【JavaSE】 封装

news2024/11/16 11:30:28

文章目录

  • 一. 封装的概念
  • 二. 访问限定符
  • 三. 封装扩展之包
    • 1. 包的概念
    • 2. 导入包中的类
    • 3. 自定义包
    • 4. 包的访问权限控制举例
    • 5. 常见的包
  • 四. static成员
    • 1. 简介
    • 2. static修饰成员变量
    • 3. static修饰成员方法
  • 五. 代码块
    • 1. 代码块概念以及分类
    • 2. 普通代码块
    • 3. 构造代码块
    • 4. 静态代码块

一. 封装的概念

面向对象程序的三大特性：封装、继承、多态。何为封装呢？简单来说就是套壳屏蔽细节。

比如：对于电脑这样一个复杂的设备，提供给用户的就只是：开关机、通过键盘输入、显示器输出、USB插孔等，让用户来和计算机进行交互，完成日常事务。但实际上：电脑真正工作的却是CPU、显卡、内存等一些硬件元件。
在这里插入图片描述

对于计算机使用者而言，不用关心内部核心部件，比如主板上线路是如何布局的，CPU内部是如何设计的等，用户只需要知道，怎么开机、怎么通过键盘和鼠标与计算机进行交互即可。因此计算机厂商在出厂时，在外部套上壳子，将内部实现细节隐藏起来，仅仅对外提供开关机、鼠标以及键盘插孔等，让用户可以与计算机进行交互即可。

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。

二. 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：
在这里插入图片描述
解释：

  • public：可以理解为一个人的外貌特征，谁都可以看得到
  • default：对于自己家族中(同一个包中)不是什么秘密，对于其他人来说就是隐私了
  • private：只有自己知道，其他人都不知道

说明：

  • protected主要是用在继承中
  • default权限指：什么都不写时的默认权限
  • 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

代码示例：

class Student{
    public String name;
    int age;
    private String weight;
}

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        Student s = new Student();
        System.out.println(s.name);    // public属性： 可以任何其他类访问
        System.out.println(s.age);     // default属性：只能被本包中类访问
        //System.out.println(s.weight);// private属性：只能在Student类中访问，不能被其他类访问
    }
}

三. 封装扩展之包

1. 包的概念

在面向对象体系中，提出了一个软件包的概念，即：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：
在这里插入图片描述

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。

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 class Test {
    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());
    }
}

但是这种写法比较麻烦一些，可以使用import语句导入包：

// import导入包的语句要写在第一行
import java.util.Date;

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        Date date = new Date();
        System.out.println(date.getTime());
    }
}

另外，如果需要使用 java.util 中的其他类, 可以使用 import java.util.*，一次性导入里面的所有类，但实际用到时哪个类才会被加载：

// import导入包的语句要写在第一行
import java.util.*;

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        Date date = new Date();
        System.out.println(date.getTime());
    }
}

但是我们更建议显式地指定要导入的类名，否则容易出现冲突的情况：

import java.util.*;
import java.sql.*;

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        Date date = new Date();
        System.out.println(date.getTime());
    }
}

-------编译报错-------
java: 对Date的引用不明确
  java.sql 中的类 java.sql.Date 和 java.util 中的类 java.util.Date 都匹配

在这种情况下需要使用完整的类名：

import java.util.*;
import java.sql.*;

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        java.util.Date date = new java.util.Date();
        System.out.println(date.getTime());
    }
}

可以使用 import static 导入包中静态的方法和字段：

import static java.lang.Math.*;

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        double x = 10;
        double y = 20;
        // 静态导入的方式写起来更方便一些.
        // double ret = Math.sqrt(Math.pow(x, 2) + Math.pow(y, 2));
        double ret = sqrt(pow(x,2) + pow(y,2));
        System.out.println(ret);
    }
}

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。

3. 自定义包

基本规则

  • 在文件的最上方加上一个 package 语句指定该代码放在哪个包中。
  • 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.luojj.demo1 )。
  • 包名要和代码路径相匹配。例如创建 com.luojj.demo1 的包，那么会存在一个对应的路径 com/luojj/demo1 来存储代码。
  • 如果一个类没有 package 语句，则该类会被放到一个默认包中。

操作步骤

  1. 在 IDEA 中先新建一个包：右键 src -> 新建 -> 包
    在这里插入图片描述

  2. 在弹出的对话框中输入包名，例如com.luojj.demo1
    在这里插入图片描述

  3. 在包中创建类，右键包名 -> 新建 -> 类，然后输入类名即可
    在这里插入图片描述

  4. 此时可以看到我们的磁盘上的目录结构已经被 IDEA 自动创建出来了
    在这里插入图片描述

  5. 同时我们也看到了, 在新创建的 ForTest.java 文件的最上方，就出现了一个 package 语句

在这里插入图片描述

4. 包的访问权限控制举例

Computer类位于com.luojj.demo1包中，TestComputer位于com.luojj.demo2包中：

package com.luojj.demo1;

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

///

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

public class TestComputer {
    public static void main(String[] args) {
        Computer p = new Computer();
        System.out.println(p.memory);
        // 报错：cup是私有的，不允许被其他类访问
        //System.out.println(p.cpu);
        // 报错：brand是default，不允许被其他包中的类访问
        //System.out.println(p.brand);
    }
}
// 注意：如果去掉Computer类之前的public修饰符，代码也会编译失败

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。

四. static成员

1. 简介

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。

2. static修饰成员变量

static修饰的成员变量，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，是类的属性，是所有对象共享的，不存储在某个对象的空间中，而是存储在方法区当中
  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. 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）

示例：
在这里插入图片描述

静态成员变量的初始化

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；而静态成员变量是跟随类一起加载时完成初始化的。

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：在定义时就直接给出初始值
class Student{
    private static String classRoom = "401";
}
  1. 静态代码块初始化（具体在代码块部分介绍）

3. static修饰成员方法

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。

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
    在这里插入图片描述
  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

五. 代码块

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：

  • 普通代码块
  • 构造块
  • 静态块
  • 同步代码块

2. 普通代码块

普通代码块：定义在方法中的代码块。用的比较少。

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        {
            int x = 10;
            System.out.println("x = " + x);
        }
        int y = 20;
        System.out.println("y = " + y);
    }
}

-------运行结果-------
x = 10
y = 20

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。

代码示例

class Student{
    private String name;
    private int age;
    // 默认构造方法
    Student(){
        System.out.println("Student()");
    }
    // 实例代码块
    {
        name = "张三";
        age = 18;
        System.out.println("I am instance block");
    }
    // 打印函数
    public void show(){
        System.out.println(name + " " + age);
    }
}

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        new Student().show();
    }
}

-------运行结果-------
I am instance block
Student()
张三 18

注意事项：一个类中实例代码块可以有好几个，它们会按照前后顺序被整合到所有构造函数一开始位置。

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

class Student{
    private String name;
    private int age;
    static private String classRoom;
    // 实例代码块
    {
        name = "张三";
        age = 18;
        System.out.println("I am instance block");
    }
    // 静态代码块
    static{
        classRoom = "401";
        System.out.println("I am static block");
    }
    // 打印函数
    public void show(){
        System.out.println(name + " " + age);
    }
}

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

-------运行结果-------
I am static block
I am instance block
I am instance block

注意事项

  • 静态代码块不管生成多少个对象，其只会执行一次
  • 实例代码块只有在创建对象时才会执行
  • 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，所以静态代码块中不能出现非静态成员
  • 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合并

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