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《Java从小白到大牛》之第10章面向对象基础（下）

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封装性与访问控制

Java面向对象的封装性是通过对成员变量和方法进行访问控制实现的，访问控制分为4个等级：私有、默认、保护和公有，具体规则如表10-1所示。

表 101 Java类成员的访问控制

可否直接访问控制等级	同一个类	同一个包	不同包的子类	不同包非子类
私有	Yes
默认	Yes	Yes
保护	Yes	Yes	Yes
公有	Yes	Yes	Yes	Yes

下面详细解释一下这4种访问级别。

私有级别

私有级别的关键字是private，私有级别的成员变量和方法只能在其所在类的内部自由使用，在其他的类中则不允许直接访问。私有级别限制性最高。私有级别示例代码如下：

// PrivateClass.java文件

package com.a51work6;

public class PrivateClass { ①

private int x; ②

public PrivateClass() { ③

x = 100;

}

private void printX() { ④

System.out.println("Value Of x is" + x);

}

}

// HelloWorld.java文件调用PrivateClass

package com.a51work6;

public class HelloWorld {

public static void main(String[] args) {

PrivateClass p;

p = new PrivateClass();

//编译错误，PrivateClass中的方法 printX()不可见

p.printX(); ⑤

}

}

上述代码第①行声明PrivateClass类，其中的代码第②行是声明私有实例变量x，代码第③行是声明公有的构造方法，构造方法将在第12章详细介绍。代码第④行声明私有实例方法。

HelloWorld类中代码第⑤行会有编译错误，因为PrivateClass中printX()的方法是私有方法。

默认级别

默认级别没有关键字，也就是没有访问修饰符，默认级别的成员变量和方法，可以在其所在类内部和同一个包的其他类中被直接访问，但在不同包的类中则不允许直接访问。

默认级别示例代码如下：

// DefaultClass.java文件

package com.a51work6;

public class DefaultClass {

int x; ①

public DefaultClass() {

x = 100;

}

void printX() { ②

System.out.println("Value Of x is" + x);

}

}

上述代码第①行的x变量前没有访问限制修饰符，代码第②行的方法也是没有访问限制修饰符。它们的访问级别都有默认访问级别。

在相同包（com.a51work6）中调用DefaultClass类代码如下：

// com.a51work6包中HelloWorld.java文件

package com.a51work6;

public class HelloWorld {

public static void main(String[] args) {

DefaultClass p;

p = new DefaultClass();

p.printX();

}

}

默认访问级别可以在同一包中访问，上述代码可以编译通过。

在不同的包中调用DefaultClass类代码如下：

// 默认包中HelloWorld.java文件

import com.a51work6.DefaultClass;

public class HelloWorld {

public static void main(String[] args) {

DefaultClass p;

p = new DefaultClass();

// 编译错误，DefaultClass中的方法 printX()不可见

p.printX();

}

}

该HelloWorld.java文件与DefaultClass类不在同一个包中，printX()是默认访问级别，所以p.printX()方法无法编译通过。

公有级别

公有级别的关键字是public，公有级别的成员变量和方法可以在任何场合被直接访问，是最宽松的一种访问控制等级。

公有级别示例代码如下：

// PublicClass.java文件

package com.a51work6;

public class PublicClass {

public int x; ①

public PublicClass() {

x = 100;

}

public void printX() { ②

System.out.println("Value Of x is" + x);

}

}

上述代码第①行的x变量是公有级别，代码第②行的方法也是公有级别。调用PublicClass类代码如下：

// 默认包中HelloWorld.java文件

import com.a51work6.PublicClass;

public class HelloWorld {

public static void main(String[] args) {

PublicClass p;

p = new PublicClass();

p.printX();

}

}

该HelloWorld.java文件与PublicClass类不在同一个包中，可以公有的printX()方法。

保护级别

保护级别的关键字是protected，保护级别在同一包中完全与默认访问级别一样，但是不同包中子类能够继承父类中的protected变量和方法，这就是所谓的保护级别，“保护”就是保护某个类的子类都能继承该类的变量和方法。

保护级别示例代码如下：

// ProtectedClass.java文件

package com.a51work6;

public class ProtectedClass {

protected int x; ①

public ProtectedClass() {

x = 100;

}

protected void printX() { ②

System.out.println("Value Of x is " + x);

}

}

上述代码第①行的x变量是保护级别，代码第②行的方法也是保护级别。

在相同包（com.a51work6）中调用ProtectedClass类代码如下：

// 默认包中HelloWorld.java文件

package com.a51work6;

import com.a51work6.ProtectedClass;

public class HelloWorld {

public static void main(String[] args) {

ProtectedClass p;

p = new ProtectedClass();

// 同一包中可以直接访问ProtectedClass中的方法 printX()

p.printX();

}

}

同一包中保护访问级别与默认访问级别一样，可以直接访问ProtectedClass的printX()方法，上述代码可以编译通过。

在不同的包中调用ProtectedClass类代码如下：

// 默认包中HelloWorld.java文件

import com.a51work6.ProtectedClass;

public class HelloWorld {

public static void main(String[] args) {

ProtectedClass p;

p = new ProtectedClass();

// 编译错误，不同包中不能直接访问保护方法printX()

p.printX();

}

}

该HelloWorld.java文件与ProtectedClass类不在同一个包中，不同包中不能直接访问保护方法printX()，所以p.printX()方法无法编译通过。

在不同的包中继承ProtectedClass类代码如下：

// 默认包中SubClass.java文件

import com.a51work6.ProtectedClass;

public class SubClass extends ProtectedClass {

void display() {

//printX()方法是从父类继承过来

printX(); ①

//x实例变量是从父类继承过来

System.out.println(x); ②

}

}

不同包中SubClass从ProtectedClass类继承了printX()方法和x实例变量。代码第①行是调用从父类继承下来的方法，代码第②行是调用从父类继承下来的实例变量。

提示访问成员有两种方式：一种是调用，即通过类或对象调用它的成员，如p.printX()语句；另一种是继承，即子类继承父类的成员变量和方法。

公有访问级别任何情况下两种方式都可以；
默认访问级别在同一包中两种访问方式都可以，不能在包之外访问；
保护访问级别在同一包中与默认访问级别一样，两种访问方式都可以。但是在不同包之外只能继承访问；
私有访问级别只能在本类中通过调用方法访问，不能继承访问。

提示访问类成员时，在能满足使用的前提下，应尽量限制类中成员的可见性，访问级别顺序是：私有级别→默认级别→保护级别→公有级别。

静态变量和静态方法

有一个Account（银行账户）类，假设它有三个成员变量：amount（账户金额）、interestRate（利率）和owner（账户名）。在这三个成员变量中，amount和owner会因人而异，对于不同的账户这些内容是不同的，而所有账户的interestRate都是相同的。

amount和owner成员变量与账户个体有关，称为“实例变量”，interestRate成员变量与个体无关，或者说是所有账户个体共享的，这种变量称为“静态变量”或“类变量”。

静态变量和静态方法示例代码如下：

// Account.java文件

package com.a51work6;

public class Account {

// 实例变量账户金额

double amount = 0.0; ①

// 实例变量账户名

String owner; ②

// 静态变量利率

static double interestRate = 0.0668; ③

// 静态方法

public static double interestBy(double amt) { ④

//静态方法可以访问静态变量和其他静态方法

return interestRate * amt; ⑤

}

// 实例方法

public String messageWith(double amt) { ⑥

//实例方法可以访问实例变量、实例方法、静态变量和静态方法

double interest = Account.interestBy(amt); ⑦

StringBuilder sb = new StringBuilder();

// 拼接字符串

sb.append(owner).append("的利息是").append(interest);

// 返回字符串

return sb.toString();

}

}

static修饰的成员变量是静态变量，见代码第③行。staitc修饰的方法是静态方法，见代码第④行。相反，没有static修饰的成员变量是实例变量，见代码第①行和第②行；没有staitc修饰的方法是实例方法，见代码第⑥行。

注意静态方法可以访问静态变量和其他静态方法，例如访问代码第⑤行中的interestRate静态变量。实例方法可以访问实例变量、其他实例方法、静态变量和静态方法，例如访问代码第⑦行interestBy静态方法。

调用Account代码如下：

// HelloWorld.java文件

package com.a51work6;

public class HelloWorld {

public static void main(String[] args) {

// 访问静态变量

System.out.println(Account.interestRate); ①

// 访问静态方法

System.out.println(Account.interestBy(1000)); ②

Account myAccount = new Account();

// 访问实例变量

myAccount.amount = 1000000; ③

myAccount.owner = "Tony"; ④

// 访问实例方法

System.out.println(myAccount.messageWith(1000)); ⑤

// 通过实例访问静态变量

System.out.println(myAccount.interestRate); ⑥

}

}

调用静态变量或静态方法时，可以通过类名或实例名调用，代码第①行Account.interestRate通过类名调用静态变量，代码第②行Account.interestBy(1000)是通过类名调用静态方法。代码第⑥行是通过实例调用静态变量。

静态代码块

前面介绍的静态变量interestRate，可以在声明同时初始化，如下代码所示。

public class Account {

// 静态变量利率

static double interestRate = 0.0668;

...

}

如果初始化静态变量不是简单常量，需要进行计算才能初始化，可以使用静态（static）代码块，静态代码块在类第一次加载时执行，并只执行一次。示例代码如下：

// Account.java文件

package com.a51work6;

public class Account {

// 实例变量账户金额

double amount = 0.0;

// 实例变量账户名

String owner;

// 静态变量利率

static double interestRate;

// 静态方法

public static double interestBy(double amt) {

// 静态方法可以访问静态变量和其他静态方法

return interestRate * amt;

}

// 静态代码块

static { ①

System.out.println("静态代码块被调用...");

// 初始化静态变量

interestRate = 0.0668; ②

}

}

上述代码第①行是静态代码块，在静态代码块中可以初始化静态变量，见代码第②行，也可以调用静态方法。

调用Account代码如下：

// HelloWorld.java文件

package com.a51work6;

public class HelloWorld {

public static void main(String[] args) {

Account myAccount = new Account(); ①

// 访问静态变量

System.out.println(Account.interestRate); ②

// 访问静态方法

System.out.println(Account.interestBy(1000));

}

}

Account静态代码块是在第一次加载Account类时调用。上述代码第①行是第一次使用Account类，此时会调用静态代码块。