Java基础语法之封装

在上一篇文章中，我们介绍了Java基础语法之构造方法和this关键字（Java基础语法之构造方法和this关键字），封装（Encapsulation）是面向对象编程的核心概念之一，它通过将对象的属性私有化，并提供公共方法（如Getter和Setter方法）来访问和修改这些属性，从而提高代码的安全性和可维护性。本文将详细介绍封装的相关概念，包括访问修饰符、Getter和Setter方法以及封装的意义。

文章目录

- - - [1. 访问修饰符](#1. 访问修饰符)
    - [2. Getter和Setter方法](#2. Getter和Setter方法)
    - [3. 封装的意义](#3. 封装的意义)
    - [4. 知识结构图解](#4. 知识结构图解)
    - [5. 示例代码整合](#5. 示例代码整合)
    - 注意事项总结
    - 结语

1. 访问修饰符

访问修饰符（Access Modifiers）用于控制类、属性和方法的访问权限。Java中有四种主要的访问修饰符：

private：私有访问，仅在类内部可见。
public：公共访问，在任何地方都可见。
protected：受保护访问，在同一包内以及通过继承在子类中可见。
默认（包访问权限）：无修饰符，仅在同一包内可见。

访问修饰符示例

java 复制代码

public class AccessModifiersExample {
    private String privateField = "private";
    public String publicField = "public";
    protected String protectedField = "protected";
    String defaultField = "default"; // 默认访问修饰符

    private void privateMethod() {
        System.out.println("This is a private method.");
    }

    public void publicMethod() {
        System.out.println("This is a public method.");
    }

    protected void protectedMethod() {
        System.out.println("This is a protected method.");
    }

    void defaultMethod() {
        System.out.println("This is a default method.");
    }
}

在同一类中访问

java 复制代码

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        AccessModifiersExample example = new AccessModifiersExample();
        // 访问属性
        // System.out.println(example.privateField); // 错误：私有属性不可访问
        System.out.println(example.publicField);
        System.out.println(example.protectedField);
        System.out.println(example.defaultField);

        // 调用方法
        // example.privateMethod(); // 错误：私有方法不可访问
        example.publicMethod();
        example.protectedMethod();
        example.defaultMethod();
    }
}

在子类中访问

java 复制代码

public class Subclass extends AccessModifiersExample {
    public void testAccess() {
        // 访问属性
        // System.out.println(privateField); // 错误：私有属性不可访问
        System.out.println(publicField);
        System.out.println(protectedField);
        // System.out.println(defaultField); // 错误：默认属性在不同包中不可访问

        // 调用方法
        // privateMethod(); // 错误：私有方法不可访问
        publicMethod();
        protectedMethod();
        // defaultMethod(); // 错误：默认方法在不同包中不可访问
    }
}

2. Getter和Setter方法

Getter和Setter方法用于访问和修改私有属性。通过这些方法，可以在设置属性值时进行验证或其他处理，从而提高代码的安全性。

Getter和Setter方法示例

java 复制代码

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

    // Getter方法
    public String getName() {
        return name;
    }

    public int getAge() {
        return age;
    }

    // Setter方法
    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public void setAge(int age) {
        if (age > 0) {
            this.age = age;
        } else {
            System.out.println("Age must be positive.");
        }
    }

    public void speak() {
        System.out.println("Hello, my name is " + name + " and I am " + age + " years old.");
    }
}

使用Getter和Setter方法

java 复制代码

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Person person = new Person();
        // 使用Setter方法设置属性
        person.setName("Alice");
        person.setAge(30);
        person.speak();

        // 使用Getter方法获取属性
        System.out.println("Name: " + person.getName());
        System.out.println("Age: " + person.getAge());

        // 设置无效的年龄
        person.setAge(-5); // 输出 "Age must be positive."
    }
}

注意事项：
- 使用Setter方法可以增加对属性值的验证。
- Getter和Setter方法提供了访问和修改私有属性的标准方式。

3. 封装的意义

封装有以下几个重要意义：

提高代码的安全性：通过将属性私有化，可以防止外部直接访问和修改属性，从而保护对象的内部状态。
提高代码的可维护性：通过公共方法访问和修改属性，可以在不影响外部代码的情况下，修改对象的内部实现。
隐藏实现细节：通过封装，可以隐藏对象的实现细节，只暴露必要的接口，从而减少耦合，增强模块化。

4. 知识结构图解

Java基础语法之封装访问修饰符 private public protected 默认 Getter和Setter方法封装的意义提高代码的安全性提高代码的可维护性隐藏实现细节

5. 示例代码整合

以下示例代码展示了封装的相关概念，包括访问修饰符、Getter和Setter方法的使用：

java 复制代码

public class EncapsulationExample {
    public static void main(String[] args) {
        // 访问修饰符示例
        AccessModifiersExample example = new AccessModifiersExample();
        // System.out.println(example.privateField); // 错误：私有属性不可访问
        System.out.println(example.publicField);
        System.out.println(example.protectedField);
        System.out.println(example.defaultField);

        // example.privateMethod(); // 错误：私有方法不可访问
        example.publicMethod();
        example.protectedMethod();
        example.defaultMethod();

        // Getter和Setter方法示例
        Person person = new Person();
        person.setName("Alice");
        person.setAge(30);
        person.speak();
        System.out.println("Name: " + person.getName());
        System.out.println("Age: " + person.getAge());
        person.setAge(-5); // 输出 "Age must be positive."
    }
}

class AccessModifiersExample {
    private String privateField = "private";
    public String publicField = "public";
    protected String protectedField = "protected";
    String defaultField = "default"; // 默认访问修饰符

    private void privateMethod() {
        System.out.println("This is a private method.");
    }

    public void publicMethod() {
        System.out.println("This is a public method.");
    }

    protected void protectedMethod() {
        System.out.println("This is a protected method.");
    }

    void defaultMethod() {
        System.out.println("This is a default method.");
    }
}

class Person {
    private String name;
    private int age;

    public String getName() {
        return name;
    }

    public int getAge() {
        return age;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public void setAge(int age) {
        if (age > 0) {
            this.age = age;
        } else {
            System.out.println("Age must be positive.");
        }
    }

    public void speak() {
        System.out.println("Hello, my name is " + name + " and I am " + age + " years old.");
    }
}

注意事项总结

使用访问修饰符控制属性和方法的访问权限，保护对象的内部状态。
通过Getter和Setter方法访问和修改私有属性，可以增加对属性值的验证，提高代码的安全性。
封装可以隐藏实现细节，提高代码的可维护性和模块化。

结语

封装是Java面向对象编程中重要的基础概念。通过掌握访问修饰符、Getter和Setter方法以及封装的意义，可以编写出更加安全、可维护和模块化的代码。在接下来的文章中，我们将进入下一个阶段，更加深入的理解Java这门神奇的语言，敬请期待！