继续深入------封装

用户62610927883
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上文对JAVA中的封装概念做了简单描述，本文继续对封装的概念做进一步研究。

一、封装的目的

封装的概念在生活中各处都有，其目的是因此事物内部的具体细节，而暴露出浅显易懂的、针对用户的操作方法。例如我们坐飞机，我们只需要考虑何时登机、坐的位置、何时离开，而不需要考虑发动机型号、雷达实现原理之类的问题，请看示例代码：

public class AirPlane{
    
    //属性
    private String brand;
    private String radar;
    int seatNum;
    int boardingTime;
    
    //方法
    public void Board(){
        System.out.println("正在登机...")；
    }
    public void SearchSeat(){
        System.out.println("寻找座位...");
    }
}

上述例子中，定义了四个属性，其中brand和radar变量因为被private修饰，不能在别的类中被调用，而seatNum和boardTime变量由于默认值是default，在此类和同一包中的其它类中都可以被调用。

二、封装的基本原则

  • 数据隐藏：

    • 私有成员： 将对象的数据成员（字段、属性）声明为私有（private），这样它们只能在对象内部访问。
    • 隐藏细节： 隐藏实现细节，使得对象的内部结构对外部是不可见的。

  • 公有接口：

    • 公有方法： 提供公有方法（public methods）来允许外部访问和操作对象的状态。
    • 访问器方法： 使用访问器方法（getters）来获取对象的状态，使用修改器方法（setters）来修改对象的状态。

  • 构造方法：

    • 使用构造方法（constructor）来初始化对象的状态，确保对象在创建时就处于一个合法的和一致的状态。
    • 构造方法在对象创建时自动调用，可以执行一些初始化操作。

  • 不可变性：

    • 在可能的情况下，使对象不可变，即对象的状态不能被修改。这有助于确保对象的一致性，并减少了一些并发问题。

  • 例外情况的处理：

    • 在某些情况下，可能需要提供一些更直接的访问方式，但这应该是有限的，并且需要谨慎使用。例如，提供受限制的访问器方法或特殊的访问权限。

  • 尽量减少公有成员：

    • 将成员变量声明为私有，通过公有方法提供对这些成员的访问和修改。尽量减少直接暴露成员变量，以提高封装的效果。

  • 隐藏实现细节：

    • 对外部只暴露必要的接口，隐藏内部的实现细节。这样，内部的修改不会影响外部使用。

  • 良好命名和文档：

    • 使用有意义的命名来描述公有方法的作用，提供清晰的文档，以便其他开发者了解如何正确使用对象。

三、访问修饰符

访问修饰符用于控制类、方法、变量等成员的可见性和访问权限。Java提供了四种主要的访问修饰符：

修饰符当前类同一包内子孙类(同一包)子孙类(不同包)其他包
publicYYYYY
protectedYYYY/NN
defaultYYYNN
privateYNNNN

注意事项：

  • 类的访问修饰符： 类可以是public或默认（包级别）。一个Java文件中最多只能有一个public类，并且类名必须与文件名相同。
  • 接口的访问修饰符： 接口中的成员默认为public, static, final，接口本身默认为public。
  • 抽象类的访问修饰符： 抽象类可以是public、protected、默认（包级别），但不能是private。抽象方法可以是public、protected、默认（包级别）。

四、私有变量和公有方法

私有变量和公有方法是面向对象编程中封装的一部分，其组合可以用于隐藏对象的内部实现细节，同时允许外部代码通过公有方法来访问和操作这些变量。这种方式有助于提高代码的安全性和可维护性。以下是私有变量和公有方法的基本概念和使用：

1、 私有变量（Private Variables）:

私有变量是声明在类内部，但在类的外部不可直接访问的变量。通常使用 private 访问修饰符来声明私有变量。这样做的目的是防止外部直接访问和修改对象的内部状态。

javaCopy code
public class MyClass {
    private int privateVariable;

    // 构造方法
    public MyClass(int initial) {
        this.privateVariable = initial;
    }
}

2、 公有方法（Public Methods）:

公有方法是被设计为可以从类的外部访问的方法。通过这些公有方法，外部代码可以获取、修改或执行与对象相关的操作。这种方式允许类的内部实现发生变化，而不影响外部代码。

javaCopy code
public class MyClass {
    private int privateVariable;

    // 构造方法
    public MyClass(int initial) {
        this.privateVariable = initial;
    }

    // 公有方法
    public int getPrivateVariable() {
        return privateVariable;
    }

    public void setPrivateVariable(int newValue) {
        this.privateVariable = newValue;
    }
}

3、 使用私有变量和公有方法的优势：

  • 数据隐藏： 外部无法直接访问私有变量，只能通过公有方法来获取或修改对象的状态，从而实现数据隐藏。
  • 控制访问： 通过公有方法，可以更好地控制对对象内部状态的访问，确保操作是有效的。
  • 灵活性： 内部实现细节的变化不会影响外部代码，提供了更大的灵活性和可维护性。
  • 安全性： 防止外部直接访问和修改对象的内部状态，提高了代码的安全性。

示例代码：

javaCopy code
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        MyClass myObject = new MyClass(42);

        // 通过公有方法访问私有变量
        int value = myObject.getPrivateVariable();
        System.out.println("Private Variable: " + value);

        // 通过公有方法修改私有变量
        myObject.setPrivateVariable(99);
        System.out.println("Updated Private Variable: " + myObject.getPrivateVariable());
    }
}

在这个例子中，通过 getPrivateVariable() 和 setPrivateVariable() 方法，外部代码可以访问和修改 MyClass 对象的私有变量 privateVariable。

五、构造方法

构造方法是一种特殊的方法，用于在创建对象时进行初始化操作。在Java中，构造方法的名称与类名相同，没有返回类型，并且在使用new关键字实例化对象时自动调用。构造方法通常用于设置对象的初始状态，为对象的属性赋初值等任务。以下是构造方法的一般形式：

public class Car { 
    private String model; 
    private int year; 
    
    // 无参数构造方法
    public Car() { 
        model = "Unknown"; year = 0; 
    } 
    
    // 带参数的构造方法 
    public Car(String model, int year) { 
        this.model = model; 
        this.year = year; 
    } 
    
    // Getter和Setter方法等其他成员方法 
}

// 使用无参数构造方法创建Car对象 
Car myCar = new Car(); 

// 使用带参数构造方法创建Car对象 
Car anotherCar = new Car("Toyota", 2022);

六、 封装的好处与注意事项

  • 降低耦合度： 外部代码不依赖于内部实现细节，减少了代码的耦合度。
  • 增加灵活性： 可以更方便地修改内部实现，而不影响外部代码。
  • 提高代码可读性： 外部只需关注公共接口，使得代码更易于理解。

8、注意事项：

  • 封装不是绝对的，有时需要权衡，确保公共接口足够灵活满足需求。
  • 合理使用访问修饰符，不要滥用public，以免破坏封装性。
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