news 2026/6/25 16:01:21

第10章 封装：让对象保护自己的规则

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张小明

前端开发工程师

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第10章 封装：让对象保护自己的规则

第10章 封装：让对象保护自己的规则

上一章我们用Student类把学号、姓名、分数和是否及格放到了一起。但还有一个严重问题：字段是公开的，外部可以随便改。

Studentstudent=newStudent("S001","Tom",90);student.score=999;student.name="";

这显然不合理。分数不应该超过 100，姓名不应该是空字符串。

封装要解决的问题是：对象内部的数据不能被外部随便破坏，修改数据必须经过对象自己定义的规则。

一、封装不是为了多写 getter/setter

很多人学封装时只记住：

private字段publicgetterpublicsetter

然后机械生成：

privateintscore;publicintgetScore(){returnscore;}publicvoidsetScore(intscore){this.score=score;}

如果 setter 不做任何校验，外部仍然可以：

student.setScore(999);

这只是换了一种方式破坏对象。

真正的封装，是让对象保护自己的规则。

二、private：把字段藏起来

publicclassStudent{privateStringid;privateStringname;privateintscore;}

private表示只能在类内部访问。外部不能：

student.score=90;

这样外部无法绕过对象规则直接修改字段。

三、通过构造方法保证初始状态合法

publicclassStudent{privateStringid;privateStringname;privateintscore;publicStudent(Stringid,Stringname,intscore){if(id==null||id.isEmpty()){thrownewIllegalArgumentException("学号不能为空");}if(name==null||name.isEmpty()){thrownewIllegalArgumentException("姓名不能为空");}if(score<0||score>100){thrownewIllegalArgumentException("分数必须在0到100之间");}this.id=id;this.name=name;this.score=score;}}

这样对象一创建就是合法的。不要创建一个半坏的对象，再希望后面每个地方都小心判断。

四、getter：允许外部读取必要信息

字段 private 后，外部如果需要读取，提供 getter：

publicStringgetName(){returnname;}publicintgetScore(){returnscore;}

读取：

System.out.println(student.getName());

getter 的意义是暴露必要信息。不是所有字段都必须有 getter。只暴露外部确实需要知道的内容。

五、不要无脑 setter，用业务方法

分数可以更新，但要校验：

publicvoidupdateScore(intscore){if(score<0||score>100){thrownewIllegalArgumentException("分数必须在0到100之间");}this.score=score;}

方法名用updateScore，比setScore更有业务含义。

外部调用：

student.updateScore(95);

如果传 999，会抛异常，规则不会被破坏。

六、final：表达创建后不应该改变的字段

学号通常创建后不应改变：

privatefinalStringid;

final 字段必须在构造方法里赋值，赋值后不能再改。

publicStudent(Stringid,Stringname,intscore){this.id=id;this.name=name;this.score=score;}

如果你再写：

this.id="S002";

编译器会阻止。

final 的意义是把“不应该变”的规则交给编译器检查。

七、完整 Student 封装版

publicclassStudent{privatefinalStringid;privateStringname;privateintscore;publicStudent(Stringid,Stringname,intscore){if(id==null||id.isEmpty()){thrownewIllegalArgumentException("学号不能为空");}if(name==null||name.isEmpty()){thrownewIllegalArgumentException("姓名不能为空");}this.id=id;this.name=name;updateScore(score);}publicStringgetId(){returnid;}publicStringgetName(){returnname;}publicintgetScore(){returnscore;}publicvoidrename(StringnewName){if(newName==null||newName.isEmpty()){thrownewIllegalArgumentException("姓名不能为空");}this.name=newName;}publicvoidupdateScore(intscore){if(score<0||score>100){thrownewIllegalArgumentException("分数必须在0到100之间");}this.score=score;}publicbooleanisPassed(){returnscore>=60;}}

这里的设计：

  • id不允许修改，所以 final。
  • name可以改，但必须通过rename。
  • score可以改，但必须通过updateScore。
  • isPassed是根据 score 计算出来的行为。

八、封装和异常

现在代码里出现了：

thrownewIllegalArgumentException("分数必须在0到100之间");

异常后面会系统讲。这里先理解它的含义：调用方传了非法参数，对象拒绝接受，并抛出错误。

为什么不只是打印？

System.out.println("分数不合法");

如果只是打印，程序可能继续使用一个错误对象。构造方法里发现非法数据时，更合理的是阻止对象创建。

九、封装实战：银行账户

账户不能随便改余额。余额只能通过存款和取款变化。

publicclassBankAccount{privatefinalStringaccountId;privateintbalanceCent;publicBankAccount(StringaccountId,intinitialBalanceCent){if(accountId==null||accountId.isEmpty()){thrownewIllegalArgumentException("账户不能为空");}if(initialBalanceCent<0){thrownewIllegalArgumentException("初始余额不能为负数");}this.accountId=accountId;this.balanceCent=initialBalanceCent;}publicStringgetAccountId(){returnaccountId;}publicintgetBalanceCent(){returnbalanceCent;}publicvoiddeposit(intamountCent){if(amountCent<=0){thrownewIllegalArgumentException("存款金额必须大于0");}balanceCent+=amountCent;}publicvoidwithdraw(intamountCent){if(amountCent<=0){thrownewIllegalArgumentException("取款金额必须大于0");}if(amountCent>balanceCent){thrownewIllegalArgumentException("余额不足");}balanceCent-=amountCent;}}

这个类没有setBalanceCent。因为外部不应该直接设置余额。

这就是封装的真正价值：通过对象方法控制状态变化。

十、封装设计的几个问题

1. 字段是否应该 private？

绝大多数字段应该 private。除非是非常特殊的常量。

2. 是否需要 getter？

外部确实需要读，就提供。否则不要暴露。

3. 是否需要 setter？

先问：这个字段是否允许任意修改？如果不是，就不要机械 setter。

4. 是否应该 final？

创建后不应该变的字段，优先考虑 final。

5. 校验放哪里？

和字段规则强相关的校验，应该放在对象内部。比如分数范围、账户余额不能为负。

十一、常见错误

1. 字段全 public

对象规则完全失控。

2. getter/setter 全生成

看似封装，实际外部仍然随便改。

3. 构造方法不校验

非法对象能被创建，后面所有地方都要补救。

4. 用打印代替错误处理

对象内部发现非法状态，只打印不阻止，风险很大。

5. 方法名没有业务含义

setStatus不如pay、cancel、ship清楚。

十二、本章练习

  1. 把上一章的 Book 类改成封装版：
  • id final
  • title 不为空
  • priceCent 不能小于 0
  • 提供changePrice方法

  1. 实现BankAccount，测试存款、取款、余额不足。

  2. 定义Product：

  • 商品 id 不可变。
  • 商品名不能为空。
  • 库存不能为负。
  • 提供increaseStock和decreaseStock。
  1. 思考：为什么setStock(int stock)不如increaseStock/decreaseStock清楚？

十三、本章总结

封装不是形式，而是规则保护。

你需要掌握：

  • private 隐藏字段。
  • 构造方法保证对象初始状态合法。
  • getter 只暴露必要信息。
  • 不要机械生成 setter。
  • 用业务方法表达状态变化。
  • final 表示创建后不应变化。
  • 对象内部应该维护自己的规则。
  • 非法参数可以用异常阻止。

下一章进入继承和多态。继承能复用代码，但也容易被滥用。我们会先讲它解决什么问题，再讲它的边界。

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