java类和对象（下）： 封装 static成员 内部类

前言：

在前期的知识点中，我们学习了java中this函数的使用和相关的概念。这期我们将介绍封装的概念，以及常见内部类的使用，让我们开车吧！！！！

本期目录：

6. 封装

7. static成员

8. 代码块

9. 内部类

10. 对象的打印

6. 封装

6.1 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

6.2 访问限定符

ava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

分析介绍：

注意：一般情况下成员变量设置为private，成员方法设置为public。

6.3 封装扩展之包

6.3.1 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。

6.3.2 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.

如果需要使用 java.util 中的其他类, 可以使用 import java.util.*

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.

在这种情况下需要使用完整的类名

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

6.3.3 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 untitled21 -> 新建 -> 包

2. 在弹出的对话框中输入包名, 例如text01

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

6.3.4 包的访问权限控制举例

Computer类位于com.bit.demo1包中，TestComputer位置com.bit.demo2包中：

6.3.5 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。

7. static成员

7.1 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。

7.2 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)

当我们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？

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。

【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

7.4 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

2. 静态代码块初始化 那什么是代码块呢？继续往后看 :) ~~~

8. 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

构造块

静态块

同步代码块

8.2 普通代码块

8.3 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。

8.4 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 。

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

9. 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。

【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

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

9.1. 内部类介绍

1. 成员内部类（Non-static Inner Class）

成员内部类是没有使用 static 修饰的类，定义在另一个类的成员位置上，类似于普通类的成员变量和方法。

关键点：

• 成员内部类拥有外部类的所有成员（包括私有成员）的访问权限。
• 要创建成员内部类的对象，必须先创建外部类对象，因为成员内部类是外部类的一个实例的一部分。
• 创建成员内部类对象的语法如下：
• 

【注意事项】

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

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

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

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。

2. 静态内部类（Static Nested Class）

静态内部类使用 static 修饰，它与外部类的实例无关，可以独立于外部类实例而存在。

关键点：

• 静态内部类不能直接访问外部类的非静态成员，只能访问外部类的静态成员。
• 创建静态内部类对象时，不需要外部类的实例，直接通过外部类名创建：
• 

【注意事项】

1. 在静态内部类中只能访问外部类中的静态成员 如果确实想访问，我们该如何做？

2. 创建静态内部类对象时，不需要先创建外部类对象

3. 局部内部类（Local Inner Class）

局部内部类定义在方法、构造函数或代码块内，它的作用范围仅限于所在的代码块。

关键点：

• 局部内部类可以访问外部类的成员变量和方法，以及包含它的外部方法的局部变量（局部变量必须是 final 或 "effectively final"）。
• 局部内部类只能在它所在的作用域内实例化。

【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. 匿名内部类（Anonymous Inner Class）

匿名内部类是没有名字的内部类，通常用来简化代码。常用于创建某个类或接口的子类或实现类，尤其是在需要使用回调函数时。

关键点：

• 匿名内部类不能有构造函数，因为它没有类名。
• 匿名内部类通常在方法中或作为参数传递时使用。
• 由于匿名内部类只能使用一次，代码的简洁性是它的主要优势。

内部类使用的注意事项

1. 作用域和可见性：

   • 内部类可以访问外部类的所有成员（包括私有成员），这使得它们之间的耦合较紧密。
   • 内部类通过引用外部类对象来访问外部类成员，成员内部类有一个隐式的指向外部类实例的引用。

2. 静态内部类与非静态内部类的区别：

   • 静态内部类独立于外部类的实例，不持有外部类的引用。
   • 非静态内部类持有外部类的引用，所以创建它们需要外部类的实例。

3. 内存泄漏：

   • 成员内部类持有外部类对象的引用，如果外部类对象在成员内部类对象存在期间被不再使用（即使它的生命周期结束了），也可能导致内存泄漏。因此，使用内部类时要谨慎处理生命周期问题。

4. 匿名内部类的局限性：

   • 匿名内部类不能有构造方法，因为它没有类名。
   • 匿名内部类只能创建一个实例，且只能在定义的地方使用。

5. 局部变量的限制：

   • 局部内部类和匿名内部类使用外部方法的局部变量时，这些变量必须是 final 或者是"有效的 final"（即在定义之后不再被修改）。

9.2 为什么使用内部类？

• 封装性：内部类可以使两个类的关系更加紧密，从而有助于实现更好的封装。
• 简化代码：在某些情况下（如回调机制、事件监听等），使用匿名内部类能够简化代码结构。
• 逻辑组织：如果一个类的功能与另一个类高度相关，但又不适合作为单独的类存在，内部类是很好的选择。
• 内部类的使用可以提高代码的清晰度和组织性，但也应注意其带来的耦合性和复杂性。

10. 对象的打印

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。

结语：

总的来说，Java的内部类就像是"类中的小帮手"，它们能帮你把逻辑更好地组织在一起，就像你把所有的工具都放进一个工具箱里。想象一下，静态内部类就像是一个不依赖任何东西的机器人，可以独自完成任务；而成员内部类更像是总要带着"主人"（外部类）去冒险的副手。

当然，匿名内部类最酷------它就是那种突然出现在场景里完成任务，然后帅气地消失的神秘角色！不过，虽然它们能让代码更加简洁，却也有点"匿名英雄"的风范，用一次就消失。

所以，使用内部类的过程就像是在编程世界里搭档作战，每个小帮手都有它的绝活，只要用对了，代码就会变得更加欢乐又高效！