深入理解 Java 修饰符与封装：访问权限、行为控制与数据隐藏

原创

小万哥

发布于 2024-02-27 22:54:48

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Java 修饰符

Java 修饰符用于控制类、属性、方法和构造函数的访问权限和行为。它们可以分为两组：

访问修饰符:

public: 意味着代码对所有类可访问。
private: 意味着代码只能在声明的类内部访问。
default: 意味着代码只能在同一包中访问。
protected: 意味着代码在同一包和子类中可访问。

非访问修饰符:

final: 意味着类不能被继承，属性和方法不能被重写。
static: 意味着属性和方法属于类，而不属于对象。
abstract: 意味着类不能用于创建对象，方法没有主体，必须由子类提供。
transient: 意味着在序列化包含它们的对象时，属性和方法将被跳过。
synchronized: 意味着方法一次只能由一个线程访问。
volatile: 意味着属性的值不会在本地线程缓存，总是从“主内存”读取。

示例:

访问修饰符:

// public类可以被任何类访问
public class Main {

  // private属性只能在 Main 类内部访问
  private int x = 10;

  // default方法只能在同一个包中访问
  void myMethod() {
    System.out.println("This is a default method.");
  }

  // protected方法可以在同一个包和子类中访问
  protected void myProtectedMethod() {
    System.out.println("This is a protected method.");
  }

  public static void main(String[] args) {
    Main myObj = new Main();
    System.out.println(myObj.x); // 错误，无法访问私有属性
    myObj.myMethod(); // 可以访问 default 方法
    myObj.myProtectedMethod(); // 可以访问 protected 方法
  }
}

非访问修饰符:

public class Main {

  // final属性不能被修改
  final int y = 20;

  // static方法可以在不创建对象的情况下访问
  static void myStaticMethod() {
    System.out.println("This is a static method.");
  }

  // abstract方法没有主体，必须由子类提供
  abstract void myAbstractMethod();

  public static void main(String[] args) {
    // y = 30; // 错误，无法修改 final 属性
    myStaticMethod(); // 可以访问 static 方法
    // myAbstractMethod(); // 错误，无法直接调用抽象方法
  }
}

// 子类继承 Main 类并提供抽象方法的主体
class Child extends Main {

  @Override
  void myAbstractMethod() {
    System.out.println("This is the implementation of myAbstractMethod.");
  }
}

一些额外的说明:

可以使用多个修饰符来修饰类、属性、方法和构造函数。例如，public final 表示类是公开的并且不能被继承。
修饰符是 Java 语言的重要组成部分，它们可以帮助您控制代码的访问权限和行为。

以下是一些有关 Java 修饰符的其他重要信息:

default 修饰符也可以称为 package-private 修饰符。
protected 修饰符允许子类访问父类中的成员，但不允许外部类访问。
static 变量和方法也称为类变量和类方法。
abstract 类不能被实例化，只能被继承。
transient 变量不会被序列化。
synchronized 方法可以防止多个线程同时执行。
volatile 变量保证每次读取都将获取最新的值。

Java 封装

封装的含义是确保敏感数据对用户隐藏。为了实现这一点，你需要：

将类变量/属性声明为私有
提供公共的 get 和 set 方法以访问和更新私有变量的值

Get 和 Set 方法

私有变量只能在同一类中访问（外部类无法访问）。但是，如果我们提供了公共的 get 和 set 方法，就可以访问它们。

get 方法返回变量值，而 set 方法设置值。

两者的语法是它们都以 get 或 set 开头，后面跟着变量的名称，首字母大写：

public class Person {
  private String name; // private = 受限制的访问

  // Getter
  public String getName() {
    return name;
  }

  // Setter
  public void setName(String newName) {
    this.name = newName;
  }
}

示例解释

get 方法返回变量 name 的值。
set 方法接受一个参数（newName）并将其分配给 name 变量。关键字 this 用于引用当前对象。

然而，由于 name 变量被声明为私有，我们无法从此类外部访问它：

public class Main {
  public static void main(String[] args) {
    Person myObj = new Person();
    myObj.name = "John"; // 错误
    System.out.println(myObj.name); // 错误
  }
}

如果变量被声明为 public，我们期望以下输出：

John

然而，由于我们尝试访问一个私有变量，我们得到一个错误：

MyClass.java:4: error: name has private access in Person
  myObj.name = "John";
    ^
MyClass.java

:5: error: name has private access in Person
    System.out.println(myObj.name);
        ^
2 errors

相反，我们使用 getName() 和 setName() 方法来访问和更新变量：

public class Main {
  public static void main(String[] args) {
    Person myObj = new Person();
    myObj.setName("John"); // 将 name 变量的值设置为 "John"
    System.out.println(myObj.getName());
  }
}

// 输出 "John"

为什么封装？