修饰符,用于控制类成员(属性和方法)的访问范围,从而实现隐藏:

修饰符 访问范围 封装用途
private 仅当前类内部可访问 完全隐藏核心属性/方法
default 同一包内可访问(无修饰符时默认) 包内可见,对外隐藏
protected 同一包内或子类可访问 允许子类访问,对外隐藏
public 任何地方可访问 暴露公共接口(如 getter/setter)

封装的核心原则
将类的属性(数据)声明为 private(私有),禁止外部直接访问;
将操作属性的方法声明为 public(公开),作为外部交互的接口。

二、通过 getter/setter 方法暴露访问接口

对于私有属性,提供公共的 getXxx() 方法(获取属性值)和 setXxx() 方法(设置属性值),在方法中可以添加校验逻辑,确保数据合法性。

实例:封装一个 Student

public class Student {
   
    // 1. 将属性声明为 private(隐藏数据)
    private String name;  // 姓名
    private int age;      // 年龄
    private double score; // 成绩

    // 2. 提供 public 的 getter 方法(获取属性值)
    public String getName() {
   
        return name;
    }

    // 3. 提供 public 的 setter 方法(设置属性值,可添加校验)
    public void setName(String name) {
   
        // 例如:限制姓名不能为 null 或空字符串
        if (name != null && !name.trim().isEmpty()) {
   
            this.name = name;
        } else {
   
            System.out.println("姓名不能为空!");
        }
    }

    public int getAge() {
   
        return age;
    }

    public void setAge(int age) {
   
        // 例如:限制年龄在 0-150 之间
        if (age >= 0 && age <= 150) {
   
            this.age = age;
        } else {
   
            System.out.println("年龄必须在 0-150 之间!");
        }
    }

    public double getScore() {
   
        return score;
    }

    public void setScore(double score) {
   
        // 例如:限制成绩在 0-100 之间
        if (score >= 0 && score <= 100) {
   
            this.score = score;
        } else {
   
            System.out.println("成绩必须在 0-100 之间!");
        }
    }

    // 4. 其他业务方法(也可封装内部逻辑)
    public void showInfo() {
   
        System.out.println("姓名:" + name + ",年龄:" + age + ",成绩:" + score);
    }
}

三、使用封装后的类

外部只能通过 setXxx() 方法修改属性,通过 getXxx() 方法获取属性,无法直接操作私有属性:

public class TestStudent {
   
    public static void main(String[] args) {
   
        Student s = new Student();

        // 错误:无法直接访问 private 属性
        // s.name = "张三"; 

        // 正确:通过 setter 方法设置属性(会触发校验)
        s.setName("张三");   // 合法
        s.setAge(200);      // 触发错误提示:年龄必须在 0-150 之间
        s.setAge(18);       // 合法
        s.setScore(95.5);   // 合法

        // 通过 getter 方法获取属性
        System.out.println("姓名:" + s.getName()); // 输出:张三

        // 调用业务方法
        s.showInfo(); // 输出:姓名:张三,年龄:18,成绩:95.5
    }
}

四、封装的进阶:隐藏方法实现

除了属性,方法也可以被封装。例如,将类内部的辅助方法声明为 private,只暴露必要的 public 方法给外部使用:

public class Calculator {
   
    // 公开方法:对外暴露的接口
    public int add(int a, int b) {
   
        return calculate(a, b, "+");
    }

    public int subtract(int a, int b) {
   
        return calculate(a, b, "-");
    }

    // 私有方法:内部实现细节,对外隐藏
    private int calculate(int a, int b, String operator) {
   
        switch (operator) {
   
            case "+": return a + b;
            case "-": return a - b;
            default: throw new IllegalArgumentException("不支持的运算符");
        }
    }
}

外部只能调用 add()subtract(),无需关心 calculate() 的实现,即使未来修改 calculate() 的逻辑,也不会影响外部调用。

总结

Java 实现封装的核心步骤:

  1. private 修饰属性,禁止外部直接访问;
  2. 提供 publicgetter/setter 方法,控制属性的读写逻辑;
  3. 用访问修饰符隐藏内部方法实现,只暴露必要的公共接口。

通过这种方式,既能保证数据安全,又能降低代码耦合度,使程序更易于维护。

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