深入理解 Java 修饰符与封装:访问权限、行为控制与数据隐藏

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简介: ava 修饰符 用于控制类、属性、方法和构造函数的访问权限和行为。它们可以分为两组:访问修饰符:public: 意味着代码对所有类可访问。private: 意味着代码只能在声明的类内部访问。default: 意味着代码只能在同一包中访问。protected: 意味着代码在同一包和子类中可访问。非访问修饰符:final: 意味着类不能被继承,属性和方法不能被重写。static: 意味着属性和方法属于类,而不属于对象。abstract: 意味着类不能用于创建对象,方法没有主体,必须由子类提供。transient: 意味着在序列化包含它们的对象时,属性和方法将被跳过。sync

Java 修饰符

Java 修饰符 用于控制类、属性、方法和构造函数的访问权限和行为。它们可以分为两组:

  1. 访问修饰符:
  • public: 意味着代码对所有类可访问。
  • private: 意味着代码只能在声明的类内部访问。
  • default: 意味着代码只能在同一包中访问。
  • protected: 意味着代码在同一包和子类中可访问。
  1. 非访问修饰符:
  • final: 意味着类不能被继承,属性和方法不能被重写。
  • static: 意味着属性和方法属于类,而不属于对象。
  • abstract: 意味着类不能用于创建对象,方法没有主体,必须由子类提供。
  • transient: 意味着在序列化包含它们的对象时,属性和方法将被跳过。
  • synchronized: 意味着方法一次只能由一个线程访问。
  • volatile: 意味着属性的值不会在本地线程缓存,总是从“主内存”读取。

示例:

访问修饰符:

// public类可以被任何类访问
public class Main {
   

  // private属性只能在 Main 类内部访问
  private int x = 10;

  // default方法只能在同一个包中访问
  void myMethod() {
   
    System.out.println("This is a default method.");
  }

  // protected方法可以在同一个包和子类中访问
  protected void myProtectedMethod() {
   
    System.out.println("This is a protected method.");
  }

  public static void main(String[] args) {
   
    Main myObj = new Main();
    System.out.println(myObj.x); // 错误,无法访问私有属性
    myObj.myMethod(); // 可以访问 default 方法
    myObj.myProtectedMethod(); // 可以访问 protected 方法
  }
}

非访问修饰符:

public class Main {
   

  // final属性不能被修改
  final int y = 20;

  // static方法可以在不创建对象的情况下访问
  static void myStaticMethod() {
   
    System.out.println("This is a static method.");
  }

  // abstract方法没有主体,必须由子类提供
  abstract void myAbstractMethod();

  public static void main(String[] args) {
   
    // y = 30; // 错误,无法修改 final 属性
    myStaticMethod(); // 可以访问 static 方法
    // myAbstractMethod(); // 错误,无法直接调用抽象方法
  }
}

// 子类继承 Main 类并提供抽象方法的主体
class Child extends Main {
   

  @Override
  void myAbstractMethod() {
   
    System.out.println("This is the implementation of myAbstractMethod.");
  }
}

一些额外的说明:

  • 可以使用多个修饰符来修饰类、属性、方法和构造函数。例如,public final 表示类是公开的并且不能被继承。
  • 修饰符是 Java 语言的重要组成部分,它们可以帮助您控制代码的访问权限和行为。

以下是一些有关 Java 修饰符的其他重要信息:

  • default 修饰符 也可以称为 package-private 修饰符。
  • protected 修饰符允许子类访问父类中的成员,但不允许外部类访问。
  • static 变量和方法也称为 类变量 和 类方法。
  • abstract 类不能被实例化,只能被继承。
  • transient 变量不会被序列化。
  • synchronized 方法可以防止多个线程同时执行。
  • volatile 变量保证每次读取都将获取最新的值。

Java 封装

封装 的含义是确保敏感数据对用户隐藏。为了实现这一点,你需要:

  1. 将类变量/属性声明为私有
  2. 提供公共的 get 和 set 方法以访问和更新私有变量的值

Get 和 Set 方法

私有变量只能在同一类中访问(外部类无法访问)。但是,如果我们提供了公共的 get 和 set 方法,就可以访问它们。

get 方法 返回变量值,而 set 方法 设置值。

两者的语法是它们都以 get 或 set 开头,后面跟着变量的名称,首字母大写:

public class Person {
   
  private String name; // private = 受限制的访问

  // Getter
  public String getName() {
   
    return name;
  }

  // Setter
  public void setName(String newName) {
   
    this.name = newName;
  }
}

示例解释

  • get 方法返回变量 name 的值。
  • set 方法接受一个参数(newName)并将其分配给 name 变量。关键字 this 用于引用当前对象。

然而,由于 name 变量被声明为私有,我们无法从此类外部访问它:

public class Main {
   
  public static void main(String[] args) {
   
    Person myObj = new Person();
    myObj.name = "John"; // 错误
    System.out.println(myObj.name); // 错误
  }
}

如果变量被声明为 public,我们期望以下输出:

John

然而,由于我们尝试访问一个私有变量,我们得到一个错误:

MyClass.java:4: error: name has private access in Person
  myObj.name = "John";
    ^
MyClass.java

:5: error: name has private access in Person
    System.out.println(myObj.name);
        ^
2 errors

相反,我们使用 getName() 和 setName() 方法来访问和更新变量:

public class Main {
   
  public static void main(String[] args) {
   
    Person myObj = new Person();
    myObj.setName("John"); // 将 name 变量的值设置为 "John"
    System.out.println(myObj.getName());
  }
}

// 输出 "John"

为什么封装?

  • 更好地控制类的属性和方法
  • 类属性可以被设置为只读(如果仅使用 get 方法)或只写(如果仅使用 set 方法)
  • 灵活性:程序员可以更改代码的一部分而不影响其他部分
  • 数据的安全性增加

封装的优点:

  • 提高安全性:隐藏内部实现细节,防止意外修改或访问敏感数据。
  • 提高代码的模块化:将代码组织成独立的模块,每个模块只暴露必要的接口。
  • 提高代码的可重用性:封装的模块可以被其他代码重用,降低代码的重复性。
  • 提高代码的维护性:易于理解和维护代码,降低代码的复杂度。

一些额外的说明:

  • 可以使用多个修饰符来修饰 get 和 set 方法,例如 public、protected 和 private。
  • 可以使用 final 修饰符来声明常量,常量不能被修改。
  • 可以使用 static 修饰符来声明静态方法和变量,静态方法和变量属于类,而不是对象。

最后

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