Java进阶之再论面向对象（2）——类的定义及对象的使用 & 封装Encapsulation & 关键字private，this

约定不等于承诺〃 2024-02-22 07:24 24阅读 0赞

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## 前言 ##

在上一篇博客中，我们从面向过程和面向对象的编程思想谈起，阐述了类和对象在Java中的编程中的应用，此外，对于对象的内存，变量作用域，参数传递等进行了阐述。

[Java进阶 之 再论面向对象（1）——面向对象的编程思想 & Java中的类和对象 & 深入认识对象，内存图解+变量作用域+参数传递][Java_ _ _1_ _ Java_ _]

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本篇博客介绍类的定义和对象的使用方法，并分析对象的内存图，此外阐述了Java三大特性（Encapsulation 封装，inheritance 继承，polymorphism多态）之一的封装，封装究竟是什么，并引出了两个关键字，this关键字和private关键字。

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[【合集】Java进阶——Java深入学习的笔记汇总 & JVM底层、多线程、类加载 …][Java_Java_ _ JVM_]

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#### 目录 ####

*  前言
 *  引出
 *  类的定义及对象使用
 *   *  类的定义
     *   *  说明
         *  定义类的格式
     *  对象的使用
     *   *  创建对象的格式
         *  使用对象访问类中的成员
         *  示例
 *  对象内存图分析
 *   *  单个对象内存图
     *  两个对象内存图
     *  引用作为参数传递到方法中内存图
 *  封装 Encapsulation
 *   *  概述
     *  举例
     *   *  案例1
         *  案例2
     *  封装的作用
     *  封装的步骤
     *   *  问题引入
         *  步骤
         *  案例
         *  总结
 *  private关键字
 *   *  说明
     *  案例
 *  this关键字
 *   *  问题引入
     *  this
     *  问题解决
     *  this内存图解
 *  总结

## 引出 ##

--------------------

1.类的定义和对象的使用方法，并分析对象的内存图；  
2.阐述了Java三大特性（Encapsulation 封装，inheritance 继承，polymorphism多态）之一的封装；  
3.引出了两个关键字，this关键字和private关键字；

## 类的定义及对象使用 ##

### 类的定义 ###

#### 说明 ####

现实世界的一类事物： **属性**：事物的状态信息。 **行为**：事物能够做什么。

Java中用class描述事物也是如此： **成员变量**：对应事物的**属性** ；**成员方法**：对应事物的**行为** 。

简单来说，定义一个类的步骤是：

① 定义类

② 编写类的成员变量

③ 编写类的成员方法

#### 定义类的格式 ####

public class 类名{
        
        // 成员变量
        // 成员方法
    }

public class Phone{
        
        String brand; 
        int price; 
        //成员方法 
        public void call() {
         
            System.out.println("打电话"); 
        }
        public void sendMessage() {
         
            System.out.println("发短信"); 
        }
    }

*  **定义类**：就是定义类的成员，包括**成员变量**和**成员方法**。
 *  **成员变量**：和以前定义变量几乎是一样的。只不过位置发生了改变。**在类中，方法外**。
 *  **成员方法**：和以前定义方法几乎是一样的

### 对象的使用 ###

#### 创建对象的格式 ####

# 类名 对象名 = new 类名();

#### 使用对象访问类中的成员 ####

# 对象名.成员变量； 
    # 对象名.成员方法()；

#### 示例 ####

class Student {
         
        //成员变量 
        String name; 
        int age; 
        //成员方法 
        public void study() {
         
            System.out.println("好好学习，天天向上"); 
        }
        public void doHomework() {
         
            System.out.println("键盘敲烂，月薪过万"); 
        } 
    }
    /* 学生测试类 */ 
    public class StudentDemo {
         
        public static void main(String[] args) {
         
            //创建对象 
            Student s = new Student(); 
            //使用对象 
            System.out.println(s.name + "," + s.age);
            s.name = "林青霞"; 
            s.age = 30; 
            System.out.println(s.name + "," + s.age); 
            // 调用方法
            s.study(); 
            s.doHomework(); 
        } 
    }

## 对象内存图分析 ##

### 单个对象内存图 ###

![在这里插入图片描述][c50a729d2c624faf97085cabca4dcc75.png]

通过上图，我们可以理解，在栈内存中运行的方法，遵循”先进后出，后进先出”的原则。变量p指向堆内存中 的空间，寻找方法信息，去执行该方法。

但是，这里依然有问题存在。创建多个对象时，如果每个对象内部都保存一份方法信息，这就非常浪费内存了，因为所有对象的方法信息都是一样的。那么如何解决这个问题呢？请看如下图解。

### 两个对象内存图 ###

![在这里插入图片描述][c35a9b424f374e21b46507509496903f.png]

> 对象调用方法时，根据对象中方法标记（地址值），去类中寻找方法信息。这样哪怕是多个对象，方法信息只保存一份，节约内存空间。

### 引用作为参数传递到方法中内存图 ###

![在这里插入图片描述][4129816fc0724836998e8056fd6d773b.png]

> 引用类型作为参数，传递的是地址值。

## 封装 Encapsulation ##

### 概述 ###

提起封装，大家并不陌生。前面我们学习方法时，就提起过，将具体功能封装到方法中，学习对象时，也提过将方法封装在类中，其实这些都是封装。

封装，它也是面向对象思想的特征之一。面向对象共有三个特征：封装，继承，多态。接下来我们具体学习封装。

*  封装表现：
    
     *  1、方法就是一个最基本封装体。
     *  2、类其实也是一个封装体。
 *  从以上两点得出结论，封装的好处：
    
     *  1、提高了代码的复用性。
     *  2、隐藏了实现细节，还要对外提供可以访问的方式。便于调用者的使用。这是核心之一，也可以理解为就是封装的概念。
     *  3、提高了安全性。

### 举例 ###

#### 案例1 ####

一台电脑，它是由CPU、主板、显卡、内存、硬盘、电源等部件组成，其实我们将这些部件组装在一起就可以使用电脑了，但是发现这些部件都散落在外面，很容造成不安全因素，于是，使用机箱壳子，把这些部件都装在里面，并在机箱壳上留下一些插口等，若不留插口，大家想想会是什么情况。

总结：机箱其实就是隐藏了各部件设备的细节，对外提供了插口以及开关等访问内部细节的方式。

#### 案例2 ####

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？

### 封装的作用 ###

我们程序设计追求“高内聚，低耦合”：

*  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：仅对外暴露少量的方法用于使用。

隐藏对象内部的复杂性，只对外公开简单的接口：

便于外界调用，从而提高系统的可扩展性、可维护性。通俗的说，**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。**

### 封装的步骤 ###

#### 问题引入 ####

当我们创建一个类的对象以后，我们可以通过”对象.属性”的方式，对对象的属性进行赋值。这里，赋值操作要受到属性的数据类型和存储范围的制约。但除此之外，没有其他制约条件。但是，实际问题中，我们往往需要给属性赋值加入额外限制条件。这个条件就不能在属性声明时体现，我们只能通过方法进行条件的添加。比如说，每个人都有年龄属性(age)，如果直接赋值的话，有可能输入的是非法的值。所以，我们需要避免用户再使用“对象.属性”的方式对属性进行赋值。则需要将属性声明为私有的(private)，如果属性是私有的，那么外部是不能直接访问的，那么此时，针对于属性就体现了封装性。当然我们还是需要对属性赋值的嘛，怎么办呢？就需要通过方法进行对该属性赋值，那么在方法中，就可以实现对用户赋予的值进行判断了，从而避免非法值赋予年龄。

#### 步骤 ####

*  使用 private 关键字来修饰成员变量。
 *  对需要访问的成员变量，提供对应的一对 getXxx 方法 、 setXxx 方法

#### 案例 ####

描述人。Person

属性：年龄。

行为：说话：说出自己的年龄。

class Person {
        
        int age;
        String name;
        public void show() {
        
            System.out.println("age=" + age + ",name" + name);
        }
    }
    public class PersonDemo {
        
        public static void main(String[] args) {
        
            // 创建Person对象
            Person p = new Person();
            p.age = -20; // 给Person对象赋值
            p.name = "人妖";
            p.show(); // 调用Person的show方法
        }
    }

通过上述代码发现，虽然我们用Java代码把Person描述清楚了，但有个严重的问题，就是Person中的属性的行为可以任意访问和使用。这明显不符合实际需求。

可是怎么才能不让访问呢？需要使用一个Java中的关键字也是一个修饰符 private(私有，权限修饰符)。只要将Person的属性和行为私有起来，这样就无法直接访问。

class Person {
        
        private int age;
        private String name;
        public void show() {
        
            System.out.println("age=" + age + ",name" + name);
        }
    }

年龄已被私有，错误的值无法赋值，可是正确的值也赋值不了，这样还是不行，那肿么办呢？按照之前所学习的封装的原理，隐藏后，还需要提供访问方式。只要对外提供可以访问的方法，让其他程序访问这些方法。同时在方法中可以对数据进行验证。

一般对成员属性的访问动作：赋值(设置 set)，取值(获取 get)，因此对私有的变量访问的方式可以提供对应的 setXxx或者getXxx的方法。

class Person {
        
        // 私有成员变量
        private int age;
        private String name;
        // 对外提供设置成员变量的方法
        public void setAge(int a) {
        
            // 由于是设置成员变量的值，这里可以加入数据的验证
            if (a < 0 || a > 130) {
        
                System.out.println(a + "不符合年龄的数据范围");
                return;
            }
            age = a; 
        }
        // 对外提供访问成员变量的方法
        public void getAge() {
        
            return age;
        }
    }

#### 总结 ####

类中不需要对外提供的内容都私有化，包括属性和方法。

以后再描述事物，属性都私有化，并提供setXxx getXxx方法对其进行访问。

> 注意：私有仅仅是封装的体现形式而已。

## private关键字 ##

### 说明 ###

*  private是一个权限修饰符，代表最小权限。
 *  可以修饰成员变量和成员方法。
 *  被private修饰后的成员变量和成员方法，只在本类中才能访问。

> 修饰符：

![在这里插入图片描述][67cd206b8ee4445d8341405bee6576e4.png]

### 案例 ###

public class Student {
         
        private String name; 
        private int age; 
        public void setName(String n) {
         
            name = n; 
        }
        public String getName() {
         
            return name; 
        }
        public void setAge(int a) {
         
            age = a; 
        }
        public int getAge() {
         
            return age; 
        }
    }

## this关键字 ##

### 问题引入 ###

我们发现 setXxx 方法中的形参名字并不符合见名知意的规定，那么如果修改与成员变量名一致，是否就见名知意了呢？

public class Student {
         
        private String name; 
        private int age; 
        public void setName(String name) {
         
            name = name; 
        }
        public void setAge(int age) {
         
            age = age; 
        } 
    }

经过修改和测试，我们发现新的问题，成员变量赋值失败了。也就是说，在修改了 setXxx() 的形参变量名后，方法并没有给成员变量赋值！这是由于形参变量名与成员变量名重名，导致成员变量名被隐藏，方法中的变量名，无法访问到成员变量，从而赋值失败。所以，该怎么解决？

### this ###

当在方法中出现了局部变量和成员变量同名的时候，那么在方法中怎么区别局部变量成员变量呢？可以在成员变量名前面加上this.来区别成员变量和局部变量。

注意：

*  this修饰的变量用于指代成员变量，其主要作用是（区分局部变量和成员变量的重名问题）
    
     *  方法的形参如果与成员变量同名，不带this修饰的变量指的是形参，而不是成员变量
     *  方法的形参没有与成员变量同名，不带this修饰的变量指的是成员变量

事实上：

this代表所在类的当前对象的引用（地址值），即对象自己的引用。

> 记住 ：方法被哪个对象调用，方法中的this就代表那个对象。即谁在调用，this就代表谁。

### 问题解决 ###

使用 this 修饰方法中的变量，解决成员变量被隐藏的问题。

public class Student {
         
        private String name; 
        private int age; 
        public void setName(String name) {
         
            this.name = name; 
        }
        public String getName() {
         
            return name; 
        }
        public void setAge(int age) {
         
            this.age = age; 
        }
        public int getAge() {
         
            return age;
        }
    }

> 方法中只有一个变量名时，默认也是使用this 修饰，可以省略不写。

### this内存图解 ###

*  代码

class Person {
        
        private int age;
        public int getAge() {
        
            return this.age;
        }
        public void setAge(int age) {
        
            this.age = age;
        }
    }
    public class PersonDemo {
        
        public static void main(String[] args) {
        
            Person p = new Person();
            p.setAge(30);
            System.out.println("大家好，今年我" + p.getAge() + "岁");
        }
    }

*  图示
    
    ![0074][]
 *  解释
    
     *  程序执行流程说明：

1.  先执行main方法（压栈），执行其中的 Person p = new Person()；
2.  在堆内存中开辟空间，并为其分配内存地址0x1234，紧接着成员变量默认初始化(age = 0)；将内存地址0x1234赋值给栈内中的Person p 变量
3.  继续执行p.setAge(30)语句，这时会调用setAge(int age)方法，将30赋值为setAge方法中的“age”变量；执行this.age = age语句，将age变量值30 赋值给成员变量this.age为30；
4.  setAge()方法执行完毕后（弹栈），回到main()方法，执行输出语句System.out.println()，控制台打印p对象中的age年龄值。

注意：

*  this到底代表什么呢？this代表的是对象，具体代表哪个对象呢？哪个对象调用了this所在的方法，this就代表哪个对象。
 *  上述代码中的 p.setAge(30)语句中，setAge(int age)方法中的this代表的就是p对象。

## 总结 ##

--------------------

[7a42ed1c57004d5685a581c8c2897ccc.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/02/22/2297eb7a878843ddaa6e9eca3ca3b04a.png
[Java_ _ _1_ _ Java_ _]: https://blog.csdn.net/Pireley/article/details/133804415
[01328180dc134853a0ab337501740d80.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/02/22/97c818666ec0488eb3fe135f488bc049.png
[abb5beaafa814faab83925da4b71accc.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/02/22/43e84f30009d4ea99bb2c450362bfab7.png
[Java_Java_ _ JVM_]: https://blog.csdn.net/Pireley/article/details/133674915
[1f0ce3b7b1744835bf9b7cfab2534b78.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/02/22/0097d895bc0f463ba9fac43e87213992.png
[c50a729d2c624faf97085cabca4dcc75.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/02/22/e279159a9a9a4862a988609b1f730ea1.png
[c35a9b424f374e21b46507509496903f.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/02/22/25a579e653904959b399855e68dd5275.png
[4129816fc0724836998e8056fd6d773b.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/02/22/3cb49d57a11047c19838c5a75ad36414.png
[67cd206b8ee4445d8341405bee6576e4.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/02/22/6324c7ecf42d4356a464f7169e19a618.png
[0074]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/02/22/b50aa13358694971814d4aa2fa8d4b9e.png