什么是封装？它如何实际隐藏数据？

Question

搜索出一个简单的定义：“数据隐藏”。

但是，请考虑以下两个例子：

1) 第一个例子：

Class Employee
{
    public int age;
}

第二个例子：

Class Employee
{
    private int age;

    public int getAge(){return age;}
}

问题： 在上面指定的两个示例中，都没有数据隐藏，因为年龄要么被他人修改，要么被他人查看。数据隐藏在哪里？封装如何帮助上述示例？

- Anil Purswani

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你有没有读过维基百科的文章：http://en.wikipedia.org/wiki/Encapsulation_(object-oriented_programming)？ - David Heffernan

@Reno，封装并不仅仅意味着保护数据不被修改。如果我添加了另一个setter方法...根据你的解释，这意味着封装意味着类的只读属性...这是不正确的...我确定... - Anil Purswani

另请参阅：Jon Skeet的为什么属性很重要 - Cody Gray

Answer 1

存在数据隐藏。第二个例子隐藏了值的存储方式。此外，第二个例子使得类外代码只能读取值而无法进行修改。通过使用私有字段，并通过方法或属性来公开它们，您可以立即获得一些优点，其中一些包括：

• 访问控制粒度；您可以选择将值公开为只读、读写或仅写。
• 在存储值之前验证输入的可能性
• 添加日志记录或其他审计机制的可能性

请注意，封装不仅仅是关于访问控制。封装的主要用途是从调用代码中隐藏实现细节。当调用代码想要检索一个值时，它不应依赖于该值的来源。在内部，类可以在字段中存储该值或从某些外部资源（如文件或数据库）中检索该值。也许这个值根本没有被存储，而是动态计算的。对于调用代码而言，这些都不应该有所影响。

当您通过方法或属性公开值时，您就屏蔽了调用代码对这些细节的感知。这也为您提供了更改实现的可能性，而不会影响调用代码。

- Fredrik Mörk

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这是否意味着将设置器方法添加到属性会破坏封装性？ - Anil Purswani

@anil：完全不是的。封装是关于隐藏实现细节的。通过将字段设置为私有，并通过方法暴露，您可以封装内部实现细节。该值可以存储在字段中，在磁盘上的文件中，在数据库中，可以实时计算等等。调用代码不知道（也不应该知道）这些细节。这就是封装。 - Fredrik Mörk

我猜隐藏实现细节是与抽象化有关，而不是封装。现在听起来好像两个不同的名称被用于相同的术语。请看这个链接：http://en.wikipedia.org/wiki/Abstraction_%28computer_science%29 - Anil Purswani

@anil：我认为封装是一种抽象形式。这也得到了你链接的文本的支持：“封装术语指的是隐藏状态细节”（在段落面向对象编程中的抽象中）。 - Fredrik Mörk

Answer 2

封装将“某物做什么”和“它如何实现”这两个概念分开。

封装是面向对象编程中非常重要的概念。它隐藏了应用程序中其他模块的数据。在您的示例2中，正如您所看到的，您只能获取年龄，并且只能使用getter方法设置私有成员的值，但是不能在类外部设置该值。这就是封装的优点。

- Shankar Raju

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多态性是如何加入这个派对的？ - GregC

@GregC，哎呀！我想说的是封装。谢谢你指出来 :) - Shankar Raju

Answer 3

考虑这个变体：

class Employee
{
    private int _age;

    public string Age
    {
        get { return _age.ToString(); }
    }
}

在您的示例中，内部和外部使用整数，这会令人困惑。(类似于用2 * 2 = 4来解释乘法，却忘记了2 + 2 = 4)

- Emond

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@UGEEN，Erno，内外使用相同的数据类型不会产生任何混淆。将其转换为字符串听起来很奇怪，因为客户端可能需要它作为整数。那么有没有真正的理由将其转换为字符串？此外，这如何帮助封装？ - Anil Purswani

类型转换成字符串仅是为了展示在外部，类型可以与内部非常不同。当客户端需要将其作为整数时，Age属性应该是该类型。该示例仅用于展示属性获取封装（或可以封装）内部数据格式。 - Emond

Answer 4

封装就是简单的数据隐藏。

让我们看看封装是如何发生的。假设您创建了一个Employee类并包括两个实例变量：name和salary。您没有将它们设置为私有的。现在，如果程序中的另一个类创建一个Employee类的对象，它就可以轻松地访问这两个变量。因此，我们希望将这两个或工资信息隐藏起来，以防止外部类访问。

如果我们想要隐藏工资，我们可以将工资声明为private变量。现在，即使另一个类创建一个对象并尝试像以前那样访问工资，它也不起作用。因为它是一个只能被Employee类访问的私有字段。现在我们已经隐藏了我们的数据。

但是假设我们需要一个人输入每个员工的工资细节。更明确一点，这个输入数据的人有3种类型的数据要输入woked_hours, OT and leaves（Emplyee类有三个变量），我们希望这个人输入这些详情，但我们不希望他知道工资计算是如何完成的。它是根据Employee类内部的数学方程完成的。

所以他无法计算和输入工资。但是我们让他看到最终的工资。于是我们在员工类里创建了一个方法来获取工资的值。它是：

public int getSalary()
{
   return salary;
} 

他知道有两种方法可以访问这些隐藏字段，即“设置方法”和“获取方法”。因此，他调用了“get方法”，是的，他可以看到“薪资”信息。因为我们已经创建了“getMethod”来返回薪资。现在他尝试使用“set方法”输入新的薪资金额以更改当前的薪资值。所以他调用了“e.setSalary(1000);”但是它会出现错误。为什么？因为在员工类中没有编写该方法。

   public void setSalary(int newSalary)
   {
   salary=newSalary;
   }

我们故意没有编写那段代码，因为我们不希望他立即设置薪资。所以我们隐藏了一些信息，但仍然让他可以访问一些信息。我们给他只读权限。但是对于薪资，我们没有给他写入权限。

所以，现在封装的作用就体现出来了。

同样的方式，他被允许设置这些字段工作时间、加班和请假。对于这些字段，我们只给了他写入权限。因此，我们故意没有编写getter方法。如果你编写了getter和setter，你就允许他进行读/写访问。

无论是设置还是获取，字段都是私有的，数据已经隐藏。但是通过getter和setter仍然可以访问。

- SMK

Answer 5

假设我像这样使用你的代码：

Employee employee = new Employee();
int age = employee.getAge();
// Do something with age

在这里，除非我查看您的源代码，否则我完全不知道Employee如何计算其年龄。 我所知道的是，getAge()可能看起来像这样：

public int getAge() {
    return new java.util.Random().nextInt( 100 );
}

或许还有更复杂的情况，我不确定。

所以在你的第二个例子中，getAge() 只返回一个私有成员变量的事实对我来说是完全隐藏的。

- Matt Dunn

Answer 6

在您的第一个示例中，变量age被设置为公共变量。这意味着当声明Employee类型的对象时，任何人都可以修改成员age。

但是，在您的第二个示例中，变量age实际上是私有的，只能从Employee类内部进行修改。这就是数据隐藏的情况。

在面向对象编程中，封装是指一个对象由另一个对象组成。这与继承相反，后者是指一个对象可以扩展已经存在的类。

- sosc

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正如我已经在其他回答中评论的那样，您的意思是只有一个setter会破坏封装性。您是否意味着只读属性可以实现封装性。我确定不是这样。因为每个人都是基于第二种方法进行回应的，但是如果添加一个简单的setter方法呢？ - Anil Purswani

Answer 7

封装不仅仅是数据隐藏。封装允许您将与实体相关的所有数据和功能与该实体一起保留。这些数据的可见性级别是一个相关但不完全相同的概念。例如，Employee对象携带所有员工数据和功能（方法）。请注意，这不是强制执行，而是由面向对象语言启用。

如果您出生在面向对象时代，这可能听起来很自然，但这是从函数式编程到支持此范例的语言中进行的重大飞跃，无论是在概念（设计）上还是在语言上。

引用维基百科article：

在编程语言中，封装用于指称两个相关但不同的概念之一，有时也指它们的组合：

• 一种限制访问对象某些组件的语言机制。
• 一种语言结构，便于将数据与操作该数据的方法（或其他函数）捆绑在一起。

- davka