Java基础篇--封装

前言

Java语言是一个纯的面向对象程序设计语言，所以它有封装，继承，多态的特性，今天要学习的是封装特性。

学习之前，我们应该知道什么是封装，为什么要封装，如何实现封装

在Java中，封装是一种面向对象编程的概念，用于将相关的数据和行为封装到一个单独的实体中，称为类。通过使用访问修饰符（如public、private、protected）来控制类的成员的可见性，从而实现对数据的隐藏和访问的限制。

在Java中，封装的主要目的是保护对象的内部状态不受外部直接访问和修改，只允许通过定义的方法来操作数据。以下是封装的几个原因和好处：

1. 数据隐藏：封装通过将数据声明为私有(private)，可以防止外部直接访问和修改对象的内部状态。只提供公有(public)的方法来控制对数据的访问，这样可以确保数据的完整性和安全性。
2. 信息隔离：封装将数据和操作封装在类的内部，对外部代码隐藏了具体的实现细节。这样，外部代码只需要关心如何使用公有方法来与对象交互，而无需了解内部的实现逻辑，降低了代码的复杂性。
3. 代码重用：封装使得代码更加模块化和可维护。通过将相关的数据和方法封装在一个类中，可以提高代码的重用性。其他代码可以通过创建对象并调用公有方法来使用封装的类，而不必关心具体的实现细节。
4. 灵活性和可扩展性：封装提供了一种独立性，使得类的内部实现可以自由修改，而对外部代码没有影响。这样可以增强系统的灵活性和可扩展性，方便对类进行修改、优化或扩展功能。

总之，封装是Java面向对象编程的重要特性，通过隐藏和限制对数据的访问，提供清晰的接口和信息隔离，带来了数据安全性、代码复用性和系统灵活性等好处。

要实现类的封装，可以按照以下步骤进行操作：

1. 将类的属性私有化：在定义类时，使用private关键字修饰类的属性，即将属性设置为私有(private)访问权限。这样外部代码就无法直接访问该属性。

   public class MyClass {
       private int myPrivateVariable; // 私有属性
   }
   

2. 提供公有的setter和getter方法：通过公有(public)的方法来设置和获取私有属性的值。setter方法用于设置属性的值，getter方法用于获取属性的值，并且这两个方法通常以"set"和"get"开头，后面加上属性名首字母大写的形式。

   public class MyClass {
       private int myPrivateVariable; // 私有属性
   
       public void setMyPrivateVariable(int value) {
           myPrivateVariable = value;
       }
   
       public int getMyPrivateVariable() {
           return myPrivateVariable;
       }
   }
   

3. 通过setter和getter方法来访问属性：外部代码需要通过调用对象的公有方法(setter和getter)来设置和获取属性的值。这样就可以实现对私有属性的间接访问和操作。

   public class Main {
       public static void main(String[] args) {
           MyClass obj = new MyClass();
           obj.setMyPrivateVariable(10); // 通过setter方法设置属性值
           int value = obj.getMyPrivateVariable(); // 通过getter方法获取属性值
           System.out.println(value); // 输出: 10
       }
   }
   

通过以上步骤，我们将属性私有化，并通过公有的setter和getter方法提供对属性的访问方式，实现了类的封装。这样可以确保属性的访问受到限制，同时提供了一种控制数据访问和保护数据安全的机制。

this关键字

在Java开发中，当成员变量与局部变量发生重名问题时，可以使用this关键字来区分它们。this关键字的主要作用有以下三种：

1. 调用本类中的属性：通过使用this关键字，可以引用当前对象的成员变量。这样可以在方法或构造方法内部访问到同名的成员变量，而不是局部变量。

   public class MyClass {
       private int myVariable;
   
       public void setMyVariable(int myVariable) {
           this.myVariable = myVariable; // 使用this关键字访问成员变量
       }
   }
   

2. 调用成员方法：使用this关键字调用当前对象的其他成员方法。通过this.methodName()的形式，可以在一个成员方法内部调用同一个对象的其他方法。

   public class MyClass {
       public void method1() {
           System.out.println("这是方法1");
       }
   
       public void method2() {
           this.method1(); // 使用this关键字调用成员方法
           System.out.println("这是方法2");
       }
   }
   

3. 调用本类的构造方法：在构造方法内部，使用this关键字可以调用本类的其他构造方法。这样可以实现构造方法的重载和代码复用。

   class Student {
   	private String name;
   	private int age;
   	public Student () {
   		System.out.println("实例化了一个新的Student对象。");
   	}
   	public Student (String name,int age) {
   		this();                  // 调用无参的构造方法
   		this.name = name;
   	    this.age = age;
   		}
   		public String read(){
   	        return "我是:"+name+",年龄:"+age;
   		}
   	}
   	public class myclass { 
   		public static void main(String[] args) {
   		    Student stu = new Student ("张三",18); // 实例化 Student对象
   	         System.out.println(stu.read());
   		}
   	}

在使用this关键字调用类的构造方法时，需要注意以下几点：

1. 只能在构造方法中使用this调用其他构造方法：this关键字只能在构造方法内部使用，并且用于调用同一个类的其他构造方法。它不能在普通的成员方法中通过this调用构造方法。
2. 在构造方法中，使用this调用构造方法的语句必须位于第一行：如果在一个构造方法中使用了this调用另一个构造方法，那么这个this调用语句必须出现在构造方法的第一行代码位置。这是因为构造方法在创建对象时会先执行被调用的构造方法，所以确保调用语句在第一行可以避免出现逻辑错误。
3. 不能在一个类的两个构造方法中使用this互相调用。

静态代码块

在之前的文章里讲过静态变量，同学们如果有哪些不懂的地方，可以转回去再看看，这是传送门：Java基础篇--变量类型

在Java中，静态代码块的内容会在类第一次使用时加载，并且只会加载一次。它们在类加载过程中执行，优先于其他代码块和构造方法。

静态代码块用来初始化静态变量或执行只需执行一次的操作，因此通常被用来进行一些全局性的初始化工作。

构造代码块是在每次创建对象时都会执行的，在构造方法之前执行。它主要用于在多个构造方法中避免重复的代码逻辑，并且可以在对象创建之前对实例变量进行赋值。

总体而言，执行顺序为：

1. 静态代码块（在类加载时执行，只执行一次）
2. 构造代码块（在每次创建对象时执行，先于构造方法）
3. 构造方法

需要注意的是，当有继承关系存在时，父类的静态代码块会在子类的静态代码块之前执行；而构造代码块和构造方法则以实际创建对象的顺序依次执行。

接下来通过一个案例学习静态代码块的使用。

public class myclass {
    private static int staticVariable; // 静态变量

    private int instanceVariable; // 实例变量

    // 静态代码块
    static {
        staticVariable = 10;
        System.out.println("静态代码块被执行");
    }

    // 构造代码块
    {
        instanceVariable = 20;
        System.out.println("构造代码块被执行");
    }

    // 构造方法
    public myclass() {
        System.out.println("构造方法被执行");
    }

    public static void main(String[] args) {
        myclass example1 = new myclass();
        myclass example2 = new myclass();
    }
}

运行结果：

静态代码块被执行
构造代码块被执行
构造方法被执行
构造代码块被执行
构造方法被执行

从输出结果可以看出，静态代码块在类第一次使用时被执行，只执行一次。构造代码块在每次创建对象时被执行，先于构造方法执行。