类的抽象和封装

学习《java语言程序设计》的记录

类抽象（class abstraction）是将类的实现和使用分离。类的创建者提供类的描述，让使用者明白如何才能使用类。此类外可以访问的全部方法和数据域，以及期望这些成员如何行动的描述，合称为类的合约(class’s contract)。下图展示 类的使用者不需要知道类是如何实现的。
实现的细节经过封装，对用户隐藏起来，这称为类的封装(class encapsulation)。例如可以创建一个Circle对象，并且可以在不知道面积是如何计算出来的情况下，求出这个圆的面积。

类的抽象和封装是一个问题的两个方面。现实生活中的许多例子都可以说明类抽象的概念。例如：考虑建立一个计算机系统。个人 计算机有很多组件—–CPU、内存、磁盘、主板和风扇等。每个组件都可以看做是一个有属性和方法的对象。要使各个组件一起工作，只需要知道每个部件是怎么用的，以及如何与其他部件进行交互的。无需了解这些组件内部是如何工作的。内部功能的实现被封装起来，对你是隐藏的。所以，你可以组装一台计算机，而不需要了解每个组件是如何实现功能的。
对计算机系统的模拟准确地反应了面向对象方法。每个部件可以看成组件类的对象。例如：你可能已经建立了一个类，模拟用在计算机上的各种类型的风扇，它具有风扇尺寸和速度等属性，还有像开始和停止这样的方法。一个具体的风扇就是该类具有特定属性值的实例。
将得到一笔贷款作为另一个例子。一笔具体的贷款可以看做贷款类Loan的一个对象，利率、贷款额以及还贷时间都是它的数据属性， 计算每月偿还金额和总偿还金额是它的方法。 当你购买一辆汽车时，就用贷款利率、贷款额和还贷时间实例化这个类、创建一个贷款对象。然后，就可以使用这些方法计算贷款的月偿还额和总偿还额。作为一个贷款类Loan的用户，是不需要知道这些方法是如何实现的。
用户可以在不知道如何实现的情况下使用类。假设Loan类是可用的。我们从编写一个使用Loan类的测试类开始

import java.util.Scanner;public class TestLoanClass {    public static void main(String[] args) {        Scanner  input = new Scanner(System.in);        //Enter yearly interest rate        System.out.println("Enter yearly interest rate,for example,8.25:");        double annualInterestRate = input.nextDouble();        //Enter number of years        System.out.println("Enter number of years as an integer");        int numberOfYears = input.nextInt();        //Enter loan amount        System.out.println("Enter loan amount,for example,120000.95:");        double loanAmount = input.nextDouble();        //Create a Loan object        Loan loan = new Loan(annualInterestRate,numberOfYears, loanAmount);        //Display loan date,monthly payment,and total payment        System.out.println("The loan was created on %s\n" +         "The monthly payment is %.2f\nThe total payment is %.2f\n",        loan.getLoanDate().toStirng,loan.getMonthlyPayment(),loan.getTotalPayment());    }}

main方法读取利率、还贷时间(以年为单位)、贷款总额；创建一个Loan对象；然后使用Loan类中的实例方法获取月偿还额(第29行)和总偿还额(第30行)
Loan类的实现如下所示

class Loan{    private double annualInterestRate;    private int numberOfYears;    private double loanAmount;    private Date loanDate;/** Default constructor  */    public Loan() {        this(2.5,1,1000);    }    /** Construct a loan with specified annual interest rate,     * number of years,and loan amount     */    public Loan(double annualInterestRate, int numberOfYears, double loanAmount){        this.annualInterestRate = annualInterestRate;        this.numberOfYears = numberOfYears;        this.loanAmount = loanAmount;        loanDate = new Date();    }    /**return annualInterestRate*/    public double getAnnualInterestRate() {          return annualInterestRate;        }    /** Set a new annualInterestRate */    public void setAnnualInterestRate(double annualInterestRate) {        this.annualInterestRate = annualInterestRate;    }    /**return numberOfYears*/    public int getNumberOfYears() {        return numberOfYears;    }    /** Set a new annualInterestRate*/    public void setNumberOfYears(int numberOfYears) {        this.numberOfYears =numberOfYears ;    }    /** Return numberOfYears*/    public double getLoanAmount() {         return loanAmount;    }    /** Set a new loanAmount */    public void setLoanAmount(double loanAmount) {        this.loanAmount = loanAmount;    }    /** Find monthly payment */    public double getMonthlyPayment() {        double monthlyInterestRate = annualInterestRate / 1200;        double monthlyPayment = loanAmount * monthlyInterestRate / (1-                (Math.pow(1/(1+monthlyInterestRate), numberOfYears*12)));        return monthlyPayment;    }    /** Find total payment */    public double getTotalPayment() {        double totalPayment = getMonthlyPayment() * numberOfYears *12;        return totalPayment;    }    /** Return loan date */    public Date getLoanDate() {        return loanDate;    }}

从类的开发者的角度来看，设计类是为了让很多不同的用户所使用。 为了在更大的应用范围内使用类，类应该通过构造方法、属性和方法提供不同方式的定制。
Loan类包含两个构造方法，四个get方法、三个set方法，以及求月偿还额和总偿还额的方法。可以通过使用无参构造方法或者带三个参数： 年利率、年数和贷款额的构造方法来构造一个Loan对象。当创建一个贷款对象时，它的数据存储在loanDate域中。getLoanDate方法返回日期。三个get方法：getAnnualInterest、getNumberOfYears、getLoanAmount分别返回年利率、还款时间以及贷款总额。这个类的所有数据属性和方法都被绑定到Loan类的某个特定实例。它们都是实例变量或方法。
Loan类的UML图如图所示。学习应该从编写使用Loan类的测试程序开始，
它演示开发类和实用类是两个不同的任务。
它能使你跳过某个类的复杂实现，而不干扰整个类的顺序。
如果你通过使用它熟悉了类，那么你更容易学会如何实现一个类。