3.1　类与对象

第2章介绍了基本数据类型的使用，这些类型可以处理整数、浮点数、字符和布尔类型的数据。而类（class）则是一种更加复杂的数据类型，它主要包括两种成员，即字段（field）和方法（method）。其中，字段用来存储数据，方法则定义数据的一系列操作。

在Java中，定义类需要使用class关键字。下面通过项目资源管理器中的“源包”右键菜单“新建”→“Java类”项添加一个新的类，如图3-1所示。

本例中，将新建的类命名为CAuto。然后，修改CAuto.java文件的内容，如下所示。

图3-1　添加Java类

代码中，CAuto类定义了两个字段和一个方法，分别是：

□　model字段，表示车的型号，定义为String类型，默认为空字符串。

□　doors字段，表示车门数量，定义为int类型，默认为4。

□　moveTo()方法，用于显示车的移动信息。

String是什么？它也是一个类，这里暂时当作简单的字符串类型使用就可以了。字符串又是什么？可以把它视为文本内容，还要使用一对双引号定义。

代码中使用了String.format()方法，它的功能是将各种类型的数据组合为字符串形式，先照样子敲代码就可以了，第6章会详细讨论字符串的应用。

回到CAuto类，应该如何使用它呢？首先，CAuto是一个类型，可以定义此类型的“变量”，也就是CAuto类的实例（instance）。下面的代码定义了CAuto类型的变量auto。

    CAuto auto;

这里，auto称为CAuto类的一个实例，或者CAuto类型的对象，可以简称为auto对象。不过，auto对象暂时还不能使用，因为它还没有实例化，其值默认为null。

实例化一个对象时，需要使用new关键字，如下面的代码所示。

    CAuto auto = new CAuto();

接下来，就可以使用auto对象了，如下面的代码所示。

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

代码中，通过圆点运算符（.）调用对象的字段和方法，首先将model字段的值设置为X9，然后调用moveTo()方法。执行代码，可以看到如图3-2所示的结果。

此外，注意，main()是程序的入口方法，它定义在应用的主类中。

图3-2　使用CAuto类的实例

3.1.1　构造函数与对象释放

再看一下auto对象的实例化代码。

    CAuto auto = new CAuto();

代码中的CAuto()是方法吗？好像是，不过，这可不是一般的方法，而是在调用CAuto类的构造函数，但并没有定义这个构造函数。

实际上，如果没有在类中没有定义构造函数，则会包含一个空的构造函数。当然，也可以自己创建构造函数。下面的代码在CAuto类中添加一个构造函数。

构造函数虽然看上去和方法差不多，但它的名称与类名相同，而且不需要定义返回值类型，如moveTo()方法中关于void关键字的部分。关于返回值的更多内容，3.2节会详细讨论。

实际开发中，一个类还可以有多个构造函数，只要它们的参数设置能够有效区分就可以。下面的代码在CAuto类中创建三个构造函数。

细心的读者可能会发现一些小问题，例如，这三个构造函数之间并没有什么联系，而且在两个构造函数中出现了重复的代码。这也许不是什么大问题，但还有机会改进代码。下面的代码就是CAuto.java文件修改后的全部代码。

第一个构造函数中使用了两个参数，分别指定model和doors字段的值。重点在接下来的两个构造函数中，首先看下面的版本。

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

当看到this关键字时，应该想到当前实例（对象），而这里就是在调用CAuto(String m, int doors)构造函数，其中将车门数设置为4。最后构造函数就比较好理解了，它调用CAuto(String m)版本的构造函数。

实际上，这三个构造函数组成一个构造函数链，通过这种方法可以减少重复代码，提高代码维护效率。

下面的代码分别使用这三个构造函数创建对象。

    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);
    }

图3-3　调用不同的构造函数

代码执行结果如图3-3所示。

通过构造函数，可以进行对象的初始化操作，那么，当对象不再使用时应该怎么做呢？实际上，Java运行环境可以自动回收不再使用的对象，大多情况下并不需要开发者编写代码进行处理。不过，当对象中使用了一些外部资源时，就应该保证这些资源能够正确地关闭，例如，打开文件并进行读写操作后，就应该及时关闭文件。

3.1.2　getter()和setter()方法

这里并不是要创建名为getter()和setter()的方法，而是通过这两种方法控制字段数据的读取和设置操作。

还以CAuto类为例，看一下doors字段的使用，如下面的代码所示。

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

本例中的车门数量设置为-2，难道是在平行宇宙中？还是回到现实世界中，要控制车门数量的设置操作。

对于这样的问题，可以使用getter()和setter()方法来解决。首先，将字段设置为私有的（private），这样就不能在类的外部访问它。然后，使用setXXX()方法设置字段数据，使用getXXX()方法返回字段数据。

下面的代码展示在CAuto类中修改doors字段的方式。

代码中所做的修改包括以下几个。

□　将doors字段的public修饰符更改为private，稍后会讨论这两个修饰符的区别。

□　添加setDoors()方法来设置车门数量，其中，当指定的数据在2到5之间时，就修改doors字段的值，否则使用默认的4门。

□　添加getDoors()方法来获取车门数量，其中使用return语句返回doors字段的值即可。

□　构造函数中，对于车门数量的设置，改用setDoors()方法来实现。

下面的代码测试与车门数量相关的操作。

    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());
    }

图3-4　使用setter和getter方法

代码执行结果如图3-4所示。

示例中，首先使用构造函数设置车门数量为6，可以看到，实际上doors设置为4。当使用setDoors()方法设置车门数量为2时，doors字段的值才会正确设置。

实际应用中，可以通过setter()方法控制数据的正确性，设置的数据有问题时，可以使用一个默认值，如前面的示例中那样。当然，如果数据无效，也可以抛出一个异常（Exception），让对象的使用者来处理，第5章会讨论异常处理的相关内容。

此外，如果一些数据不需要在类的外部设置，只允许读取，可以只定义getter()方法。

3.1.3　静态成员与静态初始化

前面，在CAuto类中创建的字段和方法，都必须使用CAuto类的实例（对象）来访问，它们称为类的实例成员。开发中，使用static关键字，还可以将成员定义为静态成员，静态成员可以使用类的名称直接访问。

下面的代码（CAutoFactory.java文件）创建了一个汽车工厂类。

在CAutoFactory类中，定义了三个静态成员，分别如下所示。

□　counter字段，生产计数器，表示工厂生产了多少汽车，它定义为私有的，只能在类的内部自动处理。

□　getCounter()方法，以只读方式返回生产计数器的值。

□　createSuv()方法，用于创建SUV车型。

下面的代码测试CAutoFactory类的使用。

    public static void main(String[] args) {
        CAuto suv1 = CAutoFactory.createSuv();
        CAuto suv2 = CAutoFactory.createSuv();
        System.out.println("汽车生产数量为" + CAutoFactory.getCounter());
    }

图3-5　使用静态成员

代码执行结果如图3-5所示。

示例中，使用CAutoFactory类直接调用createSuv()方法，每一次执行后，counter的值都会加1。所以，当创建两辆SUV汽车对象后，CAutoFactory.getCounter()方法返回的数据就是2。

如果需要对静态成员进行初始化，还可以在类中使用static语句定义一个结构来完成，结构中的代码会在第一次调用静态成员时执行一次。下面的代码在CAutoFactory类中添加一个静态初始化结构。

图3-6　调用静态初始化结构

再次执行代码，可以看到如图3-6所示的结果。

本例中，虽然代码中多次调用了CAutoFactory类中的静态成员，但静态初始化代码只会执行一次。

此外，使用汽车工厂生产汽车的方法是否使代码更加直观呢？实际上，这里使用了一种比较常用的代码结构，它的名称正是“工厂方法”。

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