JAVA的封装

什么是封装？

　　在定义类的时候，如果可以直接修改类中的字段那么就可能会出现以下的情况，age可以设置成1000，score可以设置为10000

　　所以就引出了封装的概念，那么什么是封装呢或者说封装可以实现那些目的

1. 封装可以隐藏实现的细节
2. 让使用者只能通过实现写好的访问方法来访问这些字段，这样一来我们只需要在这些方法中增加逻辑控制，限制对数据的不合理访问、
3. 方便数据检查，有利于于保护对象信息的完整性
4. 便于修改，提高代码的可维护性

　　为了实现良好的封装，需要从两个方面考虑

1. 把字段（成员变量）和实现细节隐藏起来，不允许外部直接访问
2. 把方法暴露出来，让方法控制这些成员变量进行安全的访问和操作

　　因此，封装就有两个含义：把该隐藏的隐藏起来，把该暴露的暴露出来。

实现封装的方式:使用访问控制符

　　java提供了三种访问权限，准确的说还有一种是默认的访问权限，加上它一共四种。

• private 　　在当前类中可访问
• default        在当前包内和访问
• protected    在当前类和它派生的类中可访问
• public          公众的访问权限，谁都能访问

JAVA中包的概念

Java中用package关键字定义一个包，下面通过几个实验，理解Java中的包的概念和作用。

实验1：先看一个无包的情形

在G盘下新建一个Test.java，如图1：

写下面这些代码

1.  
   <span style="font-size:24px;">public class PackageTest{
2.  
    
3.  
   public static void main(String args[]){
4.  
    
5.  
   System.out.println("Hello World!");
6.  
    
7.  
   }
8.  
   }</span>

然后保存，然后打开控制台(win+R--输入cmd--回车即可)，输入  G:--回车  进入G盘，输入  javac PackageTest.java  编译PackageTest.java，具体如下图：

编译成功之后，会发现与PackageTest.java同目录下多了一个文---PackageTest.class，运行的时候执行的就是该文件，如下图：

运行这个程序，在控制台输入 java PackageTest ，运行结果如下：

这是没有包的情形，下面看看有包的情形。

实验2:

将实验1中的G盘下的PackageTest.class文件删除，打开PackageTest.java，在前面加上这些内容：

1.  
   <span style="font-size:24px;">package p1.p2.p3;
2.  
   </span>

再在控制台输入javac PackageTest.java编译程序，如果没有其他提示证明编译成功，编译结果如下：

同样可以查看G盘下又多了一个PackageTest.class文件，用同样的方法运行程序，在控制台输入java PackageTest，结果是这样的：

意思就是找不到PackageTest这个类，为什么呢？因为在PackageTest.java中定义了包。如何解决这个问题呢？

接下来，我们在G盘下新建一个文件夹p1，在p1下新建一个文件夹p2，在p2下新建一个文件p3，再把G盘下的PackageTest.class文件放到文件夹p3中，如下图：

再在控制台运行这个程序，输入java PackageTest，结果如下：

还是找不到这个类，为什么呢？因为这个类的名字不是PackageTest了，而是p1.p2.p3.PackageTest了，所以正确运行这个程序的方法是：

在控制台输入 java p1.p2.p3.PackageTest 就能得到想要的结果了：

从上面的实验可以看出：

1.包对.java源文件没有作用，只对.class字节码文件起作用。

2.包相当于一个字节码的相对路径。例如上例中PackageTest.class的绝对路径就是:

G:p1p2p3

引入包可以防止文件名之间的冲突(例如一个公司的网站域名为：www.abc.def.cn，则这个公司的程序员可以将所有的包设置为cn.def.abc)。

package

C/C++ 的 #include会把所包含的内容在编译时添加到程序文件中，而java的import则不同。

这里我们先了解一下Java 的 package 到底有何用处。

package名称就像是我们的姓，而class名称就像是我们的名字 。package和package的附属关系用”.”来连接，这就像是复姓。比如说 java.lang.String就是复姓 java.lang，名字為 String 的类别；java.io.InputStream 则是复姓 java.io，名字為 InputStream的类别。

Java 会使用 package 这种机制的原因也非常明显，就像我们取姓名一样 ，光是一间学校的同一届同学中，就有可能会出现不少同名的同学，如果不取姓的话，那学校在处理学生资料，或是同学彼此之间的称呼，就会发生很大的困扰。相同的，全世界的 Java 类数量，恐怕比日本人还多，如果类别不使用package名称，那在用到相同名称的不同类时， 就会产生极大的困扰。所以package这种方式让极大降低了类之间的命名冲突。

Java 的package名称我们可以自己取，不像人的姓没有太大的选择 ( 所以出现很多同名同姓的情况 )，如果依照 Sun 的规范来取套件名称，那理论上不同人所取的套件名称不会相同 ( 需要的话请参阅 “命名惯例” 的相关文章 )，也就不会发生名称冲突的情况。

可是现在问题来了，因為很多package的名称非常的长，在编程时，要使用一个类要将多个包名.类名完全写出，会让代码变得冗长，减低了简洁度。例如

java.io.InputStream is = java.lang.System.in;
java.io.InputStreamReader isr= new java.io.InputStreamReader(is);
java.io.BufferedReader br = new java.io.BufferedReader(isr);

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显得非常麻烦，于是Sun公司就引入了import。

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import

import就是在java文件开头的地方，先说明会用到那些类别。 
接着我们就能在代码中只用类名指定某个类，也就是只称呼名字，不称呼他的姓。

首先，在程序开头写：

import java.lang.System;
import java.io.InputStream;
import java.io.InputStreamReader;
import java.io.BufferedReader;

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于是我们就可以在程序中这样写到：

InputStream = System.in;
InputStreamReader isr = new InputStreamReader(is);
BufferedReader br = new BufferedReader(isr);

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一个java文件就像一个大房间，我们在门口写着在房间里面的class的姓和名字，所以在房间里面提到某个class就直接用他的名字就可以。例如：

System 就是指 java.lang.System，而 InputStream 就是指 java.io.InputStream。

但是如果一个java文件里面有多个同个“姓”，即包名相同的类（例如上面的InputStream，InputStreamReader，BufferedReader都是java.io中的类），我们一一写出显得比较繁杂，所以Sun就让我们可以使用

import java.lang.*;
import java.io.*;

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表示文件里面说到的类不是java.lang包的就是java.io包的。编译器会帮我们选择与类名对应的包。

那我们可不可以再懒一点直接写成下面声明呢？

import java.*;

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历史告诉我们，这样是不行的。因為那些类别是姓 java.io 而不是姓 java。就像姓『诸葛』的人应该不会喜欢你称他為『诸』 先生吧。这样写的话只会将java包下的类声明，而不不会声明子包的任何类。

这里注意，java.lang包里面的类实在是太常太常太常用到了，几乎没有类不用它的， 所以不管你有没有写 import java.lang，编译器都会自动帮你补上，也就是说编译器只要看到没有姓的类别，它就会自动去lang包里面查找。所以我们就不用特别去 import java.lang了。

一开始说 import 跟 #include 不同，是因为import 的功能到此為止，它不像#include 一样，会将其他java文件的内容载入进来。import 只是让编译器编译这个java文件时把没有姓的类别加上姓，并不会把别的文件程序写进来。你开心的话可以不使用import，只要在用到类别的时候，用它的全部姓名来称呼它就行了(就像例子一开始那样)，这样跟使用import功能完全一样。

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import的两种导入声明

• 单类型导入(single-type-import) 
  （例:import java.util.ArrayList; ）
• 按需类型导入(type-import-on-demand) 
  （例:import java.util.*;）

有如下属性：

1. java以这样两种方式导入包中的任何一个public的类和接口(只有public类和接口才能被导入)

2. 上面说到导入声明仅导入声明目录下面的类而不导入子包，这也是为什么称它们为类型导入声明的原因。

3. 导入的类或接口的简名(simple name)具有编译单元作用域。这表示该类型简名可以在导入语句所在的编译单元的任何地方使用.这并不意味着你可以使用该类型所有成员的简名,而只能使用类型自身的简名。 
   例如: java.lang包中的public类都是自动导入的,包括Math和System类.但是,你不能使用它们的成员的简名PI()和gc(),而必须使用Math.PI()和System.gc().你不需要键入的是java.lang.Math.PI()和java.lang.System.gc()。

4. 程序员有时会导入当前包或java.lang包，这是不需要的，因为当前包的成员本身就在作用域内,而java.lang包是自动导入的。java编译器会忽略这些冗余导入声明(redundant import declarations)。即使像这样 
   import java.util.ArrayList; 
   import java.util.*; 
   多次导入,也可编译通过。编译器会将冗余导入声明忽略.

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static import静态导入

在Java程序中，是不允许定义独立的函数和常量的。即什么属性或者方法的使用必须依附于什么东西，例如使用类或接口作为挂靠单位才行（在类里可以挂靠各种成员，而接口里则只能挂靠常量）。

如果想要直接在程序里面不写出其他类或接口的成员的挂靠单元，有一种变通的做法 : 
将所有的常量都定义到一个接口里面，然后让需要这些常量的类实现这个接口（这样的接口有一个专门的名称，叫(“Constant Interface”)。这个方法可以工作。但是，因为这样一来，就可以从“一个类实现了哪个接口”推断出“这个类需要使用哪些常量”，有“会暴露实现细节”的问题。

于是J2SE 1.5里引入了“Static Import”机制，借助这一机制，可以用略掉所在的类或接口名的方式，来使用静态成员。static import和import其中一个不一致的地方就是static import导入的是静态成员，而import导入的是类或接口类型。

如下是一个有静态变量和静态方法的类

package com.assignment.test;

public class staticFieldsClass {
    static int staticNoPublicField = 0; 
    public static int staticField = 1;
    public static void staticFunction(){}
}

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平时我们使用这些静态成员是用类名.静态成员的形式使用，即staticFieldsClass.staticField或者staticFieldsClass.staticFunction()。

现在用static import的方式：

//**精准导入**
//直接导入具体的静态变量、常量、方法方法，注意导入方法直接写方法名不需要括号。
import static com.assignment.test.StaticFieldsClass.staticField;
import static com.assignment.test.StaticFieldsClass.staticFunction;

//或者使用如下形式：
//**按需导入**不必逐一指出静态成员名称的导入方式
//import static com.assignment.test.StaticFieldsClass.*;

public class StaticTest {
    public static void main(String[] args) {
        //这里直接写静态成员而不需要通过类名调用
        System.out.println(staticField);
        staticFunction();
    }
}

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这里有几个问题需要弄清楚：

1. Static Import无权改变无法使用本来就不能使用的静态成员的约束，上面例子的StaticTest和staticFieldsClass不是在同一个包下，所以StaticTest只能访问到staticFieldsClass中public的变量。使用了Static Import也同样如此。

2. 导入的静态成员和本地的静态成员名字相同起了冲突，这种情况下的处理规则，是“本地优先。

3. 不同的类（接口）可以包括名称相同的静态成员。例如在进行Static Import的时候，出现了“两个导入语句导入同名的静态成员”的情况。在这种时候，J2SE 1.5会这样来加以处理：

   1. 如果两个语句都是精确导入的形式，或者都是按需导入的形式，那么会造成编译错误。
   2. 如果一个语句采用精确导入的形式，一个采用按需导入的形式，那么采用精确导入的形式的一个有效。

大家都这么聪明上面的几个特性我就不写例子了。

static import这么叼那它有什么负面影响吗？

答案是肯定的，去掉静态成员前面的类型名，固然有助于在频繁调用时显得简洁，但是同时也失去了关于“这个东西在哪里定义”的提示信息，理解或维护代码就呵呵了。 
但是如果导入的来源很著名（比如java.lang.Math），这个问题就不那么严重了。

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按需导入机制

使用按需导入声明是否会降低Java代码的执行效率?

绝对不会!

一、import的按需导入

import java.util.*;

public class NeedImportTest {
    public static void main(String[] args) {
        ArrayList tList = new ArrayList();
    }
}

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编译之后的class文件 :

//import java.util.*被替换成import java.util.ArrayList
//即按需导入编译过程会替换成单类型导入。
import java.util.ArrayList;

public class NeedImportTest {
    public static void main(String[] args) {
        new ArrayList();
    }
}

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二、static import的按需导入

import static com.assignment.test.StaticFieldsClass.*;
public class StaticNeedImportTest {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(staticField);
        staticFunction();
    }
}

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上面StaticNeedImportTest 类编译之后 :

//可以看出 ： 
//1、static import的精准导入以及按需导入编译之后都会变成import的单类型导入
import com.assignment.test.StaticFieldsClass;

public class StaticNeedImportTest {
    public static void main(String[] args) {
    //2、编译之后“打回原形”，使用原来的方法调用静态成员
        System.out.println(StaticFieldsClass.staticField);
        StaticFieldsClass.staticFunction();
    }
}

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附加

这是否意味着你总是可以使用按需导入声明? 
是,也不是!

在类似Demo的非正式开发中使用按需导入声明显得很有用。

然而,有这四个理由让你可以放弃这种声明:

1. 编译速度：在一个很大的项目中，它们会极大的影响编译速度.但在小型项目中使用在编译时间上可以忽略不计。
2. 命名冲突：解决避免命名冲突问题的答案就是使用全名。而按需导入恰恰就是使用导入声明初衷的否定。
3. 说明问题：毕竟高级语言的代码是给人看的，按需导入看不出使用到的具体类型。
4. 无名包问题：如果在编译单元的顶部没有包声明，Java编译器首选会从无名包中搜索一个类型，然后才是按需类型声明。如果有命名冲突就会产生问题。

Sun的工程师一般不使用按需类型导入声明.这你可以在他们的代码中找到: 
在java.util.Properties类中的导入声明:

import java.io.IOException;
import java.io.PrintStream;
import java.io.PrintWriter;
import java.io.InputStream;
import java.io.OutputStream;
import java.io.Reader;
import java.io.Writer;
import java.io.OutputStreamWriter;
import java.io.BufferedWriter;
import java.security.AccessController;
import java.security.PrivilegedAction;

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可以看到他们用单类型导入详细的列出了需要的java.io包中的具体类型。

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