【JavaSE语法】类和对象（二）

六、封装

6.1 封装的概念

面向对象程序三大特性：封装、继承、多态。而类和对象阶段，主要研究的就是封装特性。

封装：将数据和操作数据的方法进行有机结合，隐藏对象的属性和实现细节，仅对外公开接口来和对象进行交互
简单来说：套壳屏蔽细节（为了安全考虑）

class Student {
    private String name;
    private int age;

    public Student(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }

    public int getAge() {
        return age;
    }

    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public String getName() {
        return this.name;
    }

    public void eat() {
        System.out.println(this.name + "正在吃饭！");
    }


}
public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        Student student = new Student("张三", 10);
        //student.name = "dafa";   实现封装后就无法直接拿到这个name字段了
        student.setName("李四");
        System.out.println(student.getName());
        student.eat();
    }
}

上面代码中的成员变量被private修饰，就是进行了封装，那么在Student这个类外就不能直接用student.name，而需要写setName方法来初始化name，在此介绍一种快速get和set成员变量的方式：

在Idea中右键鼠标->Generate->getter/setter/getter and setter根据自己需要选择即可

成员方法也可以被private修饰，eg：上面构造方法被封装了，那么我们就可以在eat（）方法中调用Student student = new Student("张三", 10)，这样进行初始化

6.2 访问限定符

Java中主要通过类和访问权限来实现封装：类可以将数据以及封装数据的方法结合在一起，更符合人类对事物的认知，而访问权限用来控制方法或者字段能否直接在类外使用。

Java中提供了四种访问限定符：

NO	范围	private	default	protected	public
1	同一个包中的同一类	√	√	√	√
2	同一个包中的不同类		√	√	√
3	不同包中的子类			√	√
4	不同包中的非子类				√

public：通用的，公开的，哪里都可以用

default: 同一个包中才能使用，即包访问权限（可以是同类，也可以是不同类）

private：只能在当前类使用

default同一个包不同类验证：

package com.bit.demo1;   //当前类所在的包

public class TestDemo {
    int count = 99;
}

package com.bit.demo1;

public class TestDemo2 {
    public static void main(String[] args) {
        TestDemo testDemo = new TestDemo();
        System.out.println(testDemo.count);  # 结果：99
    }
}

【说明】

（1）protected主要是用在继承中，继承部分详细介绍

（2）default权限指：什么都不写情况下的默认权限

（3）访问权限除了可以限定类中成员的可见性，也可以控制类的可见性

public class Computer {
    private String cpu;
    private String memory;
    public String screen;
    String brand;   //default属性

    public Computer(String brand,String cpu,String memory,String screen) {
        this.brand = brand;
        this.cpu = cpu;
        this.memory = memory;
        this.screen = screen;
    }

    public void Boot() {
        System.out.println("开机~~~");
    }

    public void PowerOff() {
        System.out.println("关机~~~");
    }

    public void SurfInternet() {
        System.out.println("上网~~~");
    }
}

public static void main(String[] args) {
        Computer p = new Computer("VSUS","i7","16G","13*14");
        System.out.println(p.brand);//default属性：只能在本包中类访问
        System.out.println(p.screen);//public属性：可以任何其他类访问
        //System.out.println(p.cpu);//private属性：只能在Computer类中访问，不能被其他类访问
        //System.out.println(p.memory);//private属性
}

注意：一般情况下成员变量设置为private，成员方法设置为public

6.3 封装扩展之包

6.3.1 包的概念

为了更好的管理类，把多个类收集在一起成为一组，称为软件包。有点类似于目录。比如：为了更好的管理电脑中的歌曲，一种好的方式就是将相同属性的歌曲放在相同文件下，也可以对某个文件夹下的音乐进行更详细的分类

在Java中也引入了包，包是对类、接口等的封装机制的体现，是一种对类或者接口等的很好的组织方式，比如：一个包中的类不想被其他包中的类使用。包还有一个重要的作用：在同一个工程中允许存在相同名称的类，只要处在不同的包中即可

6.3.2 导入包中的类

Java 中已经提供了很多现成的类供我们使用. 例如Date类：可以使用 java.util.Date 导入 java.util 这个包中的 Date类

public static void main(String[] args) {
        java.util.Date date = new java.util.Date();
        //得到一个毫秒级别的时间戳
        System.out.println(date.getTime());
}

还有一种更简便的方法：使用 import语句导入包（选中Date->旁边会有提示Alt+回车快速导包）

import java.util.Date;

public class code {
    public static void main(String[] args) {
        Date date = new Date();
        //得到一个毫秒级别的时间戳
        System.out.println(date.getTime());
    }
}

如果需要使用 java.util 中的其他类, 可以使用 import java.util.* (不推荐这种方式容易出现冲突的情况，util 和 sql 中都存在一个 Date 这样的类, 此时就会出现歧义, 编译出错，这时候就使用Date就需要写完整的类名：如java.util.Date而不能写Date）

import java.util.*;

public class code {
    public static void main(String[] args) {
        Date date = new Date();
        //得到一个毫秒级别的时间戳
        System.out.println(date.getTime());
    }
}

可以使用import static导入包中静态的方法和字段（很少用）：虽然简洁，但是用起来很变扭

import static java.lang.Math.*;
import static java.lang.System.*;

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        double x = 30;
        double y = 40;

    // 静态导入的方式写起来更方便一些
    //Math.pow(d2, d1);
    pow(d2,d1);
    //System.out.println();
    out.println();
    }
}

注意事项: import 和 C++ 的 #include 差别很大.

C++ 必须 #include 来引入其他文件内容, 但是 Java 不需要.

import 只是为了写代码的时候更方便. import 更类似于 C++ 的 namespace 和 using

6.3.3 自定义包

基本规则：

（1）在文件的最上方加上一个 package 语句指定该代码在哪个包中.

（2）包名需要尽量指定成唯一的名字, 通常会用公司的域名的颠倒形式(例如 com.bit.demo1 )

（3）包名要和代码路径相匹配. 例如创建 com.bit.demo1 的包, 那么会存在一个对应的路径 com/bit/demo1 来存储代码

（4）如果（直接在src下创建的）一个类没有 package 语句, 则该类被放到一个默认包中

6.3.4 包的访问权限控制举例

Computer类位于com.bit.demo1包中，TestComputer位置com.bit.demo2包中：

package com.bit.demo1;

public class Computer {
    private String cpu; // cpu
    private String memory; // 内存
    public String screen; // 屏幕
    String brand; // 品牌

public Computer(String brand, String cpu, String memory, String screen) {
    this.brand = brand;
    this.cpu = cpu;
    this.memory = memory;
    this.screen = screen;
}

public void Boot(){
    System.out.println("开机~~~");
}

public void PowerOff(){
    System.out.println("关机~~~");
}

public void SurfInternet(){
    System.out.println("上网~~~");
}

package com.bite.demo2;
import com.bite.demo1.Computer;

public class TestComputer {
    public static void main(String[] args) {
        Computer p = new Computer("HW", "i7", "8G", "13*14");
        
        System.out.println(p.screen);
        // System.out.println(p.cpu); // 报错：cup是私有的，不允许被其他类访问
        // System.out.println(p.brand); // 报错：brand是default，不允许被其他包中的类访问
    }
} 

// 注意：如果去掉Computer类之前的public修饰符，代码也会编译失败

6.3.5 常见的包

（1）java.lang:系统常用基础类(String、Object),此包从JDK1.1后自动导入

（2） java.lang.reflect:java 反射编程包

（3）java.net:进行网络编程开发包

（4）java.sql:进行数据库开发的支持包

（5） java.util:是java提供的工具程序包。(集合类等) 非常重要

（6）java.io:I/O编程开发包

七、static成员

7.1 再谈学生类

使用前文中介绍的学生类实例化三个对象s1、s2、s3，每个对象都有自己特有的名字、性别，年龄，学分绩点等成员信息，这些信息就是对不同学生来进行描述的，如下所示

public class Student{
    // ...
    public static void main(String[] args) {
        Student s1 = new Student("Li leilei", "男", 18, 3.8);
        Student s2 = new Student("Han MeiMei", "女", 19, 4.0);
        Student s3 = new Student("Jim", "男", 18, 2.6);
    }
}

假设三个同学是同一个班的，那么他们上课肯定是在同一个教室，那既然在同一个教室，那能否给类中再加一个成员变量，来保存同学上课时的教室呢？答案是不行的。

之前在Student类中定义的成员变量，每个对象中都会包含一份(称之为实例变量)，因为需要使用这些信息来描述具体的学生。而现在要表示学生上课的教室，这个教室的属性并不需要每个学生对象中都存储一份，而是需要让所有的学生来共享。在Java中，被static修饰的成员，称之为静态成员，也可以称为类成员，其不属于某个具体的对象，是所有对象所共享的

7.2 static修饰成员变量

static修饰的成员变量（只能是成员变量或者成员方法，不能是局部变量），称为静态成员变量，静态成员变量最大的特性：不属于某个具体的对象，是所有对象所共享的。

【静态成员变量特性】

（1）不属于某个具体的对象，属于类的，所有对象共享的，不存储在某个对象的空间中

（2）既可以通过对象访问，也可以通过类名访问，但一般更推荐使用类名访问

（3）类变量存储在方法区当中

（4）生命周期伴随类的一生(即：随类的加载而创建，随类的卸载而销毁)

（5）访问static修饰的变量，可以不用实例化变量 （因为它属于类，和对象没关系）

public class Student{
    public String name;
    public String gender;
    public int age;
    public double score;
    public static String classRoom = "Bit306";

    // ...

    public static void main(String[] args) {

        // 静态成员变量直接通过类名访问（合理的方式）
        Student.classroom = "3-601";

        Student s1 = new Student("Li leilei", "男", 18, 3.8);
        Student s2 = new Student("Han MeiMei", "女", 19, 4.0);
        Student s3 = new Student("Jim", "男", 18, 2.6);

        // 不属于对象，就不能通过对象的引用来访问，但是不是报错，是警告，不合理
        //student1.classroom = "3-601";
    }
}

同学以调试方式运行上述代码，然后在监视窗口中可以看到，静态成员变量并没有存储到某个具体的对象中

总结：

类的成员变量有两种：

（1）静态成员变量

<1>属于类的，不属于对象的，只有1份

<2>类名+点号来访问静态成员变量

（2）非静态成员变量/普通成员变量
<1>属于对象的，每实例化一个对象，都会有一个对应的非静态成员变量

<2>对应的引用 + 点号来访问

注意：讲到这里，肯定有友友会说这不就是全局变量吗？

但是实际上Java中没有全局变量一说 ，全局的定义在哪个范围也不清楚，所以不存在全局

7.3 static修饰成员方法

一般类中的数据成员都设置为private，而成员方法设置为public，那设置之后，Student类中classRoom属性如何在类外访问呢？

public class Student{
    private String name;
    private String gender;
    private int age;
    private double score;
    private static String classRoom = "Bit306";

    // ...
}

public class TestStudent {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(Student.classRoom);
    }
} 


编译失败：
Error:(10, 35) java: classRoom 在 extend01.Student 中是 private 访问控制

那static属性应该如何访问呢？

Java中，被static修饰的成员方法称为静态成员方法，是类的方法，不是某个对象所特有的。静态成员一般是通过静态方法来访问的

public class Student{
    // ...

    private static String classRoom = "Bit306";

    // ...

    public static String getClassRoom(){
        return classRoom;
    }
}

public class TestStudent {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(Student.getClassRoom());
    }
}

输出：Bit306

【静态方法特性】

1. 不属于某个具体的对象，是类方法

2. 可以通过对象调用，也可以通过类名.静态方法名(...)方式调用，更推荐使用后者

3. 不能在静态方法中访问任何非静态成员变量

public static String getClassRoom(){
    System.out.println(this);
    return classRoom;
}

// 编译失败：Error:(35, 28) java: 无法从静态上下文中引用非静态 变量 this

public static String getClassRoom(){
    age += 1;
    return classRoom;
} 

// 编译失败：Error:(35, 9) java: 无法从静态上下文中引用非静态 变量 age

4. 静态方法中不能调用任何非静态方法，因为非静态方法有this参数，在静态方法中调用时候无法传递this引用

public static String getClassRoom(){
    doClass();
    return classRoom;
} 

// 编译报错：Error:(35, 9) java: 无法从静态上下文中引用非静态 方法 doClass()

5. 静态方法无法重写，不能用来实现多态(此处大家暂时不用管，后序多态位置详细讲解)

7.4 static成员变量初始化

注意：静态成员变量一般不会放在构造方法中来初始化，构造方法中初始化的是与对象相关的实例属性

静态成员变量的初始化分为两种：就地初始化和静态代码块初始化。

1. 就地初始化

就地初始化指的是：在定义时直接给出初始值

public class Student{
    private String name;
    private String gender;
    private int age;
    private double score;
    private static String classRoom = "Bit306";

    // ...
}

2. 静态代码块初始化

那什么是代码块呢？继续往后看 :) ~~~

八、代码块

8.1 代码块概念以及分类

使用 {} 定义的一段代码称为代码块。根据代码块定义的位置以及关键字，又可分为以下四种：

(1）普通代码块

(2) 构造块

(3) 静态块

(4) 同步代码块（后续讲解多线程部分再谈）

8.2 普通代码块

普通代码块：定义在方法中的代码块，较少见

public class Main{
    public static void main(String[] args) {
    { //直接使用{}定义，普通方法块
        int x = 10 ;
        System.out.println("x1 = " + x);
    } 
    int x = 100 ;
    System.out.println("x2 = " + x);
    }
} 

// 执行结果
x1 = 10
x2 = 100

8.3 构造代码块

构造块：定义在类中的代码块(不加修饰符)。也叫：实例代码块。构造代码块一般用于初始化实例成员变量

public class Student{

//实例成员变量
    private String name;
    private String gender;
    private int age;
    private double score;

    public Student() {
        System.out.println("I am Student init()!");
    } 


//实例代码块
{
    this.name = "bit";
    this.age = 12;
    this.sex = "man";
    System.out.println("I am instance init()!");
}

    public void show(){
        System.out.println("name: "+name+" age: "+age+" sex: "+sex);
    }
}

8.4 静态代码块

使用static定义的代码块称为静态代码块。一般用于初始化静态成员变量

public class Student{
    private String name;
    private String gender;
    private int age;
    private double score;
    private static String classRoom;


    // 静态代码块
    static {
        classRoom = "bit306";
        System.out.println("I am static init()!");
     }

    public Student(){
        System.out.println("I am Student init()!");
    }

    public static void main(String[] args) {
        Student s1 = new Student();
        Student s2 = new Student();
    }

}

注意事项:

(1) 静态代码块不管生成多少个对象，其只会执行一次

(2) 静态成员变量是类的属性，因此是在JVM加载类时开辟空间并初始化的

(3) 如果一个类中包含多个静态代码块，在编译代码时，编译器会按照定义的先后次序依次执行(合并)

(4) 实例代码块只有在创建对象时才会执行

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