Java进阶 之 再论面向对象（2）——类的定义及对象的使用 & 封装Encapsulation & 关键字private，this

前言

在上一篇博客中，我们从面向过程和面向对象的编程思想谈起，阐述了类和对象在Java中的编程中的应用，此外，对于对象的内存，变量作用域，参数传递等进行了阐述。

Java进阶 之 再论面向对象（1）——面向对象的编程思想 & Java中的类和对象 & 深入认识对象，内存图解+变量作用域+参数传递

本篇博客介绍类的定义和对象的使用方法，并分析对象的内存图，此外阐述了Java三大特性（Encapsulation 封装，inheritance 继承，polymorphism多态）之一的封装，封装究竟是什么，并引出了两个关键字，this关键字和private关键字。

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引出

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1.类的定义和对象的使用方法，并分析对象的内存图；
2.阐述了Java三大特性（Encapsulation 封装，inheritance 继承，polymorphism多态）之一的封装；
3.引出了两个关键字，this关键字和private关键字；

类的定义及对象使用

类的定义

说明

现实世界的一类事物： 属性：事物的状态信息。 行为：事物能够做什么。

Java中用class描述事物也是如此： 成员变量：对应事物的属性 ；成员方法：对应事物的行为 。

简单来说，定义一个类的步骤是：

① 定义类

② 编写类的成员变量

③ 编写类的成员方法

定义类的格式

public class 类名{
    // 成员变量
    // 成员方法
}

public class Phone{
    String brand; 
    int price; 
    //成员方法 
    public void call() { 
        System.out.println("打电话"); 
    }
    public void sendMessage() { 
        System.out.println("发短信"); 
    }
}

• 定义类：就是定义类的成员，包括成员变量和成员方法。
• 成员变量：和以前定义变量几乎是一样的。只不过位置发生了改变。在类中，方法外。
• 成员方法：和以前定义方法几乎是一样的

对象的使用

创建对象的格式

# 类名 对象名 = new 类名();

使用对象访问类中的成员

# 对象名.成员变量； 
# 对象名.成员方法()；

示例

class Student { 
    //成员变量 
    String name; 
    int age; 
    //成员方法 
    public void study() { 
        System.out.println("好好学习，天天向上"); 
    }
    public void doHomework() { 
        System.out.println("键盘敲烂，月薪过万"); 
    } 
}
/* 学生测试类 */ 
public class StudentDemo { 
    public static void main(String[] args) { 
        //创建对象 
        Student s = new Student(); 
        //使用对象 
        System.out.println(s.name + "," + s.age);
        s.name = "林青霞"; 
        s.age = 30; 
        System.out.println(s.name + "," + s.age); 
        // 调用方法
        s.study(); 
        s.doHomework(); 
    } 
}

对象内存图分析

单个对象内存图

通过上图，我们可以理解，在栈内存中运行的方法，遵循”先进后出，后进先出”的原则。变量p指向堆内存中 的空间，寻找方法信息，去执行该方法。

但是，这里依然有问题存在。创建多个对象时，如果每个对象内部都保存一份方法信息，这就非常浪费内存了，因为所有对象的方法信息都是一样的。那么如何解决这个问题呢？请看如下图解。

两个对象内存图

对象调用方法时，根据对象中方法标记（地址值），去类中寻找方法信息。这样哪怕是多个对象，方法信息只保存一份，节约内存空间。

引用作为参数传递到方法中内存图

引用类型作为参数，传递的是地址值。

封装 Encapsulation

概述

提起封装，大家并不陌生。前面我们学习方法时，就提起过，将具体功能封装到方法中，学习对象时，也提过将方法封装在类中，其实这些都是封装。

封装，它也是面向对象思想的特征之一。面向对象共有三个特征：封装，继承，多态。接下来我们具体学习封装。

• 封装表现：
  • 1、方法就是一个最基本封装体。
  • 2、类其实也是一个封装体。
• 从以上两点得出结论，封装的好处：
  • 1、提高了代码的复用性。
  • 2、隐藏了实现细节，还要对外提供可以访问的方式。便于调用者的使用。这是核心之一，也可以理解为就是封装的概念。
  • 3、提高了安全性。

举例

案例1

一台电脑，它是由CPU、主板、显卡、内存、硬盘、电源等部件组成，其实我们将这些部件组装在一起就可以使用电脑了，但是发现这些部件都散落在外面，很容造成不安全因素，于是，使用机箱壳子，把这些部件都装在里面，并在机箱壳上留下一些插口等，若不留插口，大家想想会是什么情况。

总结：机箱其实就是隐藏了各部件设备的细节，对外提供了插口以及开关等访问内部细节的方式。

案例2

我要用洗衣机，只需要按一下开关和洗涤模式就可以了。有必要了解洗衣机内部的结构吗？有必要碰电动机吗？

封装的作用

我们程序设计追求“高内聚，低耦合”：

• 高内聚：类的内部数据操作细节自己完成，不允许外部干涉；
• 低耦合：仅对外暴露少量的方法用于使用。

隐藏对象内部的复杂性，只对外公开简单的接口：

便于外界调用，从而提高系统的可扩展性、可维护性。通俗的说，把该隐藏的隐藏起来，该暴露的暴露出来。这就是封装性的设计思想。

封装的步骤

问题引入

当我们创建一个类的对象以后，我们可以通过”对象.属性”的方式，对对象的属性进行赋值。这里，赋值操作要受到属性的数据类型和存储范围的制约。但除此之外，没有其他制约条件。但是，实际问题中，我们往往需要给属性赋值加入额外限制条件。这个条件就不能在属性声明时体现，我们只能通过方法进行条件的添加。比如说，每个人都有年龄属性(age)，如果直接赋值的话，有可能输入的是非法的值。所以，我们需要避免用户再使用“对象.属性”的方式对属性进行赋值。则需要将属性声明为私有的(private)，如果属性是私有的，那么外部是不能直接访问的，那么此时，针对于属性就体现了封装性。当然我们还是需要对属性赋值的嘛，怎么办呢？就需要通过方法进行对该属性赋值，那么在方法中，就可以实现对用户赋予的值进行判断了，从而避免非法值赋予年龄。

步骤

• 使用 private 关键字来修饰成员变量。
• 对需要访问的成员变量，提供对应的一对 getXxx 方法 、 setXxx 方法

案例

描述人。Person

属性：年龄。

行为：说话：说出自己的年龄。

class Person {
    int age;
    String name;
    public void show() {
        System.out.println("age=" + age + ",name" + name);
    }
}
public class PersonDemo {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建Person对象
        Person p = new Person();
        p.age = -20; // 给Person对象赋值
        p.name = "人妖";
        p.show(); // 调用Person的show方法
    }
}

通过上述代码发现，虽然我们用Java代码把Person描述清楚了，但有个严重的问题，就是Person中的属性的行为可以任意访问和使用。这明显不符合实际需求。

可是怎么才能不让访问呢？需要使用一个Java中的关键字也是一个修饰符 private(私有，权限修饰符)。只要将Person的属性和行为私有起来，这样就无法直接访问。

class Person {
    private int age;
    private String name;
    public void show() {
        System.out.println("age=" + age + ",name" + name);
    }
}

年龄已被私有，错误的值无法赋值，可是正确的值也赋值不了，这样还是不行，那肿么办呢？按照之前所学习的封装的原理，隐藏后，还需要提供访问方式。只要对外提供可以访问的方法，让其他程序访问这些方法。同时在方法中可以对数据进行验证。

一般对成员属性的访问动作：赋值(设置 set)，取值(获取 get)，因此对私有的变量访问的方式可以提供对应的 setXxx或者getXxx的方法。

class Person {
    // 私有成员变量
    private int age;
    private String name;
    // 对外提供设置成员变量的方法
    public void setAge(int a) {
        // 由于是设置成员变量的值，这里可以加入数据的验证
        if (a < 0 || a > 130) {
            System.out.println(a + "不符合年龄的数据范围");
            return;
        }
        age = a; 
    }
    // 对外提供访问成员变量的方法
    public void getAge() {
        return age;
    }
}

总结

类中不需要对外提供的内容都私有化，包括属性和方法。

以后再描述事物，属性都私有化，并提供setXxx getXxx方法对其进行访问。

注意：私有仅仅是封装的体现形式而已。

private关键字

说明

• private是一个权限修饰符，代表最小权限。
• 可以修饰成员变量和成员方法。
• 被private修饰后的成员变量和成员方法，只在本类中才能访问。

修饰符：

案例

public class Student { 
    private String name; 
    private int age; 
    public void setName(String n) { 
        name = n; 
    }
    public String getName() { 
        return name; 
    }
    public void setAge(int a) { 
        age = a; 
    }
    public int getAge() { 
        return age; 
    }
}

this关键字

问题引入

我们发现 setXxx 方法中的形参名字并不符合见名知意的规定，那么如果修改与成员变量名一致，是否就见名知意了呢？

public class Student { 
    private String name; 
    private int age; 
    public void setName(String name) { 
        name = name; 
    }
    public void setAge(int age) { 
        age = age; 
    } 
}

经过修改和测试，我们发现新的问题，成员变量赋值失败了。也就是说，在修改了 setXxx() 的形参变量名后，方法并没有给成员变量赋值！这是由于形参变量名与成员变量名重名，导致成员变量名被隐藏，方法中的变量名，无法访问到成员变量，从而赋值失败。所以，该怎么解决？

this

当在方法中出现了局部变量和成员变量同名的时候，那么在方法中怎么区别局部变量成员变量呢？可以在成员变量名前面加上this.来区别成员变量和局部变量。

注意：

• this修饰的变量用于指代成员变量，其主要作用是（区分局部变量和成员变量的重名问题）
  • 方法的形参如果与成员变量同名，不带this修饰的变量指的是形参，而不是成员变量
  • 方法的形参没有与成员变量同名，不带this修饰的变量指的是成员变量

事实上：

this代表所在类的当前对象的引用（地址值），即对象自己的引用。

记住 ：方法被哪个对象调用，方法中的this就代表那个对象。即谁在调用，this就代表谁。

问题解决

使用 this 修饰方法中的变量，解决成员变量被隐藏的问题。

public class Student { 
    private String name; 
    private int age; 
    public void setName(String name) { 
        this.name = name; 
    }
    public String getName() { 
        return name; 
    }
    public void setAge(int age) { 
        this.age = age; 
    }
    public int getAge() { 
        return age;
    }
}

方法中只有一个变量名时，默认也是使用this 修饰，可以省略不写。

this内存图解

• 代码

class Person {
    private int age;
    public int getAge() {
        return this.age;
    }
    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }
}
public class PersonDemo {
    public static void main(String[] args) {
        Person p = new Person();
        p.setAge(30);
        System.out.println("大家好，今年我" + p.getAge() + "岁");
    }
}

• 图示

  

• 解释

  • 程序执行流程说明：

1. 先执行main方法（压栈），执行其中的 Person p = new Person()；
2. 在堆内存中开辟空间，并为其分配内存地址0x1234，紧接着成员变量默认初始化(age = 0)；将内存地址0x1234赋值给栈内中的Person p 变量
3. 继续执行p.setAge(30)语句，这时会调用setAge(int age)方法，将30赋值为setAge方法中的“age”变量；执行this.age = age语句，将age变量值30 赋值给成员变量this.age为30；
4. setAge()方法执行完毕后（弹栈），回到main()方法，执行输出语句System.out.println()，控制台打印p对象中的age年龄值。

注意：

• this到底代表什么呢？this代表的是对象，具体代表哪个对象呢？哪个对象调用了this所在的方法，this就代表哪个对象。
• 上述代码中的 p.setAge(30)语句中，setAge(int age)方法中的this代表的就是p对象。

总结

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1.类的定义和对象的使用方法，并分析对象的内存图；
2.阐述了Java三大特性（Encapsulation 封装，inheritance 继承，polymorphism多态）之一的封装；
3.引出了两个关键字，this关键字和private关键字；