3.1　類與對象

第2章介紹了基本數據類型的使用，這些類型可以處理整數、浮點數、字符和布爾類型的數據。而類（class）則是一種更加復雜的數據類型，它主要包括兩種成員，即字段（field）和方法（method）。其中，字段用來存儲數據，方法則定義數據的一系列操作。

在Java中，定義類需要使用class關鍵字。下面通過項目資源管理器中的“源包”右鍵菜單“新建”→“Java類”項添加一個新的類，如圖3-1所示。

本例中，將新建的類命名為CAuto。然后，修改CAuto.java文件的內容，如下所示。

圖3-1　添加Java類

代碼中，CAuto類定義了兩個字段和一個方法，分別是：

□　model字段，表示車的型號，定義為String類型，默認為空字符串。

□　doors字段，表示車門數量，定義為int類型，默認為4。

□　moveTo()方法，用于顯示車的移動信息。

String是什么？它也是一個類，這里暫時當作簡單的字符串類型使用就可以了。字符串又是什么？可以把它視為文本內容，還要使用一對雙引號定義。

代碼中使用了String.format()方法，它的功能是將各種類型的數據組合為字符串形式，先照樣子敲代碼就可以了，第6章會詳細討論字符串的應用。

回到CAuto類，應該如何使用它呢？首先，CAuto是一個類型，可以定義此類型的“變量”，也就是CAuto類的實例（instance）。下面的代碼定義了CAuto類型的變量auto。

    CAuto auto;

這里，auto稱為CAuto類的一個實例，或者CAuto類型的對象，可以簡稱為auto對象。不過，auto對象暫時還不能使用，因為它還沒有實例化，其值默認為null。

實例化一個對象時，需要使用new關鍵字，如下面的代碼所示。

    CAuto auto = new CAuto();

接下來，就可以使用auto對象了，如下面的代碼所示。

    public static void main(String[] args) {
    CAuto auto = new CAuto();
    auto.model = "X9";
    auto.moveTo(10, 99);
    }

代碼中，通過圓點運算符（.）調用對象的字段和方法，首先將model字段的值設置為X9，然后調用moveTo()方法。執行代碼，可以看到如圖3-2所示的結果。

此外，注意，main()是程序的入口方法，它定義在應用的主類中。

圖3-2　使用CAuto類的實例

3.1.1　構造函數與對象釋放

再看一下auto對象的實例化代碼。

    CAuto auto = new CAuto();

代碼中的CAuto()是方法嗎？好像是，不過，這可不是一般的方法，而是在調用CAuto類的構造函數，但并沒有定義這個構造函數。

實際上，如果沒有在類中沒有定義構造函數，則會包含一個空的構造函數。當然，也可以自己創建構造函數。下面的代碼在CAuto類中添加一個構造函數。

構造函數雖然看上去和方法差不多，但它的名稱與類名相同，而且不需要定義返回值類型，如moveTo()方法中關于void關鍵字的部分。關于返回值的更多內容，3.2節會詳細討論。

實際開發中，一個類還可以有多個構造函數，只要它們的參數設置能夠有效區分就可以。下面的代碼在CAuto類中創建三個構造函數。

細心的讀者可能會發現一些小問題，例如，這三個構造函數之間并沒有什么聯系，而且在兩個構造函數中出現了重復的代碼。這也許不是什么大問題，但還有機會改進代碼。下面的代碼就是CAuto.java文件修改后的全部代碼。

第一個構造函數中使用了兩個參數，分別指定model和doors字段的值。重點在接下來的兩個構造函數中，首先看下面的版本。

    public CAuto(String m){
    this(m, 4);
    }

當看到this關鍵字時，應該想到當前實例（對象），而這里就是在調用CAuto(String m, int doors)構造函數，其中將車門數設置為4。最后構造函數就比較好理解了，它調用CAuto(String m)版本的構造函數。

實際上，這三個構造函數組成一個構造函數鏈，通過這種方法可以減少重復代碼，提高代碼維護效率。

下面的代碼分別使用這三個構造函數創建對象。

    public static void main(String[] args) {
        CAuto auto1 = new CAuto();
        CAuto auto2 = new CAuto("X9");
        CAuto auto3 = new CAuto("XX", 2);
        System.out.println(auto3.doors);
    }

圖3-3　調用不同的構造函數

代碼執行結果如圖3-3所示。

通過構造函數，可以進行對象的初始化操作，那么，當對象不再使用時應該怎么做呢？實際上，Java運行環境可以自動回收不再使用的對象，大多情況下并不需要開發者編寫代碼進行處理。不過，當對象中使用了一些外部資源時，就應該保證這些資源能夠正確地關閉，例如，打開文件并進行讀寫操作后，就應該及時關閉文件。

3.1.2　getter()和setter()方法

這里并不是要創建名為getter()和setter()的方法，而是通過這兩種方法控制字段數據的讀取和設置操作。

還以CAuto類為例，看一下doors字段的使用，如下面的代碼所示。

    CAuto auto = new CAuto("X9");
    auto.doors = -2;
    System.out.println(auto.doors);

本例中的車門數量設置為-2，難道是在平行宇宙中？還是回到現實世界中，要控制車門數量的設置操作。

對于這樣的問題，可以使用getter()和setter()方法來解決。首先，將字段設置為私有的（private），這樣就不能在類的外部訪問它。然后，使用setXXX()方法設置字段數據，使用getXXX()方法返回字段數據。

下面的代碼展示在CAuto類中修改doors字段的方式。

代碼中所做的修改包括以下幾個。

□　將doors字段的public修飾符更改為private，稍后會討論這兩個修飾符的區別。

□　添加setDoors()方法來設置車門數量，其中，當指定的數據在2到5之間時，就修改doors字段的值，否則使用默認的4門。

□　添加getDoors()方法來獲取車門數量，其中使用return語句返回doors字段的值即可。

□　構造函數中，對于車門數量的設置，改用setDoors()方法來實現。

下面的代碼測試與車門數量相關的操作。

    public static void main(String[] args) {
        CAuto auto = new CAuto("X9", 6);
        System.out.println(auto.getDoors());
        auto.setDoors(2);
        System.out.println(auto.getDoors());
    }

圖3-4　使用setter和getter方法

代碼執行結果如圖3-4所示。

示例中，首先使用構造函數設置車門數量為6，可以看到，實際上doors設置為4。當使用setDoors()方法設置車門數量為2時，doors字段的值才會正確設置。

實際應用中，可以通過setter()方法控制數據的正確性，設置的數據有問題時，可以使用一個默認值，如前面的示例中那樣。當然，如果數據無效，也可以拋出一個異常（Exception），讓對象的使用者來處理，第5章會討論異常處理的相關內容。

此外，如果一些數據不需要在類的外部設置，只允許讀取，可以只定義getter()方法。

3.1.3　靜態成員與靜態初始化

前面，在CAuto類中創建的字段和方法，都必須使用CAuto類的實例（對象）來訪問，它們稱為類的實例成員。開發中，使用static關鍵字，還可以將成員定義為靜態成員，靜態成員可以使用類的名稱直接訪問。

下面的代碼（CAutoFactory.java文件）創建了一個汽車工廠類。

在CAutoFactory類中，定義了三個靜態成員，分別如下所示。

□　counter字段，生產計數器，表示工廠生產了多少汽車，它定義為私有的，只能在類的內部自動處理。

□　getCounter()方法，以只讀方式返回生產計數器的值。

□　createSuv()方法，用于創建SUV車型。

下面的代碼測試CAutoFactory類的使用。

    public static void main(String[] args) {
        CAuto suv1 = CAutoFactory.createSuv();
        CAuto suv2 = CAutoFactory.createSuv();
        System.out.println("汽車生產數量為" + CAutoFactory.getCounter());
    }

圖3-5　使用靜態成員

代碼執行結果如圖3-5所示。

示例中，使用CAutoFactory類直接調用createSuv()方法，每一次執行后，counter的值都會加1。所以，當創建兩輛SUV汽車對象后，CAutoFactory.getCounter()方法返回的數據就是2。

如果需要對靜態成員進行初始化，還可以在類中使用static語句定義一個結構來完成，結構中的代碼會在第一次調用靜態成員時執行一次。下面的代碼在CAutoFactory類中添加一個靜態初始化結構。

圖3-6　調用靜態初始化結構

再次執行代碼，可以看到如圖3-6所示的結果。

本例中，雖然代碼中多次調用了CAutoFactory類中的靜態成員，但靜態初始化代碼只會執行一次。

此外，使用汽車工廠生產汽車的方法是否使代碼更加直觀呢？實際上，這里使用了一種比較常用的代碼結構，它的名稱正是“工廠方法”。