在面向对象程式设计方法中,封装(Encapsulation)是指一种将抽象性函式接口的实现细节部分包装、隐藏起来的方法。
封装可以被认为是一个保护屏障、防止该类的代码和数据被外部类定义的代码随机访问。
要访问该类的代码和数据,必须通过严格的接口控制。
封装的主要的功能在于我们能修改自己的实现代码,而不用修改那些调用我们代码的程序片段。
适当的封装可以让程式码更容易理解与维护,也将强了程式码的安全性。
封装的优点
- 良好的封装能够减少耦合
- 类内部的结构可以自由修改
- 可以对成员变量进行更精确的控制
- 隐藏信息,实现细节
实现Java的封装
- 修改属性的可见性来限制对属性的访问(一般限制为private),例如:
public class Person {
private String name;
private int age;
}
这段代码中,将name和age属性设置为私有的,只能本类才能访问,其它类都访问不了,如此就对信息进行了隐藏。
- 对每个值属性提供对外的公共方法访问,也就是创建一对赋值方法,用于对私有属性的访问,例如:
public class Person{
private String name;
private int age;
public int getAge(){
return age;
}
public String getName(){
return name;
}
public void setAge(int age){
this.age = age;
}
public void setName(String name){
this.name = name;
}
}
采用this关键字是为了解决实例变量(private String name)和局部变量(setName(String name)中的name变量)之间发生的同名的冲突。
让我们来看一个Java封装类的例子:
/* 文件名: EncapTest.java */
public class EncapTest{
private String name;
private String idNum;
private int age;
public int getAge(){
return age;
}
public String getName(){
return name;
}
public String getIdNum(){
return idNum;
}
public void setAge( int newAge){
age = newAge;
}
public void setName(String newName){
name = newName;
}
public void setIdNum( String newId){
idNum = newId;
}
}
以上实例中public方法是外部类访问该类成员变量的入口。
通常情况下,这些方法被称为getter和setter方法。
因此,任何要访问类中私有成员变量的类都要通过这些getter和setter方法。
通过如下的例子说明EncapTest类的变量怎样被访问:
/* F文件名 : RunEncap.java */
public class RunEncap{
public static void main(String args[]){
EncapTest encap = new EncapTest();
encap.setName("James");
encap.setAge(20);
encap.setIdNum("12343ms");
System.out.print("Name : " + encap.getName()+
" Age : "+ encap.getAge());
}
}
以上代码编译运行结果如下:
Name : James Age : 20
包
有时候在封装的时候会遇到这样的问题,就是我们的类名可能是重复的。为了更好地组织类,Java提供了包机制,用于区别类名的命名空间。
包的作用
- 把功能相似或相关的类或接口组织在同一个包中,方便类的查找和使用。
- 包采用了树形目录的存储方式。同一个包中的类名字是不同,不同的包中的类的名字是可以相同的,当同时调用两个不同包中相同类名的类时,应该加上包名加以区别。
- 包也限定了访问权限,拥有包访问权限的类才能访问某个包中的类。
定义包语法
package 包名
//注意:必须放在源程序的第一行,包名可用"."号隔开
例如:
//我们在定义文件夹的时候利用"/"来区分层次
//包中我们用"."来分层
package com.shiyanlou.Java
不仅是我们这样利用包名来区分类,系统也是这样做的。
系统中的包
java.(功能).(类)
java.lang.(类) 包含java语言基础的类
java.util.(类) 包含java语言中各种工具类
java.io.(类) 包含输入、输出相关功能的类
那我们怎么在不同包中使用另一个文件中的类呢?这时候就需要用到import
关键字。比如我们要导入实验楼下People
这个类。import com.shiyanlou.People
,同时如果import com.shiyanlou.*
这是将包下的所有文件都导入进来,*
是通配符。
这里要注意一点,包的命名规则是全小写字母拼写。
访问修饰符
我们在前面的代码中经常用到private
和public
修饰符,这些修饰符的作用和意义是什么呢?接下来我们就来学习Java中的访问修饰符。
访问修饰符可以用来修饰属性和方法的访问范围。
访问修饰符 | 本类 | 同包 | 子类 | 其它 |
---|---|---|---|---|
private | √ | |||
默认 | √ | √ | ||
protected | √ | √ | √ | |
public | √ | √ | √ | √ |
如图所示,代表了不同的访问能修饰符的访问范围,比如 private
修饰符的属性或者方法,只能在当前类中中访问或者使用。默认
是什么修饰符都不加,默认在当前类中和同一包下都可以访问和使用。protected
修饰的属性或者方法,对同一包内的类和所有子类可见。public
修饰的属性或者方法,对所有类可见。
我们可以举一个例子,比如 money,如果我们用private
修饰代表着这是私有的,只能我自己可以使用。如果是protected
代表着我可以使用,和我有关系的人,比如儿子也可以用。如果是public
就代表了所有人都可以使用。
内部类
可以将一个类的定义放在另一个类的定义内部,这就是内部类。而包含内部类的类被称为外部类。
内部类的主要作用如下:
- 内部类提供了更好的封装,可以把内部类隐藏在外部类之内,不允许同一个包中的其它类访问该类
- 内部类的方法可以直接访问外部类的所有数据,包括私有的数据
- 内部类所实现的功能使用外部类同样可以实现,只是有时使用内部类更方便
- 内部类允许继承多个非接口类型
注意:内部类是编译时的概念,一旦编译成功,就会称为完全不同的两类。对于一个名为outer的外部类和其内部定义的名为inner的内部类。编译完成后出现outer.class和outer$inner.class两类。所以内部类的成员变量/方法名可以和外部类的相同。
我们通过代码来详细学习以下内部类把!
成员内部类
ackage com.shiyanlou;
//外部类People
public class People {
private String name = "LiLei"; //外部类的私有属性
//内部类Student
public class Student {
String ID = "20151234"; //内部类的成员属性
//内部类的方法
public void stuInfo(){
System.out.println("访问外部类中的name:" + name);
System.out.println("访问内部类中的ID:" + ID);
}
}
//测试成员内部类
public static void main(String[] args) {
People a = new People(); //创建外部类对象,对象名为a
Student b = a.new Student(); //使用外部类对象创建内部类对象,对象名为b
// 或者为 People.Student b = a.new Student();
b.stuInfo(); //调用内部对象的suInfo方法
}
}
由此,我们可以直到,成员内部类的使用方法:
- Student 类相当于 People 类的一个成员变量,所以 Student 类可以使用任意访问修饰符。
- Student 类在 People 类里,所以访问范围在类里的所有方法均可以访问 People 的属性(即内部类里可以直接访问外部类的方法和属性,反之不行)
- 定义成员内部类后,必须使用外部类对象来创建内部类对象,即
内部类 对象名 = 外部类对象.new 内部类();
- 如果外部类和内部类具有相同的成员变量或方法,内部类默认访问自己的成员变量或方法,如果要访问外部类的成员变量,可以使用 this 关键字 加上述代码中:a.this
注:成员内部类不能含有static的变量和方法,因为成员内部类需要先创建了外部类,才能创建它自己的。
静态内部类
静态内部类通常被称为嵌套类。
package com.shiyanlou;
//外部类People
public class People {
private String name = "LiLei"; //外部类的私有属性
/*外部类的静态变量。
Java 中被 static 修饰的成员称为静态成员或类成员。它属于整个类所有,而不是某个对象所有,即被类的所有对象所共享。静态成员可以使用类名直接访问,也可以使用对象名进行访问。
*/
static String ID = "510xxx199X0724XXXX";
//静态内部类Student
public static class Student {
String ID = "20151234"; //内部类的成员属性
//内部类的方法
public void stuInfo(){
System.out.println("访问外部类中的name:" + (new People().name));
System.out.println("访问外部类中的ID:" + People.ID);
System.out.println("访问内部类中的ID:" + ID);
}
}
//测试成员内部类
public static void main(String[] args) {
Student b = new Student(); //直接创建内部类对象,对象名为b
b.stuInfo(); //调用内部对象的suInfo方法
}
}
以上代码编译运行结果如下:
访问内外部类中的name:LiLei
访问外部类中的ID:510xxx199X0724XXXX
访问内部类中的ID:20151234
静态内部类是static修饰的内部类,这种内部类的特点是:
- 静态内部类不能直接访问外部类的非静态成员,但可以通过
new 外部类().成员
的方式访问 - 如果外部类的静态成员与内部类的成员名称相同,可通过
类名.静态成员
访问外部类的静态成员;如果外部类的静态成员与内部类的成员名称不相同,则可通过成员名
直接调用外部类的静态成员 - 创建静态内部类的对象时,不需要外部类的对象,可以直接创建
内部类 对象名=new 内部类();
局部内部类
局部内部类,是指内部类定义在方法和作用域内。
例如:
package com.shiyanlou;
//外部类People
public class People {
//定义在外部类中的方法内:
public void peopleInfo() {
final String sex = "man"; //外部类方法中的常量
class Student {
String ID = "20151234"; //内部类中的常量
public void print() {
System.out.println("访问外部类的方法中的常量sex:" + sex);
System.out.println("访问内部类中的变量ID:" + ID);
}
}
Student a = new Student(); //创建方法内部类的对象
a.print();//调用内部类的方法
}
//定义在外部类中的作用域内
public void peopleInfo2(boolean b) {
if(b){
final String sex = "man"; //外部类方法中的常量
class Student {
String ID = "20151234"; //内部类中的常量
public void print() {
System.out.println("访问外部类的方法中的常量sex:" + sex);
System.out.println("访问内部类中的变量ID:" + ID);
}
}
Student a = new Student(); //创建方法内部类的对象
a.print();//调用内部类的方法
}
}
//测试方法内部类
public static void main(String[] args) {
People b = new People(); //创建外部类的对象
System.out.println("定义在方法内:===========");
b.peopleInfo(); //调用外部类的方法
System.out.println("定义在作用域内:===========");
b.peopleInfo2(true);
}
}
以上编译运行结果如下:
定义在方法内:===========
访问外部类的方法中的常量sex:man
访问内部类中的变量ID:20151234
定义在作用域内:===========
访问外部类的方法中的常量sex:man
访问内部类中的变量ID:20151234
局部内部类也像别的类一样进行编译,但只是作用域不同而已,只在该方法或条件的作用域内才能使用,退出这些作用域后无法引用的。
匿名内部类
匿名内部类,顾名思义,就是没有名字的内部类。正因为没有名字,所有匿名内部类只能使用一次,它通常用来简化代码编写。但使用匿名内部类还有个前提条件:必须继承一个父类或实现一个接口。
例如:
public class Outer {
public Inner getInner(final String name, String city) {
return new Inner() {
private String nameStr = name;
public String getName() {
return nameStr;
}
};
}
public static void main(String[] args) {
Outer outer = new Outer();
Inner inner = outer.getInner("Inner", "NewYork");
System.out.println(inner.getName());
}
}
interface Inner {
String getName();
}
以上代码编译运行结果如下:
Inner
匿名内部类是不能加访问修饰符
的。要注意的是,new 匿名类,这个类是要先定义的
,如果不限定义,编译时会报错该类找不到。
同时,在上面的例子中,当所在的方法的形参需要在内部类里面使用时,该形参必须为final
。这里可以看到形参 name 已经定义为 final 了,而形参 city 没有被使用则不用定义为 final。
然而,因为匿名内部类没名字,是用默认的构造函数的,无参数的,如果需要该类有带参数的构造函数,示例如下:
public Inner getInner(final String name, String city) {
return new Inner(name, city) {
private String nameStr = name;
public String getName() {
return nameStr;
}
};
}
注意这里的形参 city,由于它没有被匿名内部类直接使用,而是被抽象类 Inner 的构造函数所使用,所以不必定义为 final。