Java封装最佳实践：打造高内聚、低耦合的优雅代码~

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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。

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，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。

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

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

【说明】

protected主要是用在继承中，继承部分详细介绍

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

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

1. 在 IDEA 中先新建一个包: 右键 src -> 新建 -> 包

2. 在弹出的对话框中输入包名, 例如 Test.demo

3. 在包中创建类, 右键包名 -> 新建 -> 类, 然后输入类名即可.

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

5. 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

1.3.5 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。

2. static成员

2.1 学生类举例

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：

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

 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】

1. 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

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. 类变量存储在方法区当中

4. 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 = "306";// ...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)}
}

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？

class Student{private String name;private String gender;private int age;private double score;private static String classRoom = "306";public Student(String name, String gender, int age, double score) {this.name = name;this.gender = gender;this.age = age;this.score = score;}
}
public class TestStudent {public static void main(String[] args) {System.out.println(Student.classRoom);}
}

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。

class Student{private String name;private String gender;private int age;private double score;private static String classRoom = "306";public static String getClassRoom(){return classRoom;}public Student(String name, String gender, int age, double score) {this.name = name;this.gender = gender;this.age = age;this.score = score;}
}
public class TestStudent {public static void main(String[] args) {System.out.println(Student.getClassRoom());}
}

【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  

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 thispublic 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

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  

public static String getClassRoom(){doClass();return classRoom;
}// 编译报错：Error:(35, 9) java: 无法从静态上下文中引用非静态 方法 doClass()

5. 静态方法无法重写，不能用来实现多态(此处暂时细讲，后序多态位置详细讲解)。  

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。

1. 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";  // ...

2. 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

3.1 代码块的概念以及分类

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：

1、普通代码块

2、构造块

3、静态块

4、同步代码块（这里不细讲）

3.2 普通代码块

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);}
}// 执行结果
x1 = 10
x2 = 100

这种用法较少见  

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 Person {//实例成员变量public String name;public String sex;public int age;//示例代码块{this.name="zhangsan";this.sex="男";this.age=18;}@Overridepublic String toString() {return "Person{" +"name='" + name + '\'' +", sex='" + sex + '\'' +", age=" + age +'}';}public static void main(String[] args) {Person p1=new Person();System.out.println(p1.toString());}
}

3.4 静态代码块

使 用 s t a tic 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 Person {//实例成员变量static String name;static String sex;static int age;//示例代码块static{name="zhangsan";sex="男";age=18;}@Overridepublic String toString() {return "Person{" +"name='" + name + '\'' +", sex='" + sex + '\'' +", age=" + age +'}';}public static void main(String[] args) {Person p1=new Person();System.out.println(p1.toString());}
}

注意事项：

1. 静态代码块不管生成多少个对象，其只会执行一次

2. 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

3. 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)

4. 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。

public class OutClass {class InnerClass{}
}// OutClass是外部类
// InnerClass是内部类

【注意事项】

1. 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

2. 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  

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

根据内部类定义的位置不同，一般可以分为以下几种形式：

1. 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)

2. 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。

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{}}
}

4.1 实例内部类 

即未被static修饰的成员内部类。

1. 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

public class OutClass {public int data1=1;private int data2=2;int data3=3;public static int data4=4;public void outMethodA(){System.out.println("data1:"+data1);}public static void outMethodB(){System.out.println("data4:"+data4);}//定义一个实例内部类class innerClass{//在实例内部类当中：可以访问任意访问修饰限定符的成员//在实例内部类当中创建一个方法public void innerMethod(){// 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data1=10;data2=20;data3=30;data4=40;outMethodA();outMethodB();System.out.println("data1:"+data1);System.out.println("data2:"+data2);System.out.println("data3:"+data3);System.out.println("data4:"+data4);}}public static void main(String[] args) {//OutClass.innerClass inner=new OutClass().new innerClass();OutClass out=new OutClass();OutClass.innerClass inner=out.new innerClass();inner.innerMethod();}
}

2. 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

3. 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

public class OutClass {public int data1=1;private int data2=2;int data3=3;public static int data4=4;public void outMethodA(){System.out.println("data1:"+data1);}public static void outMethodB(){System.out.println("data4:"+data4);}//定义一个实例内部类class innerClass{//在实例内部类当中：可以访问任意访问修饰限定符的成员//在实例内部类当中创建一个方法public void innerMethod(){// 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data1=10;data2=20;data3=30;data4=40;outMethodA();outMethodB();System.out.println("data1:"+data1);System.out.println("data2:"+data2);System.out.println("data3:"+data3);System.out.println("data4:"+data4);// 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int data1=1;System.out.println("内部：data1:"+data1);// 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System.out.println("外部：data1:"+OutClass.this.data1);}}public static void main(String[] args) {//OutClass.innerClass inner=new OutClass().new innerClass();OutClass out=new OutClass();OutClass.innerClass inner=out.new innerClass();inner.innerMethod();}
}

4. 实例内部类对象必须在先有外部类对象前提下才能创建

 public static void main(String[] args) {// 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 inner=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 out=new OutClass();OutClass.innerClass inner=out.new innerClass();inner.innerMethod();}

5. 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

6. 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。

4.2 静态内部类

被static修饰的内部成员类称为静态内部类。

1. 在静态内部类中只能访问外部类中的静态成员（字段和方法）

如果确实想访问，我们该如何做？

我们可以在静态方法内部新建一个外部类的对象就可以访问了~

2. 创建静态内部类对象时，不需要先创建外部类对象

public static void main(String[] args) {// 静态内部类对象创建(不需要先创建外部类的对象)OutClass.innerClass2 inner=new OutClass.innerClass2();//静态内部类的成员访问innerClass2.innerMethod();}

4.3 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】

1. 局部内部类只能在所定义的方法体内部使用

2. 不能被public、static等修饰符修饰

3. 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

4. 几乎不会使用  

4.4 匿名内部类

5、对象的打印

public class Person {String name;String gender;int age;public Person(String name, String gender, int age) {this.name = name;this.gender = gender;this.age = age;
}public static void main(String[] args) {Person person = new Person("Jim","男", 18);System.out.println(person);}
}// 打印结果：day20210829.Person@1b6d3586

我们可以简单的认为打印了一个类似与地址的东西（实际上是该类所创建对象的哈希值） 

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。 

public class Person {String name;String gender;int age;public Person(String name, String gender, int age) {this.name = name;this.gender = gender;this.age = age;}@Overridepublic String toString() {return "[" + name + "," + gender + "," + age + "]";}public static void main(String[] args) {Person person = new Person("Jim","男", 18);System.out.println(person);}
}// 输出结果：[Jim,男,18]

 当然在IDEA中也有快速重写toString方法的方式~

（1）右击鼠标点击生成

（2）弹出此窗口点击toString()

(3)点击确定即可

（4）看一下效果~

 6、 完结散花

好了，这期的分享到这里就结束了~

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如果期待博主下期内容的话，可以点点关注，避免找不到我了呢~

我们下期不见不散~~