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类和对象的封装
【1】封装
【1.1】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。何为封装呢？简单来说就是套壳屏蔽细节。
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。
【代码演示类封装】
class Packaging {
// 构造函数
public Packaging(String name, int age) {
this._name = name;
this._age = age;
}
// 对属性进行访问封装
public String getName() {
return this._name;
}
public void setName(String name) {
this._name = _name;
}
public int getAge() {
return this._age;
}
public void setAge(int age) {
this._age = age;
}
// 属性私有外界是不能访问的。
private String _name;
private int _age;
}
public class TestPackaging {
public static void main(String[] args) {
Packaging p = new Packaging("ShaXiang", 18);
System.out.println("姓名：" + p.getName() + "," + "年龄：" + p.getAge());
}
}【1.2】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：
【比如】
-
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。
public class Computer {
private String cpu; // cpu
private String memory; // 内存
public String screen; // 屏幕
String brand; // 品牌---->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 class TestComputer {
public static void main(String[] args) {
Computer p = new Computer("HW", "i7", "8G", "13*14");
System.out.println(p.brand); // default属性：只能被本包中类访问
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
}
}【注意】一般情况下成员变量设置为private，成员方法设置为public 。
【1.3】封装扩展之包
【1.3.1】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。
【1.3.2】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 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 java.util.Date;
public class Test {
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.*
import java.util.*;
public class Test {
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());
}
}但是我们更建议显式的指定要导入的类名. 否则还是容易出现冲突的情况
import java.util.*;
import java.sql.*;
public class Test {
public static void main(String[] args) {
// 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
Date date = new Date();
System.out.println(date.getTime());
}
}
// 编译出错
Error:(5, 9) 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 = 30;
double y = 40;
// 静态导入的方式写起来更方便一些.
// 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);
}
}【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 。
【1.3.3】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.bit.demo1 )。
-
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。
-
如果一个类没有 package 语句, 则该类被放到一个默认包中。
【操作步骤】
-
在 IDEA 中先新建一个包: 右键 src -> 新建 -> 包。
-
在弹出的对话框中输入包名, 例如 com.shaxiang.demo1。
-
在包中创建类, 右键包名 -> 新建 -> 类, 然后输入类名即可。
-
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。
-
同时我们也看到了, 在新创建的 Test.java 文件的最上方, 就出现了一个 package 语句。
【1.3.4】包的访问权限控制举例
package com.shaxiang.damo1
public class Computer {
private String cpu; // cpu
private String memory; // 内存
public String screen; // 屏幕
String brand; // 品牌---->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 class TestComputer {
public static void main(String[] args) {
Computer p = new Computer("HW", "i7", "8G", "13*14");
System.out.println(p.brand); // default属性：只能被本包中类访问
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
}
}【1.3.5】常见的包
-
java.lang:系统常用基础类(String、Object),此包从JDK1.1后自动导入。
-
java.lang.reflect:java 反射编程包;
-
java.net:进行网络编程开发包。
-
java.sql:进行数据库开发的支持包。
-
java.util:是java提供的工具程序包。(集合类等) 非常重要
-
2.2java.io:I/O编程开发包。
【2】static成员
【2.1】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
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。
【2.2】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】
-
不属于某个具体的对象，是类的属性，所有对象共享的，不存储在某个对象的空间中。
-
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。
-
类变量存储在方法区当中。
-
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)。
public class Student {
public String name;
public String gender;
public int age;
public double score;
public static String classRoom = "SS306";
// ...
public static void main(String[] args) {
// 静态成员变量可以直接通过类名访问
System.out.println(Student.classRoom);
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);
// 也可以通过对象访问：但是classRoom是三个对象共享的
System.out.println(s1.classRoom);
System.out.println(s2.classRoom);
System.out.println(s3.classRoom);
}
}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
【2.3】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 = "SS306";
// ...
}
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 = "SS306";
// ...
public static String getClassRoom(){
return classRoom;
}
}
public class TestStudent {
public static void main(String[] args) {
System.out.println(Student.getClassRoom());
}
}【静态方法特性】
-
不属于某个具体的对象，是类方法。
-
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。
-
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-
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(){
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【2.4】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。
-
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";
// ...
}-
静态代码块初始化
那什么是代码块呢？继续往后看 :) ~~~
【3】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：
-
普通代码块
-
构造代码块
-
静态代码块
-
同步代码块（后续讲解多线程部分再谈）
代码块的执行顺序以此是：静态代码块、实例代码块、构造代码块。
【3.2】普通代码块
普通代码块：定义在方法中的代码块， 这种用法较少见 。
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);
}
} 【3.3】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);
}
}
public class Main {
public static void main(String[] args) {
Student stu = new Student();
stu.show();
}
}
// 运行结果
I am instance init()!
I am Student init()!
name: bit age: 12 sex: man【3.4】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;
//实例代码块
{
this.name = "bit";
this.age = 12;
this.gender = "man";
System.out.println("I am instance init()!");
}
// 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】
-
静态代码块不管生成多少个对象，其只会执行一次。
-
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。
-
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)。
-
实例代码块只有在创建对象时才会执行
【4】内部类
当一个事物的内部，还有一个部分需要一个完整的结构进行描述，而这个内部的完整的结构又只为外部事物提供服务，那么这个内部的完整结构最好使用内部类。在 Java 中，可以将一个类定义在另一个类或者一个方法的内部，前者称为内部类，后者称为外部类。内部类也是封装的一种体现。
【语法格式】
public class OutClass {
class InnerClass{
}
}
// OutClass是外部类
// InnerClass是内部类【注意事项】
-
定义在class 类名{}花括号外部的，即使是在一个文件里，都不能称为内部类。
public class A{
}
class B{
}
// A 和 B是两个独立的类，彼此之前没有关系-
内部类和外部类共用同一个java源文件，但是经过编译之后，内部类会形成单独的字节码文件。
【4.1】内部类的分类
先来看下，内部类都可以在一个类的那些位置进行定义：
public class OutClass {
// 成员位置定义：未被static修饰 --->实例内部类
public class InnerClass1{
}
// 成员位置定义：被static修饰 ---> 静态内部类
static class InnerClass2{
}
public void method(){
// 方法中也可以定义内部类 ---> 局部内部类：几乎不用
class InnerClass5{
}
}
}根据内部类定义的位置不同，一般可以分为以下几种形式：
-
成员内部类(普通内部类：未被static修饰的成员内部类 和 静态内部类：被static修饰的成员内部类)。
-
局部内部类(不谈修饰符)、匿名内部类。
【注意】内部类其实日常开发中使用并不是非常多，大家在看一些库中的代码时候可能会遇到的比较多，日常开始中使用最多的是匿名内部类。
【4.2】实例内部类
在外部类中，内部类定义位置与外部类成员所处的位置相同，因此称为成员内部类。
/**
* 外部类
*/
class OuterClass {
public void print() {
System.out.println("OuterClass::print()");
}
/**
* 实例内部类
*/
public class InnerClass {
public void print() {
System.out.println("OuterClass::InnerClass::print()");
}
}
}
public class Main {
public static void main(String[] args) {
// 实例化外部类
OuterClass outerClass = new OuterClass();
outerClass.print();
// 实例化内部类：方式一
OuterClass.InnerClass innerClass1 = outerClass.new InnerClass();
innerClass1.print();
// 实例化内部类：方式二
OuterClass.InnerClass innerClass2 = new OuterClass().new InnerClass();
innerClass2.print();
}
}【注意事项】
-
外部类中的任何成员都可以在实例内部类方法中直接访问。
-
实例内部类所处的位置与外部类成员位置相同，因此也受public、private等访问限定符的约束。
-
在实例内部类方法中访问同名的成员时，优先访问自己的，如果要访问外部类同名的成员，必须：外部类名称.this.同名成员 来访问。
-
实例内部类对象必须在先有外部类对象前提下才能创建。
-
实例内部类的非静态方法中包含了一个指向外部类对象的引用。
-
外部类中，不能直接访问实例内部类中的成员，如果要访问必须先要创建内部类的对象。
【4.3】静态内部类
即未被static修饰的成员内部类。
public class OutClass {
private int a;
static int b;
int c;
public void methodA() {
a = 10;
System.out.println(a);
}
public static void methodB() {
System.out.println(b);
}
//实例内部类：未被static修饰
class InnerClass {
int c;
public void methodInner() {
// 在实例内部类中可以直接访问外部类中：任意访问限定符修饰的成员
a = 100;
b = 200;
methodA();
methodB();
// 如果外部类和实例内部类中具有相同名称成员时，优先访问的是内部类自己的
c = 300;
System.out.println(c);
// 如果要访问外部类同名成员时候，必须：外部类名称.this.同名成员名字
OutClass.this.c = 400;
System.out.println(OutClass.this.c);
}
}
public static void main(String[] args) {
// 外部类：对象创建 以及 成员访问
OutClass outClass = new OutClass();
System.out.println(outClass.a);
System.out.println(OutClass.b);
System.out.println(outClass.c);
outClass.methodA();
outClass.methodB();
System.out.println("=============实例内部类的访问=============");
// 要访问实例内部类中成员，必须要创建实例内部类的对象
// 而普通内部类定义与外部类成员定义位置相同，因此创建实例内部类对象时必须借助外部类
// 创建实例内部类对象
OutClass.InnerClass innerClass1 = new OutClass().new InnerClass();
// 上述语法比较怪异，也可以先将外部类对象先创建出来，然后再创建实例内部类对象
OutClass.InnerClass innerClass2 = outClass.new InnerClass();
innerClass2.methodInner();
}
}/**
* 外部类
*/
class OuterClass {
public int data1 = 1;
int data2 = 2;
public static int data3 = 3;
public void outerClassPrint() {
System.out.println("OuterClass::outerClassPrint()");
}
/**
* 静态内部类
*/
static class InnerClass {
public int data4 = 4;
int data5 = 5;
public static int data6 = 6;
public void outerClassPrint() {
OuterClass outerClass = new OuterClass();
System.out.println(outerClass.data1);
System.out.println(outerClass.data2);
// System.out.println(data1);
// System.out.println(data2);
System.out.println(data3);
System.out.println(data4);
System.out.println(data5);
System.out.println(data6);
}
}
}
/**
* 1.如何获取静态内部类中的对象？
* OuterClass.InnerClass innerClass = new OuterClass.InnerClass();
* 2.静态内部类当中，不能访问外部类的非静态成员，外部类的非静态成员，需要通过外部类的对象的引用才能访问。
* 3.如果非要访问需要定义外部类的引用才能访问
*/
public class Main {
public static void main(String[] args) {
// 实例化静态内部类
OuterClass.InnerClass innerClass = new OuterClass.InnerClass();
System.out.println();
}
}【注意事项】
-
在静态内部类中只能访问外部类中的静态成员。
-
创建静态内部类对象时，不需要先创建外部类对象 。
【4.4】局部内部类
定义在外部类的方法体或者{}中，该种内部类只能在其定义的位置使用，一般使用的非常少，此处简单了解下语法格式。
public class OutClass {
int a = 10;
public void method(){
int b = 10;
// 局部内部类：定义在方法体内部
// 不能被public、static等访问限定符修饰
class InnerClass{
public void methodInnerClass(){
System.out.println(a);
System.out.println(b);
}
}
// 只能在该方法体内部使用，其他位置都不能用
InnerClass innerClass = new InnerClass();
innerClass.methodInnerClass();
}
public static void main(String[] args) {
// OutClass.InnerClass innerClass = null; 编译失败
}
}【注意事项】
-
局部内部类只能在所定义的方法体内部使用。
-
不能被public、static等修饰符修饰。
-
编译器也有自己独立的字节码文件，命名格式：外部类名字$数字内部类名字.class。
-
几乎不会使用 。
【4.5】匿名内部类
【简单的看一眼匿名内部类】
class Person {
public String _name = "BB";
public int age = 20;
}
public class Main {
public static void main(String[] args) {
// 当作普通类打印定义
Person person = new Person();
System.out.println(person._name);
System.out.println(person.age);
// 匿名内部类打印
System.out.println(new Person()._name);
System.out.println(new Person().age);
}
}【5】对象的打印
class Person {
public Person(String name, String gender, int age) {
this._name = name;
this._gender = gender;
this._age = age;
}
public String _name = "BB";
public String _gender = "AA";
public int _age = 20;
}
public class Main {
public static void main(String[] args) {
Person person = new Person("ShaXiang", "Nan", 18);
System.out.println(person); // 打印结果：Person@7c30a502
}
}如果想要默认打印对象中的属性该如何处理呢？答案：重写toString方法即可。
// 库中中的格式
public String toString() {
return getClass().getName() + "@" + Integer.toHexString(hashCode());
}class Person {
public Person(String name, String gender, int age) {
this._name = name;
this._gender = gender;
this._age = age;
}
public String _name = "BB";
public String _gender = "AA";
public int _age = 20;
// 重写了库中的toString
@Override
public String toString() {
return "Person{" +
"_name='" + _name + '\'' +
", _gender='" + _gender + '\'' +
", _age=" + _age +
'}';
}
}
public class Main {
public static void main(String[] args) {
Person person = new Person("ShaXiang", "Nan", 18);
System.out.println(person); // 打印结果：Person{_name='ShaXiang', _gender='Nan', _age=18}
}
}