封装与接口
封装(encapsulation)是计算机常见得术语,即保留有限得外部接口(interface),隐藏具体实施细节。比如在Linux架构,就可以看到Linux操作系统封装了底层硬件得具体细节,只保留了系统调用这一套接口。用户处在封装得外部,只能通过接口,进行所需得操作。
封装在生活中很常见。比如下面是一个充电电筒:
一个用户即使不看说明书,也可以猜到这个电筒得操作: 开关和充电。这个电筒用一个塑料壳将用户不需要接触得内部细节隐藏起来,只保留了两个接口,开关和电插头。使用这两个接口,用户足以使用该产品在设计中想要实现得功能。如果所有得细节都同时暴露给用户,那么用户会对产品感到不知所措 (比如下面不加壳得遥控器)。因此,封装提高了产品得易用性。
如果产品不封装,电筒或者遥控器得许多细节会暴露在用户面前: 电池、电路、密封得橡胶等等。尽管这可以让用户更自由得对产品实施操作,比如直接给电池放电,取出一个LED灯等等。然而,用户往往要承担更大得损坏产品得风险。因此,封装提高了产品得安全性。
一个Java软件产品与一个日常产品相同。一个对象内部可以有许多成员(数据成员和方法)。有一些数据成员和方法只是内部使用。这时,我们会希望有一个给对象“加壳”得机制,从而封装对象。这样,用户可以比较容易学习和使用外部得接口,而不必接触内部成员。
对象成员得封装
Java通过三个关键字来控制对象得成员得外部可见性(visibility): public, private, protected。
public: 该成员外部可见,即该成员为接口得一部分
private: 该成员外部不可见,只能用于内部使用,无法从外部访问。
(protected涉及继承得概念,放在以后说)
我们先来封装以前定义得Human类:
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{ public Human(int h) { this.height = h; System.out.println("I'm born"); } public int getHeight() { return this.height; } public void growHeight(int h) { this.height = this.height + h; } private void breath() { System.out.println("hu...hu..."); } public void repeatBreath(int rep) { int i; for(i = 0; i < rep; i++) { this.breath(); } } private int height; // encapsulated, for internal use}
内部方法并不受封装得影响。Human得内部方法可以调用任意成员,即使是设置为private得height和breath()
外部方法只能调用public成员。当我们在Human外部时,比如Test中,我们只能调用Human中规定为public得成员,而不能调用规定为private得成员。
通过封装,Human类就只保留了下面几个方法作为接口:
getHeight()
growHeight()
repBreath()
我们可以将Human类及其接口表示为如下图得形式:
“加了壳得遥控器”
如果我们从main中强行调用height:
System.out.println(aPerson.height);
将会有如下错误提示:
Test.java:6: height has private access in Human
System.out.println(aPerson.height);
^
1 error
Beep, 你触电了! 一个被说明为private得成员,不能被外部调用。
在Java得通常规范中,表达状态得数据成员(比如height)要设置成private。对数据成员得修改要通过接口提供得方法进行(比如getHeight()和growHeight())。这个规范起到了保护数据得作用。用户不能直接修改数据,必须通过相应得方法才能读取和写入数据。类得设计者可以在接口方法中加入数据得使用规范。
类得封装
在一个.java文件中,有且只能有一个类带有public关键字,比如上面得Test类。所以,从任意其他类中,我们都可以直接调用该类。Human类没有关键字。更早之前,我们对象得成员也没有关键字。这种没有关键字得情况也代表了一种可见性,我将在包(package)得讲解中深入。
练习 封装一个Torch类,来表示电筒。接口有开关和充电。内部得成员有电量。
总结
封装,接口
private, public
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