【JAVASE】面向对象程序三大特性之一( 封装）-慈云数据

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目标：

1.包的使用

2.static关键字的使用

3.代码块概念以及分类

1.封装

11 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：

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 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

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 。 private封装

演示一下：

但是可以通过set方法给改成员赋值，这样就可以保护类里面的数据了。看：

输出结果：

default权限：包访问权限我们来演示一下：

这个时候我们就要了解一下什么是包。

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。

所谓的包就是文件夹

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 . 如:

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

这里我们不深究。

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,
  3. 在包中创建类 , 右键包名 -> 新建 -> 类 , 然后输入类名即可 . 4. 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 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 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：
```
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。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 = "Bit306";
        // ...
    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。
  7.3 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？ 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 = "Bit306";
    // ...
    public static String getClassRoom(){
        return classRoom;
    }
}
public class TestStudent {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(Student.getClassRoom());
    }
}
```
  输出： Bit306 【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 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
  原因是：
  
  静态的方法的空间是在方法区
  
  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。
  
  比如：
  
  代码;
```
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()
  2.4 static成员变量初始化
  
  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。 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：
  普通代码块构造块静态块
  同步代码块（后续讲解多线程部分再谈）
  
  3.2 普通代码块
  
  普通代码块：定义在方法中的代码块
  
  案例：
```
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。
  
  代码：
```
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
```
  输出结果分析：
  
  2.4 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
  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. 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 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;
    }
    @Override
    public 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] 好啦，今天的分享就到这里了，感谢观看。