Java Inheritance and 封装: 精通默认值的 Getters and Setters

目录 (页码仅供参考)

1. 介绍 ………………………………………………………… 1
2. 理解 Inheritance 中的默认值 ……………………………………… 3
3. 访问修饰符的重要性 ………………………………………………… 6
4. 实现 Getters and Setters：分步指南 ………………………………….. 9
4.1 示例 Class Diagram 和 Code Snippet …………………. 10
4.2 代码解释与预期输出 …………………………………….. 12
5. 对比表：默认属性 vs. 初始化属性 ……………………………………. 14
6. 结论 ………………………………………………………….. 16

1. 介绍

现代 Java 面向对象编程 (OOP) 强调安全与高效的数据封装。在本电子书中，我们聚焦于一个常见挑战：当父类中的属性未被显式初始化时会发生什么情况？同时，我们探讨访问修饰符的适当运用，特别是为何将属性标记为 private 并使用 getters 和 setters 是一种最佳实践。

主要涵盖要点：
• Java Inheritance 中的默认值
• Public 与 Private 访问修饰符之间的区别
• 通过构造函数设置和获取属性值
• 分步代码演示及输出解释

表：主题概览

主题	详情
默认值	字符串、ints 等的默认值
访问修饰符	Public vs. Private
构造函数	默认构造函数和参数化构造函数
Getters and Setters	安全的数据访问

何时应用这些概念？
• 当属性未被显式初始化时使用默认值。
• 使用 private 访问修饰符以防止未经授权的访问。
• 实现 getters 和 setters 以实现受控的访问和未来的灵活性。

2. 理解 Inheritance 中的默认值

在 Java 中，如果父类中的属性未被初始化，Java 会赋予其默认值。例如：
• 对于字符串，默认值为 null。
• 对于整数，默认值为 0。
• 对于浮点数，则为 0.0（或 0.00）。

这些默认赋值提供了一层安全保障，确保当属性意外未被初始化时程序不会崩溃。然而，过分依赖这些默认值可能会导致不可预料的行为，若未妥善处理。

3. 访问修饰符的重要性

在提升 code 安全性的过程中，将属性声明为 public 可能看似方便，但同时也带来了风险。当属性为 public 时，外部类可以不受限制地访问，从而可能导致误用。相反，将属性声明为 private 强制实施数据封装。

例如，考虑一个 Vehicle class，其属性例如 engine type、wheels 和 seat count。通过将这些属性声明为 private，可禁止直接访问。开发者必须依赖 getter 和 setter 方法：
• Getter methods 允许获取数据。
• Setter methods 在执行验证的同时更新数据。

副标题记录清晰地展示了如何使用默认构造函数初始化值，并通过 getters 访问这些值。

4. 实现 Getters and Setters：分步指南

该记录涵盖了几个重要方面：

A. 使用构造函数进行初始化
当一个 class 属性没有被初始化时，Java 会使用默认值。为控制这一点，应定义一个默认构造函数来赋予初始值。对于一个 Bike class，该过程可能如下：
• engine 初始化为 “petrol”.
• wheels 设置为 2，因为 bikes 通常有两个 wheels.
• fuelTank 可能设置为 14 升.
• 设定座位数，例如，2 个.

B. 创建 Getter Methods
不是直接访问属性，而是通过 getters 获取值。记录显示，在将属性声明为 private 后，通过 getter method 调用确认了 wheels 的值为 “2”.

4.1 示例 Class Diagram 和 Code Snippet

图示：（文本图示表示）

           ┌─────────────────────────────────┐
           │            Vehicle              │
           ├─────────────────────────────────┤
           │- engine: String                 │
           │- wheels: int                    │
           │- seats: int                     │
           │- fuelTank: int                  │
           │- lights: String                 │
           └─────────────────────────────────┘
                      ▲
                      │ Inheritance
                      │
           ┌─────────────────────────────────┐
           │              Bike               │
           ├─────────────────────────────────┤
           │ (Additional properties if any)  │
           └─────────────────────────────────┘

┌─────────────────────────────────┐

│ Vehicle │

├─────────────────────────────────┤

│- engine: String │

│- wheels: int │

│- seats: int │

│- fuelTank: int │

│- lights: String │

└─────────────────────────────────┘

▲

│ Inheritance

│

┌─────────────────────────────────┐

│ Bike │

├─────────────────────────────────┤

│ (Additional properties if any) │

└─────────────────────────────────┘

以下是示例 Java code（基于项目文件指令和记录）:

// Bike.java
public class Bike extends Vehicle {
  
    // Default constructor for Bike to initialize values
    public Bike() {
        // Using constructor to initialize Bike's properties
        // For example, 'engine' inherited from Vehicle
        setEngine("petrol");  // setting engine type
        setWheels(2);         // Bikes typically have 2 wheels
        setSeats(2);          // Two-person seating arrangement
        setFuelTank(14);      // Fuel tank capacity in liters
        setLights("LED");     // Type of lights used
    }
  
    // Getter for a specific property (e.g., handle)
    // (Assuming there is a property named 'handle' defined in Bike)
    private String handle = "short handled";  // Initialized property
  
    public String getHandle() {
        return handle;  // Returns the handle value
    }
  
    // Similarly, setters can be created if required.
}
  
// Vehicle.java
public class Vehicle {
  
    // Private properties for encapsulation  
    private String engine;
    private int wheels;
    private int seats;
    private int fuelTank;
    private String lights;
  
    // Default constructor can be used to set default values if needed
    public Vehicle() {
        // Optionally initialize with default values
    }
  
    // Getters for accessing the properties safely  
    public String getEngine() {
        return engine;
    }
  
    public int getWheels() {
        return wheels;
    }
  
    public int getSeats() {
        return seats;
    }
  
    public int getFuelTank() {
        return fuelTank;
    }
  
    public String getLights() {
        return lights;
    }
  
    // Setters to modify the private properties
    public void setEngine(String engine) {
        this.engine = engine;
    }
  
    public void setWheels(int wheels) {
        this.wheels = wheels;
    }
  
    public void setSeats(int seats) {
        this.seats = seats;
    }
  
    public void setFuelTank(int fuelTank) {
        this.fuelTank = fuelTank;
    }
  
    public void setLights(String lights) {
        this.lights = lights;
    }
}
  
// Main.java - Testing the implementation
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        // Create a new Bike object which initializes properties via its default constructor
        Bike myBike = new Bike();
      
        // Accessing properties using getters rather than direct property access
        System.out.println("Bike Wheels: " + myBike.getWheels());       // Expected output: 2
        System.out.println("Bike Fuel Tank Capacity: " + myBike.getFuelTank() + " liters");  // Expected output: 14 liters
        System.out.println("Bike Handle: " + myBike.getHandle());         // Expected output: short handled
    }
}

// Bike.java

public class Bike extends Vehicle {

// Default constructor for Bike to initialize values

public Bike() {

// Using constructor to initialize Bike's properties

// For example, 'engine' inherited from Vehicle

setEngine("petrol"); // setting engine type

setWheels(2); // Bikes typically have 2 wheels

setSeats(2); // Two-person seating arrangement

setFuelTank(14); // Fuel tank capacity in liters

setLights("LED"); // Type of lights used

}

// Getter for a specific property (e.g., handle)

// (Assuming there is a property named 'handle' defined in Bike)

private String handle = "short handled"; // Initialized property

public String getHandle() {

return handle; // Returns the handle value

}

// Similarly, setters can be created if required.

}

// Vehicle.java

public class Vehicle {

// Private properties for encapsulation

private String engine;

private int wheels;

private int seats;

private int fuelTank;

private String lights;

// Default constructor can be used to set default values if needed

public Vehicle() {

// Optionally initialize with default values

}

// Getters for accessing the properties safely

public String getEngine() {

return engine;

}

public int getWheels() {

return wheels;

}

public int getSeats() {

return seats;

}

public int getFuelTank() {

return fuelTank;

}

public String getLights() {

return lights;

}

// Setters to modify the private properties

public void setEngine(String engine) {

this.engine = engine;

}

public void setWheels(int wheels) {

this.wheels = wheels;

}

public void setSeats(int seats) {

this.seats = seats;

}

public void setFuelTank(int fuelTank) {

this.fuelTank = fuelTank;

}

public void setLights(String lights) {

this.lights = lights;

}

// Main.java - Testing the implementation

public class Main {

public static void main(String[] args) {

// Create a new Bike object which initializes properties via its default constructor

Bike myBike = new Bike();

// Accessing properties using getters rather than direct property access

System.out.println("Bike Wheels: " + myBike.getWheels()); // Expected output: 2

System.out.println("Bike Fuel Tank Capacity: " + myBike.getFuelTank() + " liters"); // Expected output: 14 liters

System.out.println("Bike Handle: " + myBike.getHandle()); // Expected output: short handled

}

4.2 代码解释与预期输出

分步解释：
1. Bike class 继承了 Vehicle 的属性，并且保持它们为 private.
2. 在 Bike 的构造函数中，我们调用了从 Vehicle 继承的 setter methods 来初始化属性，例如 engine, wheels, seats, fuelTank 和 lights.
3. 一个特定属性 “handle”（Bike 专有）被声明为 private 并通过其 getter 获取.
4. 在 Main class 中，创建了一个 Bike 的实例。运行程序时预期输出如下:

预期程序输出:

Bike Wheels: 2
Bike Fuel Tank Capacity: 14 liters
Bike Handle: short handled

Bike Wheels: 2

Bike Fuel Tank Capacity: 14 liters

Bike Handle: short handled

5. 对比表：默认属性 vs. 初始化属性

场景	结果
未初始化	默认值（null, 0, 等）
通过构造函数 & setter methods 初始化	设定为提供的自定义值（例如，”petrol”, 2）

6. 结论

总之，理解 Java 如何在 Inheritance 中处理默认值，并使用 private 访问修饰符和 getters/setters，对于编写健壮和安全的 code 至关重要。通过构造函数初始化属性，并仅通过明确定义的方法访问这些属性，开发者可以确保一个更易维护且无错误的 codebase.

主要要点：
• 当属性未被初始化时，Java 会赋予默认值.
• 使用 private 访问修饰符来保持封装性.
• getters 和 setters 提供了受控的访问及未来变更的灵活性.

行动呼吁：
在你的 Java 项目中采用这些最佳实践。测试示例 Java code，仔细复查每一步，并尝试扩展该示例以实现更多功能。及早采用这些方法论将极大地有利于你的开发过程.

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