类&包&变量
类&包&变量
概述
Java面向对象编程的基础构建块包括类、包和变量三大核心元素。类是对象的模板，封装了数据和行为；包用于组织类并控制访问权限；变量则是程序中存储数据的基本单元。这三个概念相互关联，共同构成了Java程序的基本结构。
知识要点
2.1 类
类是Java面向对象编程的核心，是创建对象的模板。一个类通常包含属性（成员变量）和方法（成员函数）。
2.1.1 类的定义与结构
在Java中，类使用class关键字定义，基本结构如下：
/**
* 企业级用户实体类
* 遵循JavaBean规范，实现基本的用户信息管理
*/
public class User {
// 成员变量（属性）
private Long id;
private String username;
private String email;
private boolean isActive;
// 构造方法
public User() {
// 无参构造方法
}
public User(Long id, String username) {
this.id = id;
this.username = username;
}
// 成员方法（行为）
/**
* 获取用户全名
* @return 格式化的用户全名
*/
public String getFullName() {
return username;
}
/**
* 激活用户账号
*/
public void activate() {
this.isActive = true;
}
// 省略getter和setter方法
}2.1.2 类的加载机制
当Java程序运行时，JVM需要将类加载到内存中。类加载过程分为三个主要阶段：加载（Loading）、链接（Linking）和初始化（Initialization）。
2.1.3 类的修饰符
Java类支持多种修饰符，用于控制类的访问权限和行为特性：
// 公共类：可被任何包访问
public class PublicClass {}
// 抽象类：不能实例化，只能被继承
abstract class AbstractClass {
// 抽象方法：必须在子类中实现
public abstract void abstractMethod();
}
// 最终类：不能被继承
final class FinalClass {}
// 普通类：仅包内可见
class DefaultClass {}2.2 包
包（Package）是Java中用于组织类和接口的命名空间，解决了类名冲突问题，并提供了访问控制机制。
2.2.1 包的命名规范
Java包名通常采用反转域名的方式命名，全部小写，例如：com.company.project.module。
企业级项目包结构示例：
com.company.project
├── controller // 控制器层
├── service // 服务层
│ ├── impl // 服务实现
├── dao // 数据访问层
├── model // 数据模型
│ ├── entity // 实体类
│ ├── dto // 数据传输对象
│ └── vo // 视图对象
├── util // 工具类
└── config // 配置类2.3 变量
变量是Java程序中存储数据的基本单元，根据作用域和生命周期可分为不同类型。
2.2.2 包的访问控制
Java通过访问修饰符控制包内类的可见性：
public：对所有类可见protected：在本包和子类可见- 默认（包私有）：仅在本包可见
private：仅对本类可见
包级私有类示例：
// 包级私有工具类，仅在本包内可见
class PackageUtils {
static String formatDate(Date date) {
SimpleDateFormat sdf = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd");
return sdf.format(date);
}
}2.3.1 数据类型
Java变量类型分为基本类型和引用类型两大类：
基本类型（8种）：
- 整数类型：byte(1字节), short(2), int(4), long(8)
- 浮点类型：float(4), double(8)
- 字符类型：char(2)
- 布尔类型：boolean(1位)
引用类型：
- 类（Class）
- 接口（Interface）
- 数组（Array）
2.3.2 变量作用域
Java变量根据作用域可分为：
- 类变量（静态变量）：用
static修饰，属于类，在类加载时初始化 - 实例变量：属于对象，在对象创建时初始化
- 局部变量：在方法或代码块中定义，仅在执行期间有效
- 块变量：在代码块中定义，仅在该代码块执行期间有效
2.2.3 包导入语法
Java使用import语句导入其他包的类：
// 导入单个类
import java.util.Date;
// 导入整个包
import java.util.*;
// 静态导入
import static java.lang.Math.PI;
import static java.util.Arrays.sort;最佳实践：避免使用通配符*导入，明确指定所需类以提高代码可读性。
3.1 设计思想
3.1.1 单一职责原则
一个类应该只有一个引起它变化的原因，即一个类只负责一项职责。这有助于提高代码的内聚性和可维护性。
反例：
// 违反单一职责原则：一个类负责用户管理和订单管理
public class UserOrderService {
public void createUser(User user) { ... }
public void updateUser(User user) { ... }
public void createOrder(Order order) { ... }
public void cancelOrder(Long orderId) { ... }
}正例：
// 用户服务：只负责用户管理
public class UserService {
public void createUser(User user) { ... }
public void updateUser(User user) { ... }
}
// 订单服务：只负责订单管理
public class OrderService {
public void createOrder(Order order) { ... }
public void cancelOrder(Long orderId) { ... }
}3.1.3 封装原则
封装是面向对象的核心特性之一，通过隐藏内部实现细节，只暴露必要的接口来提高代码安全性和可维护性。
最佳实践：
- 成员变量私有化（private）
- 通过公共方法（getter/setter）控制访问
- 对敏感操作进行权限检查
3.1.4 接口隔离原则
客户端不应该依赖它不需要的接口，一个类对另一个类的依赖应该建立在最小的接口上。
3.2 避坑指南
3.2.2 变量作用域过大
问题：变量定义在过大作用域，增加意外修改风险 解决方案：局部变量在使用前定义，避免类级别定义仅方法内使用的变量
3.2.3 静态变量滥用
问题：过度使用静态变量存储可变状态，导致线程安全问题和测试困难。 解决方案：
- 静态变量只用于存储不变的常量
- 避免使用静态变量共享对象状态
- 考虑使用依赖注入代替静态变量
3.2.4 基本类型与包装类型混用
问题：基本类型与包装类型混用可能导致自动装箱/拆箱带来的性能问题或NPE。 解决方案：
- 集合中只能使用包装类型
- 注意包装类型的null值处理
- 优先使用基本类型进行计算
3.2.2 变量作用域过大
问题：变量定义在过大作用域，增加意外修改风险 解决方案：局部变量在使用前定义，避免类级别定义仅方法内使用的变量
3.3 深度思考题
思考题2：如何设计一个不可变对象？
回答： 设计不可变对象需遵循以下原则：
- 类声明为final，防止被继承
- 所有属性设为final
- 不提供setter方法
- 引用类型属性需防御性拷贝
代码示例：
public final class ImmutableUser {
private final Long id;
private final String username;
private final Date birthday;
// 构造方法初始化所有属性
public ImmutableUser(Long id, String username, Date birthday) {
this.id = id;
this.username = username;
// 防御性拷贝
this.birthday = new Date(birthday.getTime());
}
// 只提供getter方法
public Long getId() { return id; }
public String getUsername() { return username; }
// 返回不可变的日期对象
public Date getBirthday() {
return new Date(birthday.getTime());
}
}思考题3：JDK8中的接口有哪些新特性？
回答： JDK8允许接口包含默认方法（default）和静态方法（static），默认方法需有方法体，实现类可选择性重写。