Java 面向对象编程进阶三(封装)

封装(encapsulation)

封装的作用和含义

封装的实现—使用访问控制符

public 访问权限修饰符：

protected 访问权限修饰符：

默认访问权限修饰符

private 访问权限修饰符

封装的一些处理

封装(encapsulation)

封装是面向对象三大特征之一。对于程序合理的封装让外部调用更加方便，更加利于写作。同时，对于实现者来说也更加容易修正和改版代码。

封装的作用和含义

我要看电视，只需要按一下开关和换台就可以了。有必要了解电视机内部的结构吗？有必要碰碰显像管吗？制造厂家为了方便我们使用电视，把复杂的内部细节全部封装起来，只给我们暴露简单的接口，比如：电源开关。具体内部是怎么实现的，我们不需要操心。

需要让用户知道的才暴露出来，不需要让用户知道的全部隐藏起来，这就是封装。说的专业一点，封装就是把对象的属性和操作结合为一个独立的整体，并尽可能隐藏对象的内部实现细节。

我们程序设计要追求“高内聚，低耦合”。高内聚就是类的内部数据操作细节自己完成，不允许外部干涉；低耦合是仅暴露少量的方法给外部使用，尽量方便外部调用。

编程中封装的具体优点：

提高代码的安全性。
提高代码的复用性。
“高内聚”：封装细节，便于修改内部代码，ᨀ高可维护性。
“低耦合”：简化外部调用，便于调用者使用，便于扩展和协作。

未进行封装：

class Person {
    String name;
    int age;
    @Override
    public String toString() {
        return "Person [name=" + name + ", age=" + age + "]";
    }
}
public class Test {
    public static void main(String[ ] args) {
        Person p = new Person();
        p.name = "李斯";
        p.age = -23;//年龄可以通过这种方式随意赋值，没有任何限制
        System.out.println(p);
    }
}

我们都知道，年龄不可能是负数，也不可能超过 130 岁，但是如果没有使用封装的话，便可以给年龄赋值成任意的整数，这显然不符合我们的正常逻辑思维。

再比如说，如果哪天我们需要将 Person 类中的 age 属性修改为 String 类型的，你会怎么办？你只有一处使用了这个类的话那还比较幸运，但如果你有几十处甚至上百处都用到了，那你岂不是要改到崩溃。而封装恰恰能解决这样的问题。如果使用封装，我们只需要稍微修改下 Person 类的 setAge()方法即可，而无需修改使用了该类的客户代码。

封装的实现—使用访问控制符

Java 是使用“访问控制符”来控制哪些细节需要封装，哪些细节需要暴露的。 Java 中 4 种“访问控制符”分别为 private、default、protected、public，它们说明了面向对象的封装性，所以我们要利用它们尽可能的让访问权限降到最低，从而ᨀ高安全性。

访问权限修饰符
修饰符	同一个类	同一个包中	子类	所有类
private	√
default	√	√
protected	√	√	√
public	√	√	√	√

private 表示私有，只有自己类能访问
. default 表示没有修饰符修饰，只有同一个包的类能访问
protected 表示可以被同一个包的类以及其他包中的子类访问
public 表示可以被该项目的所有包中的所有类访问

下面做进一步说明 Java 中 4 种访问权限修饰符的区别：首先我们创建 4 个类：Person 类、Student 类、Animal 类和 Computer 类，分别比较本类、本包、子类、其他包的区别。

public 访问权限修饰符：

访问权限—本类中访问 public 属性

public 访问权限—本包中访问 public 属性

public 访问权限—不同包中的子类访问 public 属性

public 访问权限—不同包中的非子类访问 public 属性

public 修饰符的访问权限为：该项目的所有包中的所有类。

protected 访问权限修饰符：

将 Person 类中属性改为 protected，其他类不修改。

protected 访问权限修改后的 Person 类

protected 访问权限，不同包中的非子类不能访问 protected 属性

protected 修饰符的访问权限为：同一个包中的类以及其他包中的子类。

默认访问权限修饰符

将 Person 类中属性改为默认的，其他类不修改

默认修饰符的访问权限为：同一个包中的类。

private 访问权限修饰符

将 Person 类中属性改为 private，其他类不修改。

封装的一些处理

一般使用 private 访问权限。
提供相应的 get/set 方法来访问相关属性，这些方法通常是 public 修饰的，以提供对属性的赋值与读取操作（注意：boolean 变量的 get 方法是 is 开头!）。
一些只用于本类的辅助性方法可以用 private 修饰，希望其他类调用的方法用 public 修饰。

public class Person {
    // 属性一般使用 private 修饰
    private String name;
    private int age;
    private boolean flag;
    // 为属性ᨀ供 public 修饰的 set/get 方法
    public String getName() {
        return name;
    }
    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
    public int getAge() {
        return age;
    }
    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }
    public boolean isFlag() {// 注意：boolean 类型的属性 get 方法是 is 开头的
        return flag;
    }
    public void setFlag(boolean flag) {
        this.flag = flag;
    }
}

年龄非法赋值的问题

public class PersonTest {
    public static void main(String[ ] args) {
        Person p1 = new Person();
        //p1.name = "小红"; //编译错误
        //p1.age = -45; //编译错误
        p1.setName("小红");
        p1.setAge(-45);
        System.out.println(p1);
        Person p2 = new Person("小白", 300);
        System.out.println(p2);
    }
}
class Person {
    private String name;
    private int age;
    public Person() {
    }
    public Person(String name, int age) {
        this.name = name;
        // this.age = age;//构造方法中不能直接赋值，应该调用 setAge 方法
        setAge(age);
    }
    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
    public String getName() {
        return name;
    }
    public void setAge(int age) {
        //在赋值之前先判断年龄是否合法
        if (age > 130 || age < 0) {
            this.age = 18;//不合法赋默认值 18
        } else {
            this.age = age;//合法才能赋值给属性 age
        }
    }
    public int getAge() {
        return age;
    }
    @Override
    public String toString() {
        return "Person [name=" + name + ", age=" + age + "]";
    }
}