JAVA从零开始13_包、final、权限修饰符、代码块

一、Java中的包

在Java中，包（Package）是用于组织类和接口的一种机制。它们提供了一种将相关类和接口组织在一起的方法，从而实现模块化和有效的命名空间管理。包的主要目的是避免命名冲突，同时提高代码的可读性和可维护性。

包的命名规则遵循Java的命名规范，通常以倒置的域名作为包名的前缀，例如：com.example.myproject。这样可以确保包名具有全局唯一性。

在Java源代码文件中，包声明位于文件的开头，使用关键字package。例如：

package com.example.myproject;

public class MyClass {
    // 类的实现
}

要使用其他包中的类或接口，需要在源代码文件中使用import关键字来引入。例如：

package com.example.myproject;

import java.util.ArrayList;

public class MyList {
    ArrayList<String> list = new ArrayList<>();
}

这里，我们导入了java.util包中的ArrayList类，并在MyList类中使用它。不过，对于java.lang包中的类，无需进行导入，因为它们会被自动导入到所有Java源代码文件中。

注意，包对应于文件系统上的目录结构。例如，com.example.myproject包的类应该位于名为com/example/myproject的目录中。这样可以确保Java编译器和运行时环境能够找到和加载正确的类文件。

在Java中，当你需要在当前类中使用其他包中的类或接口时，需要使用import关键字。import关键字用于在当前源代码文件中引入其他包中的类或接口，从而使这些类或接口可用于当前类。

以下是一些使用import关键字的常见场景：

1. 当你需要使用其他包中的类或接口时。例如，当你需要使用java.util.ArrayList类时，需要在源代码文件中添加import java.util.ArrayList;。
2. 当你需要使用其他包中的静态方法或静态变量时。例如，要使用java.lang.Math类中的静态方法sqrt，可以添加import static java.lang.Math.sqrt;。
3. 当你需要引入一个包中的所有类时，可以使用通配符*。例如，要引入java.util包中的所有类，可以添加import java.util.*;。
   需要注意的是，java.lang包中的类会自动导入到所有Java源代码文件中，因此无需使用import关键字导入这些类。例如，String、System和Integer等类是自动导入的。

在使用import时，尽量避免使用通配符*，因为它可能导致命名冲突。最好明确地导入所需的类，以提高代码的可读性和可维护性。

使用全类名
全类名是指包含其包名的类名。在以下情况下，可能需要使用全类名：

1. 当两个或多个不同包中的类具有相同的类名时，为避免命名冲突，需要使用全类名来明确指定所需的类。例如，你可能有两个名为User的类，一个在com.example.domain包中，另一个在com.example.dto包中。在这种情况下，你需要使用全类名com.example.domain.User或com.example.dto.User来区分它们。

2. 当你不想使用import关键字导入某个类时，可以直接使用全类名。这在某些情况下可以使代码更清晰，特别是当你在同一个源文件中使用多个不同包中的类时。

3. 当你在使用反射API时，需要提供一个类的全类名。例如，当你使用Class.forName(String className)方法时，需要传递类的全类名作为参数。

虽然在某些情况下使用全类名可能是必要的，但在实践中，通常建议使用import关键字来导入所需的类，以提高代码的可读性和可维护性。仅在需要避免命名冲突或特殊情况下使用全类名。

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二、Final关键字

final关键字是Java中的一个修饰符，它有以下特点和用途：

1. 修饰类：当一个类被声明为final时，意味着这个类不能被继承。这对于创建不可变的类（如Java中的String类和Math类）或禁止继承的类非常有用。例如：public final class MyFinalClass { }

2. 修饰方法：当一个方法被声明为final时，意味着这个方法不能在子类中被重写（覆盖）。这有助于确保方法的行为在继承层次结构中保持不变，从而提高了代码的可维护性。例如：public final void myFinalMethod() { }

3. 修饰变量：当一个变量被声明为final时，它的值只能被赋值一次，之后就不能再改变。这对于创建常量值非常有用。对于基本数据类型，final变量的值不能更改；对于引用类型，final变量的引用不能更改，但对象的内容仍然可以更改（例如，集合中的元素可以添加或删除）。例如：final int MY_CONSTANT = 42;

在实际应用中，以下场景可能会用到final关键字：

1. 创建常量：当需要创建一个不可变的常量值时，可以使用final关键字。例如，定义数学中的圆周率π：public static final double PI = 3.141592653589793;

2. 防止继承：当希望一个类不被其他类继承时，可以将其声明为final。这在设计不可变的类或希望控制继承层次结构的类时非常有用。例如，Java标准库中的String类和Math类。

3. 禁止方法重写：当希望一个方法在子类中保持不变时，可以将其声明为final。这有助于确保方法的行为在继承层次结构中不会被意外或恶意地修改。

4. 保护成员变量：当希望一个成员变量在初始化后不可更改时，可以将其声明为final。这在需要防止意外修改变量值的情况下很有用。

5. 使用匿名内部类：在匿名内部类中，对外部局部变量的访问要求这些变量是final的。这是因为匿名内部类可能在外部方法执行完毕后仍然存在，而局部变量的生命周期随着方法执行的结束而结束。为了避免出现不一致的情况，要求局部变量是final的，从而保证它们的值在匿名内部类中始终保持不变。

6. 防止意外修改：在多线程环境中，使用final修饰的变量可以防止意外修改，从而提高线程安全性。

使用final关键字时，需要注意以下几点：

1. 对于常量：使用final声明的常量在初始化后不能被修改。常量的初始化可以在声明时进行，也可以在构造函数中进行（对于实例常量）。但是必须确保在使用常量之前已经完成了初始化。

2. 对于类：使用final关键字声明的类不能被继承。这意味着其他类无法继承该类的特性和行为。因此，在设计final类时，要确保这个类具有足够的独立性，不需要被其他类继承。

3. 对于方法：使用final关键字声明的方法不能被子类重写。这意味着子类无法修改或扩展该方法的行为。在设计final方法时，要确保其逻辑足够通用，不需要在子类中进行修改。

4. 对于成员变量：使用final关键字声明的成员变量在初始化后不能被修改。这对于需要保护其值不被意外修改的变量非常有用。注意，对于引用类型的final变量，只有引用本身不能被修改，但是引用指向的对象的内部状态仍然可以被修改。

5. 对于局部变量：在匿名内部类中访问的外部局部变量必须是final的。这是为了防止在匿名内部类的生命周期中，局部变量的值被修改导致不一致的情况。

6. 初始化时机：对于final变量，要确保在构造函数（对于实例变量）、静态代码块（对于静态变量）或者声明时进行初始化。避免在其他地方进行初始化，因为这可能导致未初始化的final变量。

使用final关键字时需要遵循以下规则：

1. 常量：使用final关键字声明的常量，在初始化后不能再次赋值。常量可以在声明时进行初始化，也可以在构造函数中进行初始化（对于实例常量），或者在静态代码块中进行初始化（对于静态常量）。

2. 类：将类声明为final意味着它不能被继承。这将确保该类的行为不会被修改或扩展，因此设计final类时要确保它具有足够的独立性。

3. 方法：将方法声明为final意味着它不能在子类中被重写。因此，在设计final方法时，要确保它的逻辑足够通用，不需要在子类中进行修改。

4. 变量：将成员变量或局部变量声明为final意味着它们的值在初始化后不能被修改。对于引用类型的final变量，只有引用本身不能被修改，但是引用指向的对象的内部状态仍然可以被修改。

以下是一些使用final关键字时的注意事项：

1. 对于final变量，要确保在构造函数（对于实例变量）、静态代码块（对于静态变量）或者声明时进行初始化。避免在其他地方进行初始化，因为这可能导致未初始化的final变量。

2. 在匿名内部类中访问的外部局部变量必须是final的。这是为了防止在匿名内部类的生命周期中，局部变量的值被修改导致不一致的情况。

3. 使用final关键字可以提高代码的安全性和可维护性。当你希望某个变量、方法或类不被修改时，可以考虑使用final关键字。

常量
在Java中常量的命名规则是使用全大写字母，并使用下划线(_)分隔单词。这种命名规则是一种编程约定，可以帮助其他程序员更容易地识别一个变量是常量。

例如：

public static final int MAX_SPEED = 120;
public static final String API_KEY = "your_api_key_here";
public static final double PI = 3.14159265359;

这些命名规则并不是强制性的，但遵循这些规则可以提高代码的可读性和一致性。

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三、权限修饰符

Java中有四种访问权限修饰符，它们分别是：

1. public：表示该成员（类、方法、变量等）可以在任何地方被访问。没有访问限制。

2. protected：表示该成员只能在同一个包（package）内以及子类中访问。它提供了一定程度的封装，同时允许子类访问。

3. (default)：如果没有显式地使用任何访问修饰符，那么默认为包级访问权限。这意味着该成员只能在同一个包（package）内访问。

4. private：表示该成员只能在声明它的类内部访问。它提供了最高级别的封装，外部无法访问。

权限范围从大到小依次为：public > protected > (default) > private。根据需要选择合适的访问权限修饰符，有助于提高代码的封装性和安全性。

在实际开发中，不同的访问权限修饰符应用于不同的场景，以满足封装和安全性的需求。以下是它们的一些典型使用场景和相对使用频率：

1. public：通常用于类的定义、接口定义、公共方法和公共常量。在框架或库中，这些成员需要被外部代码访问和使用。在实际开发中，public修饰符的使用频率相对较高。

2. protected：主要用于父类与子类之间的继承关系，允许子类访问和重写父类中的方法或变量。这有助于在子类中重用和扩展父类的功能。在实际开发中，protected修饰符的使用频率较低。

3. (default)：通常用于同一个包内的类之间的协作。这些类之间有一定的关联，需要共享某些方法或变量，但不希望暴露给包外的代码。在实际开发中，default修饰符的使用频率较低。

4. private：主要用于类的内部实现，包括私有方法、私有变量和私有构造函数。这些成员仅在类的内部使用，外部代码无法访问。这有助于保护类的内部实现，提高封装性。在实际开发中，private修饰符的使用频率非常高。

总的来说，在实际开发中，public和private修饰符的使用频率最高，因为它们分别用于定义公共接口和隐藏内部实现。而protected和default修饰符的使用频率较低，它们主要用于特定的继承和包级访问场景。

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四、代码块

代码块是一组在一对花括号（{}）中的Java代码片段。代码块可以用于组织和限定代码的执行范围，它可以在不同的上下文和使用场景中起作用。以下是一些常见的代码块类型和它们的使用场景：

1. 普通代码块：在方法体内部定义的代码块，用于限定局部变量的作用范围，提高代码的可读性和维护性。例如：

public void exampleMethod() {
    {
        int x = 10;
        System.out.println("x in inner block: " + x);
    }
    // x is not accessible here
}

2. 静态代码块：使用static关键字定义的代码块，用于初始化静态变量和执行仅需执行一次的静态操作。静态代码块在类加载时自动执行，且仅执行一次。例如：

public class Example {
    static {
        System.out.println("Static block executed");
    }
}

3. 实例代码块：没有static关键字的代码块，用于在创建类的实例时执行一些操作。实例代码块在每个实例创建时执行，且在构造方法之前执行。例如：

public class Example {
    {
        System.out.println("Instance block executed");
    }

    public Example() {
        System.out.println("Constructor executed");
    }
}

4. 同步代码块：使用synchronized关键字定义的代码块，用于实现多线程环境下的同步机制，确保同一时刻只有一个线程可以访问特定资源。例如：

public class Example {
    private Object lock = new Object();

    public void synchronizedMethod() {
        synchronized (lock) {
            // critical section
        }
    }
}

代码块的主要作用是组织和限定代码的执行范围，提高代码的可读性、可维护性和安全性。不同类型的代码块适用于不同的场景，如静态初始化、实例初始化、同步控制等。

在实际开发中，普通代码块（方法内的代码块）使用最多，因为它们在方法内组织代码，限定局部变量的作用范围，提高代码的可读性和可维护性。在编写方法时，开发者经常需要用普通代码块来对逻辑进行分组和组织，以便更好地理解和维护代码。

其他类型的代码块（静态代码块、实例代码块、同步代码块）在特定场景中也有一定的使用频率，但相对于普通代码块，使用的次数要少一些。这些代码块通常针对特定的需求（如静态初始化、实例初始化、线程同步等），在需要时才会使用。

各种类型的代码块在不同场景中有各自的应用。下面是它们的应用场景：

1. 普通代码块（方法内的代码块）：

   在方法内对代码进行分组和组织，提高代码的可读性和可维护性。
   控制局部变量的作用范围，减少潜在的错误和资源浪费。

2. 静态代码块：

   对静态成员变量进行初始化，这些变量在类加载时只执行一次初始化。
   用于在类加载时执行一些只需要执行一次的操作，如注册驱动、加载配置文件等。

3. 实例代码块：

   对实例成员变量进行初始化，这些变量在每个对象创建时都会执行一次初始化。
   在创建对象时执行一些通用的操作，如数据校验或初始化其他实例资源。

4. 同步代码块：

   用于多线程环境中，保护临界区资源，防止多个线程同时访问可能导致数据不一致或其他问题。
   在需要同步访问的代码段前后加上同步代码块，确保同一时间只有一个线程可以执行该段代码。

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