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Java學習之封口裝與接口——Java基礎篇
作者: 來源: 點擊數:808 更新時間:2016-5-19 16:39:27   
1 封裝與接口 

    封裝(encapsulation)是計算機常見的術語,即保留有限的外部接口(interface),隱藏具體實施細節。比如在Linux架構,就可以看到Linux操作系統封裝了底層硬件的具體細節,只保留了系統調用這一套接口。用戶處在封裝的外部,只能通過接口,進行所需的操作。

封裝在生活中很常見。比如下面是一個充電電筒:                           

 

  一個用戶即使不看說明書,也可以猜到這個電筒的操作: 開關和充電。這個電筒用一個塑料殼將用戶不需要接觸的內部細節隱藏起來,只保留了兩個接口,開關和電插頭。使用這兩個接口,用戶足以使用該產品在設計中想要實現的功能。如果所有的細節都同時暴露給用戶,那么用戶會對產品感到不知所措 (比如下面不加殼的遙控器)。因此,封裝提高了產品的易用性。                                                    

 

    如果產品不封裝,電筒或者遙控器的許多細節會暴露在用戶面前: 電池、電路、密封的橡膠等等。盡管這可以讓用戶更自由的對產品實施操作,比如直接給電池放電,取出一個LED燈等等。然而,用戶往往要承擔更大的損壞產品的風險。因此,封裝提高了產品的安全性。     一個Java軟件產品與一個日常產品相同。一個對象內部可以有許多成員(數據成員和方法)。有一些數據成員和方法只是內部使用。這時,我們會希望有一個給對象“加殼”的機制,從而封裝對象。這樣,用戶可以比較容易學習和使用外部的接口,而不必接觸內部成員。  

 

2 對象成員的封裝 

   Java通過三個關鍵字來控制對象的成員的外部可見性(visibility): public, private, protected。

  • public: 該成員外部可見,即該成員為接口的一部分

  • private: 該成員外部不可見,只能用于內部使用,無法從外部訪問。

(protected涉及繼承的概念,放在以后說)

我們先來封裝以前定義的Human類:                           

public class Test { public static void main(String[] args) { Human aPerson = new Human(160); System.out.println(aPerson.getHeight());

aPerson.growHeight(170);

System.out.println(aPerson.getHeight());

aPerson.repeatBreath(100); } }class Human { /** * constructor */ public Human(int h) { this.height = h; System.out.println("I'm born"); } /** * accessor */ public int getHeight() { return this.height; } /** * mutator */ public void growHeight(int h) { this.height = this.height + h; } /** * encapsulated, for internal use */ private void breath() { System.out.println("hu...hu..."); } /** * call breath() */ public void repeatBreath(int rep) { int i; for(i = 0; i < rep; i++) { this.breath(); } } private int height; // encapsulated, for internal use}

    內部方法并不受封裝的影響。Human的內部方法可以調用任意成員,即使是設置為private的height和breath()

    外部方法只能調用public成員。當我們在Human外部時,比如Test中,我們只能調用Human中規定為public的成員,而不能調用規定為private的成員。

通過封裝,Human類就只保留了下面幾個方法作為接口:

  • getHeight()

  • growHeight()

  • repBreath()

我們可以將Human類及其接口表示為如下圖的形式:                                                 


“加了殼的遙控器”

如果我們從main中強行調用height:

System.out.println(aPerson.height);

將會有如下錯誤提示:

Test.java:6: height has private access in Human

System.out.println(aPerson.height);

^

1 error

Beep, 你觸電了! 一個被說明為private的成員,不能被外部調用。

在Java的通常規范中,表達狀態的數據成員(比如height)要設置成private。對數據成員的修改要通過接口提供的方法進行(比如getHeight()和growHeight())。這個規范起到了保護數據的作用。用戶不能直接修改數據,必須通過相應的方法才能讀取和寫入數據。類的設計者可以在接口方法中加入數據的使用規范。                        

3 類的封裝 

    在一個.java文件中,有且只能有一個類帶有public關鍵字,比如上面的Test類。所以,從任意其他類中,我們都可以直接調用該類。Human類沒有關鍵字。更早之前,我們對象的成員也沒有關鍵字。這種沒有關鍵字的情況也代表了一種可見性,我將在包(package)的講解中深入。

    練習 封裝一個Torch類,來表示電筒。接口有開關和充電。內部的成員有電量。

 

 

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