Java基础知识(四) -- 面向对象(中)

1.封装

1.1 概述

面向对象编程语言是对客观世界的模拟，客观世界里每一个事物的内部信息都是隐藏在对象内部的，外界无法直接操作和修改，只能通过指定的方式进行访问和修改。封装可以被认为是一个保护屏障，防止该类的代码和数据被其他类随意访问。适当的封装可以让代码更容易理解与维护，也加强了代码的安全性。正如现实生活中，每一个个体与个体之间是有边界的，每一个团体与团体之间是有边界的，而同一个个体、团体内部的信息是互通的，只是对外有所隐瞒。

随着业务系统越来越复杂，类会越来越多，那么类之间的访问边界必须把握好，面向对象的开发原则要遵循“高内聚、低耦合”，而“高内聚，低耦合”的体现之一：

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。通俗的讲，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。

Q:封装就是把该隐藏的隐藏起来，该暴露的暴露出来。那么暴露的程度如何控制呢？

A: 依赖访问控制修饰符，也称为权限修饰符来控制。

访问控制修饰符来控制相应的可见边界，边界有如下：类、包、子类、模块(Java9之后引入)。权限修饰符：public,protected,缺省,private。

修饰符	本类	本包	其他包子类	其他包非子类	其他模块
private	√	×	×	×	×
缺省	√	√	×	×	×
protected	√	√	√	×	×
public	√	√	√	√	默认不可以，可以建立依赖

1.2 成员变量/属性私有化问题

成员变量（field）私有化之后，提供标准的get/set方法，我们把这种成员变量也称为属性（property）。 或者可以说只要能通过get/set操作的就是事物的属性，哪怕它没有对应的成员变量。

1.2.1 成员变量封装目的

隐藏类的实现细节
保证对象信息的完整性,提高代码的安全性。让使用者只能通过事先预定的方法来访问数据，从而可在该方法里面加入控制逻辑，限制对成员变量的不合理访问。还可以进行数据检查，从而有利于保证对象信息的完整性。
便于修改，提高代码的可维护性。主要体现在隐藏的部分，在内部修改了，如果其对外可以的访问方式不变，外部根本感觉不到它的修改。例如：Java8->Java9，String从char[]转为byte[]内部实现，而对外的方法不变，使用者根本感觉不到它内部的修改。

1.2.2 成员变量封装实现

使用 private 修饰成员变量

public class Chinese{
    private static String Country;
    private String name;
    private int age;
    private boolean marry;
}

提供 getXxx方法 / setXxx 方法，可以访问成员变量

package JavaBase;

public class Chinese {
    private static String country;
    private String name;
    private int age;
    private boolean marry;

    public static void setCountry(String c) {
        country = c;
    }

    public static String getCountry() {
        return country;
    }

    public void setName(String n) {
        name = n;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setAge(int a) {
        age = a;
    }

    public int getAge() {
        return age;
    }

    public void setMarry(boolean m) {
        marry = m;
    }
    
     public boolean isMarry(){
        return marry;
    }
}

1.2.3 如何解决局部变量与成员变量同名问题

当局部变量与类变量（静态成员变量）同名时，在类变量前面加“类名."；

当局部变量与实例变量（非静态成员变量）同名时，在实例变量前面加“this.”。

public class Chinese {
    private static String country;
    private String name;
    private int age;

    public static void setCountry(String country) {
        Chinese.country = country;
    }

    public static String getCountry() {
        return country;
    }

    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;
    }
}

1.3 包(Package)

1.3.1 包的作用

（1）可以避免类重名：有了包之后，类的全名称就变为：包.类名【便于使用】
（2）分类组织管理众多的类【便于管理类】
（3）可以控制某些类型或成员的可见范围【便于管理类成员】

Java中常见的包:

包名	作用
java.lang	Java语言的核心类，如String、Math、Integer、 System和Thread等，提供常用功能
java.net	执行与网络相关的操作的类和接口
java.io	提供多种输入/输出功能的类
java.util	实用工具类，如集合框架类、日期时间、数组工具类Arrays，文本扫描仪Scanner，随机值产生工具Random
java.text	Java格式化相关的类

1.3.2 如何声明包?

package 包名;

注意：

(1)必须在源文件的代码首行

(2)一个源文件只能有一个声明包的语句

包名命名规范与习惯:

1. 所有单词都小写，每一个单词之间使用.分割
1. 习惯用公司的域名倒置

1.3.3 如何跨包使用类?

前提：被使用的类或成员的权限修饰符是>缺省的，即可见的。

使用类型的全名称

java.util.Scanner input = new java.util.Scanner(System.in);

使用import 语句之后，代码中使用简名称

import 包.类名;
import 包.*;
import static 包.类名.静态成员;

2.构造器(Constructor)

2.1 构造器的作用

在创建对象的时候为实例变量赋初始值。

注意：构造器只为实例变量初始化，不为静态类变量初始化

2.2 构造器的语法格式

构造器又称为构造方法，由于构造器很像方法。但是和方法还有有所区别的。

【修饰符】构造器名(){
    // 实例初始化代码
}
【修饰符】构造器名(参数列表){
    // 实例初始化代码
}

package JavaBase;

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

    public Student() {

    }

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

    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;
    }
}

注:

1. 构造器名必须与它所在的类名必须相同。
1. 它没有返回值，所以不需要返回值类型，甚至不需要void
1. 如果不提供构造器，系统会给出无参数构造器，并且该构造器的修饰符默认与类的修饰符相同
1. 如果提供了构造器，系统将不再提供无参数构造器，除非你自己定义。
1. 构造器是可以重载的，既可以定义参数，也可以不定义参数。
1. 构造器的修饰符只能是权限修饰符，不能被其他任何修饰

3.标准JavaBean

JavaBean 是 Java语言编写类的一种标准规范。符合JavaBean 的类，要求：

（1）类必须是具体的和公共的;
（2）具有无参数的构造方法;

（3）成员变量私有化，并提供用来操作成员变量的set 和get 方法。

public class ClassName{
  //成员变量
    
  //构造方法
  	//无参构造方法【必须】
  	//有参构造方法【建议】
  	
  //getXxx()
  //setXxx()
  //其他成员方法
}

编写符合JavaBean 规范的类，以学生类为例，标准代码如下：

public class Student {
	// 成员变量
	private String name;
	private int age;

	// 构造方法
	public Student() {
	}

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

	// get/set成员方法
	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;
	}
    
    //其他成员方法列表
    public String getInfo(){
        return "姓名：" + name + "，年龄：" + age;
    }
}