面向对象编程（基础）9：封装性(encapsulation)

目录

9.1 为什么需要封装？

而“高内聚，低耦合”的体现之一：

9.2 何为封装性？

9.3 Java如何实现数据封装

9.4 封装性的体现

9.4.1 成员变量/属性私有化

实现步骤：

成员变量封装的好处：

9.4.2 私有化方法

9.5 练习

练习1：

练习2：

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9.1 为什么需要封装？

• 我要用洗衣机，只需要按一下开关和洗涤模式就可以了。有必要了解洗衣机内部的结构吗？有必要碰电动机吗？
• 我要开车，我不需要懂离合、油门、制动等原理和维修也可以驾驶。

• 客观世界里每一个事物的内部信息都隐藏在其内部，外界无法直接操作和修改，只能通过指定的方式进行访问和修改。

随着我们系统越来越复杂，类会越来越多，那么类之间的访问边界必须把握好，面向对象的开发原则要遵循“高内聚、低耦合”。

高内聚、低耦合是软件工程中的概念，也是UNIX 操作系统设计的经典原则。

内聚，指一个模块内各个元素彼此结合的紧密程度；耦合指一个软件结构内不同模块之间互连程度的度量。内聚意味着重用和独立，耦合意味着多米诺效应牵一发动全身。

而“高内聚，低耦合”的体现之一：

• 高内聚：类的内部数据操作细节自己完成，不允许外部干涉；
• 低耦合：仅暴露少量的方法给外部使用，尽量方便外部调用。

9.2 何为封装性？

所谓封装，就是把客观事物封装成抽象概念的类，并且类可以把自己的数据和方法只向可信的类或者对象开放，向没必要开放的类或者对象隐藏信息。

通俗的讲，把该隐藏的隐藏起来，该暴露的暴露出来。这就是封装性的设计思想。

9.3 Java如何实现数据封装

• 实现封装就是控制类或成员的可见性范围。这就需要依赖访问控制修饰符，也称为权限修饰符来控制。

• 权限修饰符：public、protected、缺省、private。具体访问范围如下：

修饰符	本类内部	本包内	其他包的子类	其他包非子类
private	√	×	×	×
缺省	√	√	×	×
protected	√	√	√	×
public	√	√	√	√

• 具体修饰的结构：
  • 外部类：public、缺省
  • 成员变量、成员方法、构造器、成员内部类：public、protected、缺省、private

9.4 封装性的体现

9.4.1 成员变量/属性私有化

概述：私有化类的成员变量，提供公共的get和set方法，对外暴露获取和修改属性的功能。

实现步骤：

① 使用 private 修饰成员变量

private 数据类型 变量名 ；

代码如下：

public class Person {private String name;private int age;private boolean marry;
}

② 提供 getXxx方法 / setXxx 方法，可以访问成员变量，代码如下：

public class Person {private String name;private int age;private boolean marry;public void setName(String n) {name = n;}public String getName() {return name;}public void setAge(int a) {age = a;}public int getAge() {return age;}public void setMarry(boolean m){marry = m;}public boolean isMarry(){return marry;}
}

③ 测试：

public class PersonTest {public static void main(String[] args) {Person p = new Person();//实例变量私有化，跨类是无法直接使用的/* p.name = "张三";p.age = 23;p.marry = true;*/p.setName("张三");System.out.println("p.name = " + p.getName());p.setAge(23);System.out.println("p.age = " + p.getAge());p.setMarry(true);System.out.println("p.marry = " + p.isMarry());}
}

成员变量封装的好处：

• 让使用者只能通过事先预定的方法来访问数据，从而可以在该方法里面加入控制逻辑，限制对成员变量的不合理访问。还可以进行数据检查，从而有利于保证对象信息的完整性。
• 便于修改，提高代码的可维护性。主要说的是隐藏的部分，在内部修改了，如果其对外可以的访问方式不变的话，外部根本感觉不到它的修改。例如：Java8->Java9，String从char[]转为byte[]内部实现，而对外的方法不变，我们使用者根本感觉不到它内部的修改。

开心一笑：

A man and woman are in a computer programming lecture. The man touches the woman's breasts."Hey!" she says. "Those are private!"The man says, "But we're in the same class!"

9.4.2 私有化方法

/*** * @Description 自定义的操作数组的工具类* @author 尚硅谷-宋红康 Email:[e-mail]* @version**/
public class ArrayUtil {/*** * @Description 求int型数组的最大值* @author 尚硅谷-宋红康* @param arr* @return*/public int max(int[] arr) {int maxValue = arr[0];for(int i = 1;i < arr.length;i++){if(maxValue < arr[i]){maxValue = arr[i];}}return maxValue;}/*** * @Description 求int型数组的最小值* @author 尚硅谷-宋红康* @param arr* @return*/public int min(int[] arr){int minValue = arr[0];for(int i = 1;i < arr.length;i++){if(minValue > arr[i]){minValue = arr[i];}}return minValue;}/*** * @Description 求int型数组的总和* @author 尚硅谷-宋红康* @param arr* @return*/public int sum(int[] arr) {int sum = 0;for(int i = 0;i < arr.length;i++){sum += arr[i];}return sum;}/*** * @Description 求int型数组的元素的平均值* @author 尚硅谷-宋红康* @param arr* @return*/public int avg(int[] arr) {int sumValue = sum(arr);return sumValue / arr.length;}// 创建一系列重载的上述方法// public double max(double[] arr){}// public float max(float[] arr){}// public byte max(byte[] arr){}/*** * @Description 遍历数组* @author 尚硅谷-宋红康* @param arr*/public void print(int[] arr) {for(int i = 0;i < arr.length;i++){System.out.print(arr[i] + "  ");}System.out.println();}/*** * @Description 复制数组arr* @author 尚硅谷-宋红康* @param arr* @return*/public int[] copy(int[] arr) {int[] arr1 = new int[arr.length];for(int i = 0;i < arr.length;i++){arr1[i] = arr[i];}return arr1;}/*** * @Description 反转数组* @author 尚硅谷-宋红康* @param arr*/public void reverse(int[] arr) {for(int i = 0,j = arr.length - 1;i < j;i++,j--){int temp = arr[i];arr[i] = arr[j];arr[j] = temp;}}/*** * @Description 数组的排序* @author 尚硅谷-宋红康* @param arr* @param desc 指明排序的方式。 ascend:升序    descend:降序*/public void sort(int[] arr,String desc) {if("ascend".equals(desc)){//if(desc.equals("ascend")){for (int i = 0; i < arr.length - 1; i++) {for (int j = 0; j < arr.length - 1 - i; j++) {if (arr[j] > arr[j + 1]) {
//						int temp = arr[j];
//						arr[j] = arr[j + 1];
//						arr[j + 1] = temp;swap(arr,j,j+1);}}}}else if ("descend".equals(desc)){for (int i = 0; i < arr.length - 1; i++) {for (int j = 0; j < arr.length - 1 - i; j++) {if (arr[j] < arr[j + 1]) {
//						int temp = arr[j];
//						arr[j] = arr[j + 1];
//						arr[j + 1] = temp;swap(arr,j,j+1);}}}}else{System.out.println("您输入的排序方式有误！");}}private void swap(int[] arr,int i,int j){int temp = arr[i];arr[i] = arr[j];arr[j] = temp;}/*** * @Description 查找指定的value值在arr数组中出现的位置* @author 尚硅谷-宋红康* @param arr* @param value* @return 返回value值出现的位置 或 -1：未找到*/public int getValue(int[] arr, int value) {//方法：线性查找for(int i = 0;i < arr.length;i++){if(value == arr[i]){return i;}}return - 1;}
}

注意：

开发中，一般成员实例变量都习惯使用private修饰，再提供相应的public权限的get/set方法访问。

对于final的实例变量，不提供set()方法。（后面final关键字的时候讲）

对于static final的成员变量，习惯上使用public修饰。

9.5 练习

练习1：

创建程序：在其中定义两个类：Person和PersonTest类。定义如下：

用setAge()设置人的合法年龄(0~130)，用getAge()返回人的年龄。在PersonTest类中实例化Person类的对象b，调用setAge()和getAge()方法，体会Java的封装性。

练习2：

自定义图书类。设定属性包括：书名bookName，作者author，出版社名publisher，价格price；方法包括：相应属性的get/set方法，图书信息介绍等。