Java封裝的實現訪問限定符、包

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一. 封裝

封裝是面向對象的三大特性之一；面向對象程序三大特性：封裝、繼承、多態 。

封裝：將數據和操作數據的方法進行有機結合，隱藏對象的屬性和實現細節，僅對外公開接口來和對象進行交互（簡單來說就是套殼屏蔽細節）。

用生活中的實物來理解封裝，比如電腦：

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對於電腦這樣一個復雜的設備，提供給用戶的就隻是：開關機、通過鍵盤輸入，顯示器，USB插孔等，讓用戶來和計算機進行交互，完成日常事務。

但實際上：電腦真正工作的卻是CPU、顯卡、內存等一些硬件元件。對於計算機使用者而言，不用關心內部核心部件，比如主板上線路是如何佈局的，CPU內部是如何設計的等，用戶隻需要知道，怎麼開機、怎麼通過鍵盤和鼠標與計算機進行交互即可。因此計算機廠商在出廠時，在外部套上殼子，將內部實現細節隱藏起來，僅僅對外提供開關機、鼠標以及鍵盤插孔等，讓用戶可以與計算機進行交互即可。

二. 訪問限定符(修飾符)

Java中主要通過類和訪問權限來實現封裝：類可以將數據以及封裝數據的方法結合在一起，更符合人類對事物的認知，而訪問權限用來控制類或者類中方法或者字段能否直接在類外使用。Java中提供瞭四種訪問限定符：

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public：公開的，可以理解為一個人的外貌特征，誰都可以看得到

protected：受保護的，涉及到繼承中的知識，繼承博客中詳細介紹

default: 什麼都不寫時的默認權限，對於自己傢族中(同一個包中)不是什麼秘密，對於其他人來說就是隱私瞭

private：私有的，隻有自己知道，其他人都不知道

通過下面給出的代碼示例理解封裝：

class Person {
    private String name;
    //private修飾的成員變量隻能在本類中訪問
    private int age;

    String sex;
    //這裡不加修飾符即為默認權限，默認是default權限

    public String getName() {
        return name;
    }
    //在其他類中不能直接訪問name和age，
    //但可以在本類中提供公開的（public修飾）訪問方法和外界進行交互
    //這裡就是對成員變量進行瞭封裝
    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public int getAge() {
        return age;
    }

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

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

public class Test {

    public static void main(String[] args) {
        Person person = new Person();
        //person.name = "bit";//不能直接進行訪問
        person.setName("XIN-XIANG榮");
        person.setAge(21);
        //通過提供Person類中提供的方法間接進行訪問
        System.out.println(person.getName()+" => "+person.getAge());
    }
}

一般情況下成員變量設置為private，成員方法設置為public，通過這個例子就可以很好的理解封裝瞭，這裡對 類 內部的實現細節進行瞭隱藏/封裝，對 外 隻提供一些公開的方法供其他用戶進行訪問。

【訪問限定符的使用場景】：

  • 我們希望類要盡量做到 “封裝”, 即隱藏內部實現細節, 隻暴露出 必要 的信息給類的調用者.
  • 因此我們在使用的時候應該盡可能的使用 比較嚴格 的訪問權限；例如如果一個方法能用 private, 就盡量不要用 public.
  • 另外, 還有一種 簡單粗暴 的做法: 將所有的字段設為 private, 將所有的方法設為 public. 不過這種方式屬於是對訪問權限的濫用, 不過最好寫代碼的時候思考該類提供的字段方法到底給 “誰” 使用(是類內部自己用, 還是類的調用者使用, 還是子類使用)

三. 包

1. 包的概念

在面向對象體系中，提出瞭一個軟件包的概念，即：為瞭更好的管理類，把多個類收集在一起成為一組，稱為軟件包。 有點類似於目錄。比如：為瞭更好的管理電腦中的圖片，一種好的方式就是將相同屬性的圖片放在相同文件下，也可以對某個文件夾下的圖片進行更詳細的分類 。

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在Java中也引入瞭包，包是對類、接口等的封裝機制的體現，是一種對類或者接口等的很好的組織方式，比如：一個包中的類不想被其他包中的類使用。包還有一個重要的作用：在同一個工程中允許存在相同名稱的類，隻要處在不同的包中即可。

2. 導入包中的類

2.1 導入方法一

Java 中已經提供瞭很多現成的類供我們使用. 例如Date類：可以使用 java.util.Date 導入 java.util 這個包中的 Date類.

public class Test1 {
    public static void main(String[] args) {
        java.util.Date date = new java.util.Date();
        // 得到一個毫秒級別的時間戳
        System.out.println(date.getTime());
    }
}

2.2 導入方法二

但是這種寫法比較麻煩一些, 可以使用 import語句導入包

import java.util.Date;
public class Test1 {
    public static void main(String[] args) {
        Date date = new Date();
        // 得到一個毫秒級別的時間戳
        System.out.println(date.getTime());
    }
}

2.3 導入方法三

如果需要使用 java.util 中的其他類, 可以使用 import java.util.* ，這裡可以導入java.util這個包中的所有類，但要註意不是一下子將所有類都導進來，在代碼中用到誰就會導入誰。

import java.util.*;
public class Test1 {
    public static void main(String[] args) {
        Date date = new Date();
        // 得到一個毫秒級別的時間戳
        System.out.println(date.getTime());
    }
}

但是更建議顯式的指定要導入的類名. 否則還是容易出現沖突的情況.

import java.util.*;
import java.sql.*;
public class Test1 {
    public static void main(String[] args) {
// util 和 sql 中都存在一個 Date 這樣的類, 此時就會出現歧義, 編譯出錯
        Date date = new Date();
        System.out.println(date.getTime());
    }
}

// 編譯出錯
//Error:(5, 9) java: 對Date的引用不明確
//java.sql 中的類 java.sql.Date 和 java.util 中的類 java.util.Date 都匹配

在這種情況下需要使用完整的類名

import java.util.*;
import java.sql.*;
public class Test1 {
    public static void main(String[] args) {
        java.util.Date date = new java.util.Date();
        System.out.println(date.getTime());
    }
}

2.4 導入靜態的方法和字段

import static java.lang.Math.*;
public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        double x = 30;
        double y = 40;
// 靜態導入的方式寫起來更方便一些.
// double result = Math.sqrt(Math.pow(x, 2) + Math.pow(y, 2));
        double result = sqrt(pow(x, 2) + pow(y, 2));
        System.out.println(result);
    }
}

//對比正常的導入和使用
import java.lang.Math;
public class Test1 {
    public static void main(String[] args) {
        double x = 30;
        double y = 40;
        double result = Math.sqrt(Math.pow(x, 2) + Math.pow(y, 2));
        System.out.println(result);
    }
}

3. 自定義包

3.1 基本使用規則：

  • 在文件的最上方加上一個 package 語句指定該代碼在哪個包中.
  • 包名需要盡量指定成唯一的名字, 通常會用公司域名的顛倒形式(例如com.bat.demo1 ).
  • 包名要和代碼路徑相匹配. 例如創建 com.bat.demo1 的包, 那麼會存在一個對應的路徑 com/bat/demo1 來存儲代碼
  • 如果一個類沒有 package 語句, 則該類被放到一個默認包中

3.2 IDEA中創鍵自定義包

在 IDEA 中先新建一個包: 右鍵 src -> 新建 -> 包

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在彈出的對話框中輸入包名, 例如 com.bat.demo1 ，敲入回車即可

在包中創建類, 右鍵包名 -> 新建 -> 類, 然後輸入類名回車即可.

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此時可以看到我們的磁盤上的目錄結構已經被 IDEA 自動創建出來瞭

同時我們也看到瞭, 在新創建的 Test.java 文件的最上方, 就出現瞭一個 package 語句

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4. 不同包中的訪問權限控制

Computer類位於com.bat.demo1包中，TestComputer位置com.bat.demo2包中

package com.bat.demo1;

public class Computer {
    private String cpu; // cpu
    private String memory; // 內存
    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("開機~~~");
    }

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

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

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註意：如果去掉Computer類之前的public修飾符，Computer類為默認權限，隻能在同一包中訪問，代碼也會編譯失敗

5. 常見的包

  • java.lang:系統常用基礎類(String、Object),此包從JDK1.1後自動導入。
  • java.lang.reflect:java 反射編程包;
  • java.net:進行網絡編程開發包。
  • java.sql:進行數據庫開發的支持包。
  • java.util:是java提供的工具程序包；(集合類等) 非常重要
  • java.io:I/O編程開發包。

總結

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