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我们总是说，如果我们简单地定义变量private并定义 getter setter 来访问这些变量，那么数据将被封装。我的问题是，如果我们可以通过 getter 和 setter 访问变量（数据），为什么数据是隐藏的或安全的？

我用谷歌搜索了很多解释，但我什么也没找到。每个人都在他们的博客和帖子中说这是一种数据隐藏技术，但尚未解释/详细说明。

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封装不仅仅是为类定义访问器和修改器方法。它是面向对象编程的一个更广泛的概念，包括最小化类之间的相互依赖关系，它通常通过信息隐藏来实现。

封装的美妙之处在于改变事物而不影响其用户的力量。

在像 Java 这样的面向对象编程语言中，您可以通过使用可访问性修饰符（public、protected、private，加上没有暗示包私有的修饰符）隐藏细节来实现封装。通过这些级别的可访问性，您可以控制封装级别，级别限制越少，更改发生时的成本就越高，并且类与其他依赖类（即用户类和子类）的耦合度越高。

因此，目标不是隐藏数据本身，而是如何操作这些数据的实现细节。

这个想法是提供一个公共接口，您可以通过该接口访问这些数据。您可以稍后更改数据的内部表示，而不会损害类的公共接口。相反，通过暴露数据本身，您损害了封装性，因此损害了在不影响其用户的情况下改变您处理数据的方式的能力。您创建对数据本身的依赖，而不是对类的公共接口。当“改变”最终找到你时，你会为麻烦调制一杯完美的鸡尾酒。

您可能想要封装对字段的访问有几个原因。Joshua Bloch 在他的《Effective Java 》一书中的第 14 条：最小化类和成员的可访问性中提到了几个令人信服的原因，我在此引用：

  • 您可以限制可以存储在字段中的值（即性别必须是 F 或 M）。
  • 您可以在修改字段时执行操作（触发事件、验证等）。
  • 您可以通过同步方法来提供线程安全。
  • 您可以切换到新的数据表示（即计算字段、不同的数据类型）

然而，封装不仅仅是隐藏字段。在 Java 中，您可以隐藏整个类，从而隐藏整个 API 的实现细节。例如，在方法中思考Arrays.asList()。它返回一个List实现，但你不关心哪个实现，只要它满足List接口，对吧？将来可以更改实现而不影响该方法的用户。

封装之美

现在，在我看来，要理解封装，首先必须理解抽象。

例如，考虑汽车概念的抽象级别。汽车的内部实现很复杂。它们有几个子系统，如传动系统、制动系统、燃油系统等。

然而，我们已经简化了它的抽象，我们通过它们抽象的公共接口与世界上所有的汽车进行交互。我们知道所有的汽车都有一个方向盘，通过它我们可以控制方向，它们有一个踏板，当你按下它时，你可以加速汽车并控制速度，还有一个当你按下它时，它就会停下来，你有一个档位可以让您控制前进或后退的棍子。这些特性构成了汽车抽象的公共接口。早上你可以开一辆轿车，然后下车，下午开一辆 SUV，就好像它是同一件事一样。

然而，我们中很少有人知道所有这些功能是如何在后台实现的。想想汽车没有液压方向系统的时代。有一天，汽车制造商发明了它，他们决定从那时起将其放入汽车中。尽管如此，这并没有改变用户与他们交互的方式。最多，用户体验到使用定向系统的改进。像这样的改变是可能的，因为汽车的内部实现是封装的。可以在不影响其公共接口的情况下安全地进行更改。

现在，想想汽车制造商决定把油箱盖放在汽车下面，而不是放在汽车的一侧。你去买一辆这样的新车，当你用完油时，你去加油站，却找不到油箱盖。突然你意识到它在汽车下方，但你无法用气泵软管到达它。现在，我们已经破坏了公共接口契约，因此，整个世界都崩溃了，它分崩离析，因为事情没有按照预期的方式工作。像这样的改变将花费数百万美元。我们需要更换世界上所有的气泵。当我们打破封装时，我们必须付出代价。

因此，如您所见，封装的目标是最大限度地减少相互依赖并促进变化。您可以通过最小化实现细节的暴露来最大化封装。类的状态只能通过其公共接口访问。

我真的建议您阅读 Alan Snyder 的一篇名为Encapsulation and Inheritance in Object-Oriented Programming Languages的论文。此链接指向 ACM 上的原始论文，但我很确定您可以通过 Google 找到 PDF 副本。

于 2012-08-15T13:48:21.993 回答
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我理解您的问题的方式是，尽管我们将变量声明为private，因为可以使用 getter 和 setter 访问这些变量，但它们不是私有的。因此，这样做的意义是什么？

好吧，当使用 getter 和 setter 时，您可以限制对private变量的访问。

IE，

private int x;

public int getInt(String password){
 if(password.equals("RealPassword")){
   return x;
  }
}

对于二传手也是如此。

于 2012-08-15T09:25:42.933 回答
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数据是安全的，因为您可以在 getter / setter 中执行其他逻辑，并且无法更改变量的值。想象一下，您的代码不适用于 null 变量，因此在您的 setter 中，您可以检查 null 值并分配一个默认值，即 != null。因此，无论是否有人尝试将您的变量设置为 null，您的代码仍然有效。

于 2012-08-15T09:20:16.870 回答
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我的问题是，如果我们可以通过 getter 和 setter 访问变量（数据），为什么数据是隐藏的或安全的？

您可以将逻辑封装在 getter/setter 下。例如，

public void setAge(int age) {
    if (age < 0) {
        this.age = 0;
    }
    else {
        this.age = age;
    }
}
于 2012-08-15T09:17:52.893 回答
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继续 Jigar 的回答：有几件事需要封装。

  1. 合同管理：如果你成功了public，你实际上是在让任何人将其更改为他们想要的任何东西。您无法通过添加约束来保护它。您的 setter 可以确保以适当的方式修改数据。

  2. 可变性：你不必总是有一个 setter。如果您想在对象的生命周期内保持不可变的属性。您只需将其设为私有并且没有设置器。它可能会通过构造函数设置。然后你的 getter 将只返回属性（如果它是不可变的）或属性的副本（如果属性是可变的）。

于 2012-08-15T09:24:59.547 回答
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一般来说，getter 和 setter 对字段的封装为更改留下了更大的灵活性。

如果直接访问字段，您将陷入“愚蠢的字段”。字段只能写入和读取。访问字段时不能做任何其他事情。

使用方法时，您可以在设置/读取值时做任何您想做的事情。正如 markus 和 Jigar 所提到的，验证是可能的。此外，您可以决定某天该值是从另一个值派生的，或者如果该值发生更改，则必须执行某些操作。

数据是如何隐藏或安全的

通过使用 getter 和 setter，数据既不隐藏也不安全。它只是为您提供了使其安全的可能性。隐藏的是实现而不是数据。

于 2012-08-15T09:47:39.747 回答
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如果存在访问器和/或突变器，数据验证是您关于封装如何提供安全性的问题的主要答案。其他人使用具有故障安全功能以在 mutator 中设置默认值的示例提到了这一点。你回答说你更喜欢抛出异常，这很好，但是当你去使用它时识别你有坏数据并不会改变你有坏数据的事实。因此，在修改数据之前捕获异常不是最好的吗，即在 mutator 中进行处理？这样，除非 mutator 验证它是有效的，否则实际数据永远不会被修改，因此在出现错误数据的情况下会保留原始数据。

我自己还只是一个学生，但是我和你第一次遇到封装时的情况一样，所以我花了一些时间弄清楚。

于 2013-06-06T06:11:04.693 回答
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我喜欢考虑线程时的解释。如果您公开了您的字段，您的实例如何知道某个线程何时更改了它的一个字段？

做到这一点的唯一方法是封装，或者更简单的 put 为该字段提供 getter 和 setter，因此您始终知道并可以检查/响应字段更新，例如。

于 2012-08-15T09:22:04.433 回答
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封装使代码更容易被其他人重用。使用封装的另一个关键原因是接口不能声明字段，但它们可以声明方法，方法可以引用一个字段！

方法在开头用动词正确命名。如：getName()、setName()、isDying()。哪位能帮忙看代码！

于 2015-07-25T07:05:57.233 回答