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前言：

總結(jié)之前的內(nèi)容，對象(object)指代某一事物，類(class)指代象的類型。對象可以有狀態(tài)和動作，即數(shù)據(jù)成員和方法。

到現(xiàn)在為止，數(shù)據(jù)成員和方法都是同時(shí)開放給內(nèi)部和外部的。在對象內(nèi)部，我們利用this來調(diào)用對象的數(shù)據(jù)成員和方法。在對象外部，比如當(dāng)我們在另一個(gè)類中調(diào)用對象的時(shí)，可以使用 對象.數(shù)據(jù)成員 和 對象.方法() 來調(diào)用對象的數(shù)據(jù)成員和方法。

1、封裝與接口

封裝(encapsulation)是計(jì)算機(jī)常見的術(shù)語，即保留有限的外部接口(interface)，隱藏具體實(shí)施細(xì)節(jié)。比如在Linux架構(gòu)，就可以看到Linux操作系統(tǒng)封裝了底層硬件的具體細(xì)節(jié)，只保留了系統(tǒng)調(diào)用這一套接口。用戶處在封裝的外部，只能通過接口，進(jìn)行所需的操作。

封裝在生活中很常見。比如下面是一個(gè)充電電筒:

Java基礎(chǔ)第四篇封裝與接口

一個(gè)用戶即使不看說明書，也可以猜到這個(gè)電筒的操作: 開關(guān)和充電。這個(gè)電筒用一個(gè)塑料殼將用戶不需要接觸的內(nèi)部細(xì)節(jié)隱藏起來，只保留了兩個(gè)接口，開關(guān)和電插頭。使用這兩個(gè)接口，用戶足以使用該產(chǎn)品在設(shè)計(jì)中想要實(shí)現(xiàn)的功能。如果所有的細(xì)節(jié)都同時(shí)暴露給用戶，那么用戶會對產(chǎn)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(chǎn)品的易用性。

Java基礎(chǔ)第四篇封裝與接口

如果產(chǎn)品不封裝，電筒或者遙控器的許多細(xì)節(jié)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(chǎn)品實(shí)施操作，比如直接給電池放電，取出一個(gè)LED燈等等。然而，用戶往往要承擔(dān)更大的損壞產(chǎn)品的風(fēng)險(xiǎn)。因此，封裝提高了產(chǎn)品的安全性。

一個(gè)Java軟件產(chǎn)品與一個(gè)日常產(chǎn)品相同。一個(gè)對象內(nèi)部可以有許多成員(數(shù)據(jù)成員和方法)。有一些數(shù)據(jù)成員和方法只是內(nèi)部使用。這時(shí)，我們會希望有一個(gè)給對象“加殼”的機(jī)制，從而封裝對象。這樣，用戶可以比較容易學(xué)習(xí)和使用外部的接口，而不必接觸內(nèi)部成員。

2、對象成員的封裝

Java通過三個(gè)關(guān)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(nèi)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(nèi)部方法并不受封裝的影響。Human的內(nèi)部方法可以調(diào)用任意成員，即使是設(shè)置為private的height和breath()

外部方法只能調(diào)用public成員。當(dāng)我們在Human外部時(shí)，比如Test中，我們只能調(diào)用Human中規(guī)定為public的成員，而不能調(diào)用規(guī)定為private的成員。

通過封裝，Human類就只保留了下面幾個(gè)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:

Java基礎(chǔ)第四篇封裝與接口

上圖就如“加了殼的遙控器”

如果我們從main中強(qiáng)行調(diào)用height:

System.out.println(aPerson.height);

將會有如下錯(cuò)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(gè)被說明為private的成員，不能被外部調(diào)用。

在Java的通常規(guī)范中，表達(dá)狀態(tài)的數(shù)據(jù)成員(比如height)要設(shè)置成private。對數(shù)據(jù)成員的修改要通過接口提供的方法進(jìn)行(比如getHeight()和growHeight())。這個(gè)規(guī)范起到了保護(hù)數(shù)據(jù)的作用。用戶不能直接修改數(shù)據(jù)，必須通過相應(yīng)的方法才能讀取和寫入數(shù)據(jù)。類的設(shè)計(jì)者可以在接口方法中加入數(shù)據(jù)的使用規(guī)范。

3、類的封裝

在一個(gè).java文件中，有且只能有一個(gè)類帶有public關(guān)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(diào)用該類。Human類沒有關(guān)鍵字。更早之前，我們對象的成員也沒有關(guān)鍵字。這種沒有關(guān)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。