重构手法——数据重组类 | 数据完整性操作 | 封装字段简介 “封装字段 - 自我封装字段”（Encapsulate F

简介

“封装字段 - 自我封装字段”（Encapsulate Field - Self - Encapsulate Field）是一种重构手法，旨在增强代码的封装性、可维护性和灵活性。直接访问类的字段会破坏类的封装性，使得类的内部状态容易被外部随意修改，增加了代码的耦合度。通过自我封装字段，我们将字段的访问和修改操作封装在类内部的方法中，这样可以更好地控制字段的使用，方便后续对字段的访问逻辑进行修改和扩展。

针对的症状（代码坏味道）

字段直接暴露：类中的字段被声明为公共（public）或受保护（protected），外部代码可以直接访问和修改这些字段，破坏了类的封装性。
缺乏访问控制：没有对字段的访问和修改进行任何限制，可能导致数据不一致或违反业务规则。
代码耦合度高：外部代码依赖于字段的具体实现，当字段的类型或访问逻辑发生变化时，需要修改大量的外部代码。

封装字段 - 自我封装字段（Encapsulate Field - Self - Encapsulate Field）的详细步骤

将字段设为私有
- 把需要封装的字段的访问修饰符改为 private，防止外部代码直接访问该字段。
创建访问方法
- 创建 getter 方法：为字段创建一个公共的 getter 方法，用于获取字段的值。方法名通常遵循 getFieldName 的命名规则（如果是布尔类型的字段，通常使用 isFieldName）。
- 创建 setter 方法（可选）：如果需要允许外部代码修改变量的值，为字段创建一个公共的 setter 方法。在 setter 方法中，可以添加数据验证逻辑，确保赋给字段的值是合法的。
在类内部使用访问方法
- 将类内部所有直接访问该字段的代码替换为调用相应的 getter 和 setter 方法。这样做的好处是，当需要修改字段的访问逻辑时，只需要在 getter 和 setter 方法中进行修改，而不需要在类的多个地方进行修改。
测试
- 编译代码：确保代码编译通过，没有任何语法错误。
- 运行测试：运行所有相关的单元测试，确保重构操作没有引入新的错误。
- 手动测试：如果有必要，进行手动测试以验证功能的正确性。
代码审查
- 同行评审：让同事或其他团队成员审查你的更改，确保代码质量和可维护性没有下降。
- 文档更新：如果项目有维护文档的习惯，记得更新相关文档，说明封装字段的影响。

示例

假设有一个 Rectangle 类，其中的 width 和 height 字段直接暴露。

原始代码

public class Rectangle {
   public double width;
   public double height;

   public double getArea() {
      return width * height;
   }
}

重构步骤

将字段设为私有：把 width 和 height 字段的访问修饰符改为 private。
创建访问方法：为 width 和 height 字段分别创建 getter 和 setter 方法。
在类内部使用访问方法：将 getArea 方法中直接访问 width 和 height 字段的代码替换为调用 getter 方法。

重构后代码

public class Rectangle {
   private double width;
   private double height;

   public double getWidth() {
      return width;
   }

   public void setWidth(double width) {
      if (width > 0) {
         this.width = width;
      } else {
         throw new IllegalArgumentException("Width must be positive.");
      }
   }

   public double getHeight() {
      return height;
   }

   public void setHeight(double height) {
      if (height > 0) {
         this.height = height;
      } else {
         throw new IllegalArgumentException("Height must be positive.");
      }
   }

   public double getArea() {
      return getWidth() * getHeight();
   }
}

练习

基础练习题

简单字段封装

给定以下 Java 代码，Circle 类中的 radius 字段直接暴露。请对该字段进行封装，并在类内部使用访问方法。

  public class Circle {
   public double radius;

   public double getCircumference() {
      return 2 * Math.PI * radius;
   }
}

布尔类型字段封装

下面的 Java 代码中，User 类的 isLoggedIn 字段直接暴露。请对该字段进行封装，并在类内部使用访问方法。

public class User {
   public boolean isLoggedIn;

   public void performAction() {
      if (isLoggedIn) {
         System.out.println("Performing action...");
      } else {
         System.out.println("Please log in first.");
      }
   }
}

进阶练习题

字段封装与复杂验证逻辑
- 在这段 Java 代码中，Employee 类的 salary 字段直接暴露。要求对该字段进行封装，在 setter 方法中添加验证逻辑，确保工资不低于当地最低工资标准（假设最低工资标准为 2000），并在类内部使用访问方法。
```
public class Employee {
   public double salary;

   public void giveRaise(double raiseAmount) {
      salary += raiseAmount;
   }
}
```
字段封装与业务逻辑关联
- 给定以下 Java 代码，BankAccount 类的 balance 字段直接暴露。请对该字段进行封装，在取款操作（withdraw 方法）时，确保余额足够，并在类内部使用访问方法。

public class BankAccount {
   public double balance;

   public void withdraw(double amount) {
      balance -= amount;
   }
}

综合拓展练习题

多字段封装与代码审查模拟
- 考虑一个简单的 Java 学生管理系统，有 Student 类，其中包含 name、age 和 grade 字段，这些字段都直接暴露。请对这些字段进行 “封装字段 - 自我封装字段” 重构。
- 假设你完成了重构，请模拟一份简单的代码审查报告，指出重构后的优点和可能存在的潜在问题。
```
public class Student {
   public String name;
   public int age;
   public double grade;

   public String getStudentInfo() {
      return "Name: " + name + ", Age: " + age + ", Grade: " + grade;
   }
}
```