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前言：

總結之前的內容，對象(object)指代某一事物，類(class)指代象的類型。對象可以有狀態和動作，即數據成員和方法。

到現在為止，數據成員和方法都是同時開放給內部和外部的。在對象內部，我們利用this來調用對象的數據成員和方法。在對象外部，比如當我們在另一個類中調用對象的時，可以使用 對象.數據成員 和 對象.方法() 來調用對象的數據成員和方法。

1、封裝與接口

封裝(encapsulation)是計算機常見的術語，即保留有限的外部接口(interface)，隱藏具體實施細節。比如在Linux架構，就可以看到Linux操作系統封裝了底層硬件的具體細節，只保留了系統調用這一套接口。用戶處在封裝的外部，只能通過接口，進行所需的操作。

封裝在生活中很常見。比如下面是一個充電電筒:

Java基礎第四篇封裝與接口

一個用戶即使不看說明書，也可以猜到這個電筒的操作: 開關和充電。這個電筒用一個塑料殼將用戶不需要接觸的內部細節隱藏起來，只保留了兩個接口，開關和電插頭。使用這兩個接口，用戶足以使用該產品在設計中想要實現的功能。如果所有的細節都同時暴露給用戶，那么用戶會對產品感到不知所措 (比如下面不加殼的遙控器)。因此，封裝提高了產品的易用性。

Java基礎第四篇封裝與接口

如果產品不封裝，電筒或者遙控器的許多細節會暴露在用戶面前: 電池、電路、密封的橡膠等等。盡管這可以讓用戶更自由的對產品實施操作，比如直接給電池放電，取出一個LED燈等等。然而，用戶往往要承擔更大的損壞產品的風險。因此，封裝提高了產品的安全性。

一個Java軟件產品與一個日常產品相同。一個對象內部可以有許多成員(數據成員和方法)。有一些數據成員和方法只是內部使用。這時，我們會希望有一個給對象“加殼”的機制，從而封裝對象。這樣，用戶可以比較容易學習和使用外部的接口，而不必接觸內部成員。

2、對象成員的封裝

Java通過三個關鍵字來控制對象的成員的外部可見性(visibility): public, private, protected。

public: 該成員外部可見，即該成員為接口的一部分
private: 該成員外部不可見，只能用于內部使用，無法從外部訪問。

(protected涉及繼承的概念，放在以后說)

我們先來封裝以前定義的Human類:

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
{
  /**
   * constructor
   */
  public Human(int h)
  {
      this.height = h;
      System.out.println("I'm born");
  }

  /**
   * accessor
   */
  public int getHeight()
  {
     return this.height;
  }

  /**
   * mutator
   */
  public void growHeight(int h)
  {
      this.height = this.height + h;
  }

   /**
    * encapsulated, for internal use
    */
  private void breath()
  {
      System.out.println("hu...hu...");
  }


 /**
  * call breath()
  */
  public void repeatBreath(int rep)
  {
      int i;
      for(i = 0; i < rep; i++) {
          this.breath();
      }
  }

  private int height; // encapsulated, for internal use
}

內部方法并不受封裝的影響。Human的內部方法可以調用任意成員，即使是設置為private的height和breath()

外部方法只能調用public成員。當我們在Human外部時，比如Test中，我們只能調用Human中規定為public的成員，而不能調用規定為private的成員。

通過封裝，Human類就只保留了下面幾個方法作為接口:

getHeight()
growHeight()
repBreath()

我們可以將Human類及其接口表示為如下圖的形式:

Java基礎第四篇封裝與接口

上圖就如“加了殼的遙控器”

如果我們從main中強行調用height:

System.out.println(aPerson.height);

將會有如下錯誤提示:

Test.java:6: height has private access in Human
      System.out.println(aPerson.height);
                                ^
1 error

Beep, 你觸電了！一個被說明為private的成員，不能被外部調用。

在Java的通常規范中，表達狀態的數據成員(比如height)要設置成private。對數據成員的修改要通過接口提供的方法進行(比如getHeight()和growHeight())。這個規范起到了保護數據的作用。用戶不能直接修改數據，必須通過相應的方法才能讀取和寫入數據。類的設計者可以在接口方法中加入數據的使用規范。