C#：封装（encapsulated)

原创于 2025-04-02 16:23:36 发布

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第一性原理：什么是封装？

从最基础的角度看，封装其实是人类生活中一种很常见的想法——把相关的东西放在一起，保护它们不受外界干扰，同时只暴露我们希望别人知道或使用的部分。想象你有一个抽屉，里面放着你的私人物品。你不会让每个人都能随便打开抽屉乱翻，而是只在需要的时候自己拿东西，或者告诉别人“这个抽屉里有什么，你可以问我，但我不会让你直接动它”。封装在编程里也是类似的道理。

在C#（或者其他面向对象编程语言）中，封装是一种设计思想和实践，它的核心目标是：

隐藏细节：把代码的内部实现细节隐藏起来，只对外暴露必要的接口或方法。
保护数据：防止外部随意修改或访问数据，确保数据安全和一致性。
提高代码的可维护性：让代码结构更清晰，修改内部逻辑时不会影响到外部的使用。

在C#中，封装就是把类的内部数据（比如变量）和行为（比如方法）包装成一个“黑盒子”。外部世界（其他代码或程序）只能通过你提供的“接口”来与之交互，而不能直接乱动里面的东西。

C#中封装的具体实现

在C#里，封装主要通过以下几种方式实现：

1. 使用访问修饰符（Access Modifiers）

C#提供了几种访问修饰符来控制谁能访问类的成员（字段、方法、属性等）。最常用的有：

public：公开的，任何人都能访问。比如咖啡机的“按下按钮”功能是公开的，你可以直接用。
private：私有的，只有类内部能访问。比如咖啡机的内部电路设计是私密的，外人看不到也碰不到。
protected：保护的，只有类本身和它的子类能访问。
internal：仅限于同一个程序集（项目）内部能访问。

public class Person
{
    // 私有的字段（隐藏细节）
    private string _name; // 名字是私有的，外界不能直接修改

    // 公开的属性（提供接口）
    public string Name 
    { 
        get { return _name; } // 读取名字
        set { _name = value; } // 设置名字，但可以加限制
    }

    // 公开的方法（提供功能）
    public void SayHello()
    {
        Console.WriteLine($"Hello, my name is {_name}");
    }
}

_name 是私有的，外界不能直接访问或修改。

Name 属性是公开的，但它控制了如何读取和设置 _name，比如你可以加一些校验（比如名字不能为空）。

SayHello 是公开的方法，别人可以用它来让 Person 对象打招呼。

注意：

对私有和公共字段使用不同的大小写。 我们使用camelCase形式表示私有字段，而用PascalCase形式表示公共字段。PascalCase是指变量名中每个单词的变量名中每个单词的首字母大小。camelCase与PascalCase类似，只不过第一个首字母是小写。这称为camelCase是因为它让大写的字母看起来就像一个骆驼的“驼峰”。

为公共和私有字段使用不同的大小写是很多程序员遵循的一个约定。如果你为字段、属性、变量和方法选择名字时使用一致的大小写，你的代码会更易读。

2. 属性（Properties）

属性是C#中封装的重要工具。它就像是一个“门卫”，控制谁可以进出你的数据。你可以设置规则，比如：

只读（只提供 get，不提供 set）。
只写（只提供 set，不提供 get）。
在设置数据时进行验证（比如确保年龄不能是负数）。

例子：

public class Student
{
    private int _age; // 私有的年龄字段

    public int Age
    {
        get { return _age; }
        set 
        { 
            if (value < 0)
            {
                throw new Exception("年龄不能是负数！");
            }
            _age = value; 
        }
    }
}

这里，Age 属性封装了 _age 字段。如果有人试图设置一个负数的年龄，程序会报错，这样就保护了数据的合理性。