知识改变命运第八集（下）：Java中的类和对象-软件玩家

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知识改变命运第八集（下）：Java中的类和对象

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

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：

private 同一类内 default 同一类内，同一个包中不同类 protected 同一类内，同一个包中不同类，不同包的子类 public 同一类内，同一个包中不同类，不同包的子类，不同包的非子类

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

代码语言：javascript代码运行次数：0运行复制

public class Computer {
	private String cpu; // cpu
	private String memory; // 内存
	public String screen; // 屏幕
	String brand; // 品牌---->default属性
	public Computer(String brand, String cpu, String memory, String screen) {
	this.brand = brand;
	this.cpu = cpu;
	this.memory = memory;
	this.screen = screen;
	}
	public void Boot(){
		System.out.println("开机~~~");
	}
	public void PowerOff(){
		System.out.println("关机~~~");
	}
	public void SurfInternet(){
		System.out.println("上网~~~");
	}
}
public class TestComputer {
	public static void main(String[] args) {
		Computer p = new Computer("HW", "i7", "8G", "13*14");
		System.out.println(p.brand); // default属性：只能被本包中类访问
		System.out.println(p.screen); // public属性： 可以任何其他类访问
		// System.out.println(p.cpu); // private属性：只能在Computer类中访问，不能被其他类访问
	}
}

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.

代码语言：javascript代码运行次数：0运行复制

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.

代码语言：javascript代码运行次数：0运行复制

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.*

代码语言：javascript代码运行次数：0运行复制

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

代码语言：javascript代码运行次数：0运行复制

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

代码语言：javascript代码运行次数：0运行复制

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

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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

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

在 IDEA 中先新建一个包: 右键 src -> 新建 -> 包

在弹出的对话框中输入包名, 例如 com.baidu。www

在包中创建类, 右键包名 -> 新建 -> 类, 然后输入类名即可.

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

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

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：

代码语言：javascript代码运行次数：0运行复制

package com.bit.demo1;
public class Computer {
	private String cpu; // cpu
	private String memory; // 内存
	public String screen; // 屏幕
	String brand; // 品牌
	public Computer(String brand, String cpu, String memory, String screen) {
		this.brand = brand;
		this.cpu = cpu;
		this.memory = memory;
		this.screen = screen;
	}
	public void Boot(){
		System.out.println("开机~~~");
	}
	public void PowerOff(){
		System.out.println("关机~~~");
	}
	public void SurfInternet(){
		System.out.println("上网~~~");
	}
}
///
package com.bite.demo2;
import com.bite.demo1.Computer;
	public class TestComputer {
	public static void main(String[] args) {
		Computer p = new Computer("HW", "i7", "8G", "13*14");
		System.out.println(p.screen);
		// System.out.println(p.cpu); // 报错：cup是私有的，不允许被其他类访问
		// System.out.println(p.brand); // 报错：brand是default，不允许被其他包中的类访问
	}
}
// 注意：如果去掉Computer类之前的public修饰符，代码也会编译失败

6.3.5 常见的包

java.lang:系统常用基础类(String、Object),此包从JDK1.1后自动导入。
java.lang.reflect:java 反射编程包;
java:进行网络编程开发包。
java.sql:进行数据库开发的支持包。
java.util:是java提供的工具程序包。(集合类等) 非常重要
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：

代码语言：javascript代码运行次数：0运行复制

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。

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】

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
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
类变量存储在方法区当中
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)

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public class Student{
	public String name;
	public String gender;
	public int age;
	public double score;
	public static String classRoom = "Bit306";
	// ...
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);
	}
}

同学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？

代码语言：javascript代码运行次数：0运行复制

public class Student{
	private String name;
	private String gender;
	private int age;
	private double score;
	private static String classRoom = "Bit306";
	// ...
}
public class TestStudent {
	public static void main(String[] args) {
		System.out.println(Student.classRoom);
	}
}
编译失败：
Error:(10, 35) java: classRoom 在 extend01.Student 中是 private 访问控制

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。

代码语言：javascript代码运行次数：0运行复制

public class Student{
// ...
	private static String classRoom = "Bit306";
// ...
	public static String getClassRoom(){
		return classRoom;
	}
}
public class TestStudent {
	public static void main(String[] args) {
		System.out.println(Student.getClassRoom());
	}
}
输出：Bit306

【静态方法特性】

不属于某个具体的对象，是类方法
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
不能在静态方法中访问任何非静态成员变量

代码语言：javascript代码运行次数：0运行复制

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

静态方法无法重写，不能用来实现多态(此处大家暂时不用管，后序多态位置详细讲解)。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。
就地初始化就地初始化指的是：在定义时直接给出初始值

代码语言：javascript代码运行次数：0运行复制

public class Student{
	private String name;
	private String gender;
	private int age;
	private double score;
	private static String classRoom = "Bit306"; 
	// ...
}

静态代码块初始化那什么是代码块呢？继续往后看
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7.2 static修饰成员变量

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