Java封装最佳实践:打造高内聚、低耦合的优雅代码~

个人主页:秋风起,再归来~

文章专栏:javaSE的修炼之路

个人格言:悟已往之不谏,知来者犹可追

克心守己,律己则安!

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
  1. 在弹出的对话框中输入包名, 例如 Test.demo
  1. 在包中创建类, 右键包名 -> 新建 -> 类, 然后输入类名即可.
  1. 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
  1. 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 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

++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;
    }

    @Override
    public 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;
    }
    @Override
    public 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

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;
   }
 
    @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]

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~~

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