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！