用戶自定義類(lèi)

在第3章中，已經(jīng)開(kāi)始編寫(xiě)了一些簡(jiǎn)單的類(lèi)。但是，那些類(lèi)都只有一個(gè)簡(jiǎn)單的main方法?，F(xiàn)在讓我們開(kāi)始學(xué)習(xí)如何設(shè)計(jì)復(fù)雜應(yīng)用程序所需要的各種“主力類(lèi)”(workhorse class)。通常，這些類(lèi)沒(méi)有main方法，而有自定義的實(shí)例域和實(shí)例方法。要想創(chuàng)建一個(gè)完整的程序，應(yīng)該將若干類(lèi)組合在一起，其中一個(gè)類(lèi)有main方法。

一個(gè)Employee類(lèi)

在Java中，最簡(jiǎn)單的類(lèi)定義形式為：

下面看一個(gè)非常簡(jiǎn)單的Employee類(lèi)。在編寫(xiě)薪金管理系統(tǒng)時(shí)可能會(huì)用到。

這里將這個(gè)類(lèi)的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)分成以下幾個(gè)部分，并分別在稍后的幾節(jié)中給予介紹。下面先看看例4-2，它展示了一個(gè)使用Employee類(lèi)的程序代碼。

在這個(gè)程序中，構(gòu)造了一個(gè)Employee數(shù)組，并填入了三個(gè)雇員對(duì)象：

接下來(lái)，使用雇員類(lèi)的raiseSalary方法將每個(gè)雇員的薪水提高5%：

最后，調(diào)用getName方法、getSalary方法和getHireDay方法打印每個(gè)雇員的信息：

注意，在這個(gè)例子程序中包含兩個(gè)類(lèi)：一個(gè)Employee類(lèi)；一個(gè)帶有public訪問(wèn)修飾符的EmployeeTest類(lèi)。EmployeeTest類(lèi)包含了main方法，其中使用了前面介紹的指令。

源文件名是EmployeeTest.java，這是因?yàn)槲募仨毰cpublic類(lèi)的名字相匹配。在一個(gè)源文件中，只能有一個(gè)公有類(lèi)，但可以有任意數(shù)目的非公有類(lèi)。

接下來(lái)，當(dāng)編譯這段源代碼的時(shí)候，編譯器將在目錄下創(chuàng)建兩個(gè)類(lèi)文件：EmployeeTest.class和Employee.class。

將程序中包含main方法的類(lèi)名字提供給字節(jié)碼解釋器，以便啟動(dòng)這個(gè)程序：

java EmployeeTest

字節(jié)碼解釋器開(kāi)始運(yùn)行EmployeeTest類(lèi)的main方法中的代碼。在這段代碼中，先后構(gòu)造了三個(gè)新Employee對(duì)象，并顯示它們的狀態(tài)。

例4-2 EmployeeTest.java

多個(gè)源文件的使用

在例4-2中，一個(gè)源文件包含了兩個(gè)類(lèi)。許多程序員習(xí)慣于將每一個(gè)類(lèi)存入一個(gè)單獨(dú)的源文件中。例如，將Employee類(lèi)存放在文件Employee.java中，將EmployeeTest類(lèi)存放在文件EmployeeTest.java中。

如果喜歡這樣組織文件，將有兩種編譯源程序的方法。一種是使用通配符調(diào)用Java編譯器：

javac Employee*.java

于是，所有與通配符匹配的源文件都將被編譯成類(lèi)文件。或者，僅鍵入下列命令：

javac EmployeeTest.java

可能會(huì)感到驚訝，使用第二種方式，并沒(méi)有顯式地編譯Employee.java。然而，當(dāng)Java編譯器發(fā)現(xiàn)看到EmployeeTest.java中使用了Employee類(lèi)時(shí)，就會(huì)查找名為Employee.class的文件。如果沒(méi)有找到這個(gè)文件，就會(huì)自動(dòng)地搜索Employee.java，然后，對(duì)它進(jìn)行編譯。更重要的是：如果Employee.java版本較已有的Employee.class文件版本新，Java編譯器就會(huì)自動(dòng)地重新編譯這個(gè)文件。

解析Employee類(lèi)

下面對(duì)Employee類(lèi)進(jìn)行一下剖析。首先從這個(gè)類(lèi)的方法開(kāi)始。通過(guò)查看源代碼會(huì)發(fā)現(xiàn)，這個(gè)類(lèi)有一個(gè)構(gòu)造器和4個(gè)方法：

public Employee(String n, double s, int year, int month, int day)

public String getName( )

public double getSalary( )

public Date getHireDay( )

public void raiseSalary(double byPercent)

這個(gè)類(lèi)的所有方法都被標(biāo)記為public。關(guān)鍵字public意味著任何類(lèi)的任何方法都可以調(diào)用這個(gè)方法。(共有4種訪問(wèn)級(jí)別，我們將在本章和下一章中加以介紹。)

接下來(lái)，需要注意在Employee類(lèi)的實(shí)例中有三個(gè)實(shí)例域用來(lái)存放將要操作的數(shù)據(jù)。

private String name;

private double salary;

private Date hireDay;

關(guān)鍵字private確保只有Employee類(lèi)自身的方法能夠訪問(wèn)這些實(shí)例域，而其他類(lèi)的方法不能夠讀寫(xiě)這些域。

最后，請(qǐng)注意，有兩個(gè)實(shí)例域本身就是對(duì)象：name域是String類(lèi)對(duì)象，hireDay域是Date類(lèi)對(duì)象。這種情形十分常見(jiàn)：類(lèi)通常包括類(lèi)類(lèi)型的實(shí)例域。

從構(gòu)造器開(kāi)始

下面先看看Employee類(lèi)的構(gòu)造器。

已經(jīng)看到，構(gòu)造器與類(lèi)同名。在構(gòu)造Employee類(lèi)對(duì)象時(shí)，構(gòu)造器被運(yùn)行，并用于將實(shí)例域初

始化為所希望的狀態(tài)。

例如，當(dāng)使用下面這條代碼創(chuàng)建Employee類(lèi)實(shí)例時(shí)：

new Employee("James Bond", 100000, 1950, 1, 1);

將會(huì)把實(shí)例域設(shè)置為：

name = "James Bond";

salary = 100000;

hireDay = January 1, 1950;

構(gòu)造器與其他的方法有一個(gè)重要的不同。構(gòu)造器總是伴隨著new操作符的執(zhí)行被調(diào)用，而不

能對(duì)一個(gè)已經(jīng)存在的對(duì)象調(diào)用構(gòu)造器來(lái)重新設(shè)置實(shí)例域。例如，

james.Employee("James Bond", 250000, 1950, 1, 1); // ERROR

將產(chǎn)生編譯錯(cuò)誤。

本章稍后，還會(huì)更加詳細(xì)地介紹有關(guān)構(gòu)造器的內(nèi)容。現(xiàn)在只需要記住：

? 構(gòu)造器與類(lèi)同名。

? 每個(gè)類(lèi)可以有一個(gè)以上的構(gòu)造器。

? 構(gòu)造器可以有0個(gè)、1個(gè)或1個(gè)以上的參數(shù)。

? 構(gòu)造器沒(méi)有返回值。

? 構(gòu)造器總是伴隨著new操作符一同使用。

隱式參數(shù)與顯式參數(shù)

方法用于操作對(duì)象以及存取它們的實(shí)例域。例如，方法

將調(diào)用這個(gè)方法的對(duì)象的salary實(shí)例域設(shè)置為新值?？纯聪旅孢@個(gè)調(diào)用

它的結(jié)果將number007.salary域的值增加了5%。具體地說(shuō)，這個(gè)調(diào)用執(zhí)行了下述指令：

raiseSalary方法有兩個(gè)參數(shù)。第一個(gè)參數(shù)被稱(chēng)為隱式參數(shù)，是出現(xiàn)在方法名前的Employee類(lèi)對(duì)象。第二個(gè)參數(shù)位于方法名后面括號(hào)中的數(shù)值，這是一個(gè)顯式參數(shù)。

已經(jīng)看到，顯式參數(shù)是明顯地列在方法聲明中的顯示參數(shù)，例如double byPercent。隱式參數(shù)沒(méi)有出現(xiàn)在方法聲明中的參數(shù)。

在每一個(gè)方法中，關(guān)鍵字this表示隱式參數(shù)。如果需要的話，可以編寫(xiě)raiseSalary方法如下：

有些程序員更偏愛(ài)這樣的風(fēng)格，因?yàn)樗鼘?shí)例域與局部變量明顯地區(qū)分開(kāi)來(lái)。

封裝的優(yōu)點(diǎn)

最后，再仔細(xì)地看一下非常簡(jiǎn)單的getName方法、getSalary方法和getHireDay方法。

這些都是典型的訪問(wèn)器方法。由于它們只返回實(shí)例域值，因此又被稱(chēng)為域訪問(wèn)器。

將name、salary和hireDay域標(biāo)記為public，以此來(lái)取代獨(dú)立的訪問(wèn)器方法會(huì)不會(huì)更容易些呢？

關(guān)鍵在于name是一個(gè)只讀域。一旦在構(gòu)造器中設(shè)置完畢，就沒(méi)有任何一個(gè)辦法可以對(duì)它進(jìn)行修改，這樣來(lái)確保name域不會(huì)受到外界的干擾。

雖然salary不是只讀域，但是它只能用raiseSalary方法修改。特別是一旦這個(gè)域值出現(xiàn)了錯(cuò)誤，只要調(diào)試這個(gè)方法就可以了。如果salary域是public的，那么破壞這個(gè)域值的搗亂者可能會(huì)出沒(méi)在任何地方。

在有些時(shí)候，需要獲取或設(shè)置實(shí)例域的值。因此，應(yīng)該提供下面三項(xiàng)內(nèi)容：

? 一個(gè)私有的數(shù)據(jù)域。

? 一個(gè)公有的域訪問(wèn)器方法。

? 一個(gè)公有的域更改器方法。

這樣做要比提供一個(gè)簡(jiǎn)單的公有數(shù)據(jù)域復(fù)雜些，但是卻有著下列明顯的好處：

1)可以改變內(nèi)部實(shí)現(xiàn)，除了該類(lèi)的方法之外，不會(huì)影響其他代碼。

例如，如果將存儲(chǔ)名字的域改為：

String firstName;

String lastName;

那么getName方法可以改為返回

firstName + " " + lastName

對(duì)于這點(diǎn)改變，程序的其他部分完全不可見(jiàn)。

當(dāng)然，為了進(jìn)行新舊數(shù)據(jù)表示之間的轉(zhuǎn)換，訪問(wèn)器方法和更改器方法有可能需要做許多工

作。但是，這將為我們帶來(lái)了第二點(diǎn)好處。

2)更改器方法可以執(zhí)行錯(cuò)誤檢查，然而直接對(duì)域進(jìn)行賦值將不會(huì)做這些處理。

例如，setSalary方法可能會(huì)檢查薪金是否小于0。

基于類(lèi)的訪問(wèn)權(quán)限

從前面已經(jīng)知道，方法可以訪問(wèn)所調(diào)用對(duì)象的私有數(shù)據(jù)。一個(gè)方法可以訪問(wèn)所屬類(lèi)的所有對(duì)象的私有數(shù)據(jù)，這令很多人感到奇怪！例如，讓我們考察一下用來(lái)比較兩個(gè)雇員的equals方法。

一個(gè)典型的調(diào)用是

if (harry.equals(boss)) . . .

這個(gè)方法訪問(wèn)harry的私有域，這沒(méi)什么奇怪的。然而，它還訪問(wèn)boss的私有域。這是合法的，因?yàn)閎oss是Employee類(lèi)對(duì)象，并且Employee類(lèi)的方法可以訪問(wèn)Employee類(lèi)的任何一個(gè)對(duì)象的私有域。

私有方法

當(dāng)實(shí)現(xiàn)一個(gè)類(lèi)的時(shí)候，由于公有數(shù)據(jù)非常危險(xiǎn)，所以我們將所有的數(shù)據(jù)域都設(shè)置為私有的。

然而，方法又應(yīng)該如何設(shè)計(jì)呢？盡管絕大多數(shù)方法都設(shè)計(jì)為公有的，但在特殊情況下，也可能會(huì)設(shè)計(jì)為私有的。在有些時(shí)候，可能希望將一個(gè)計(jì)算代碼劃分成若干個(gè)獨(dú)立輔助的方法。通常，這些輔助方法不應(yīng)該成為公有接口的一部分，這是由于它們往往與當(dāng)前的實(shí)現(xiàn)機(jī)制非常緊密，或者需要一個(gè)特別的協(xié)議以及一個(gè)特別的調(diào)用次序。這樣的方法最好被設(shè)計(jì)為private的。

在Java中，為了實(shí)現(xiàn)一個(gè)私有的方法，只需要將關(guān)鍵字public改為private即可。

對(duì)于私有方法，如果改用其他方法實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的操作，則不必保留原有的方法。如果數(shù)據(jù)的表達(dá)方式發(fā)生了變化，那么該方法可能會(huì)因此變得難以實(shí)現(xiàn)，或者不再需要。然而，只要方法是私有的，類(lèi)的設(shè)計(jì)者就可以確信：它不會(huì)被外部的其他類(lèi)操作調(diào)用，可以將其刪去。如果方法是公有的，就不能將其刪去，因?yàn)槠渌拇a很可能調(diào)用它。

final實(shí)例域

可以將實(shí)例域定義為final。構(gòu)建對(duì)象時(shí)必須初始化這樣的域。也就是說(shuō)，必須確保在每一個(gè)構(gòu)造器執(zhí)行之后，這個(gè)域的值被設(shè)置，并且在后面的操作中，不能夠再對(duì)它進(jìn)行修改。例如，可以將Employee類(lèi)中的name域聲明為final，因?yàn)樵趯?duì)象構(gòu)建之后不會(huì)再被修改，即沒(méi)有setName方法。

final修飾符大都應(yīng)用于基本數(shù)據(jù)(primitive)類(lèi)型域，或不可變(immutable)類(lèi)的域。(如果類(lèi)中的每個(gè)方法都不會(huì)改變其對(duì)象，這種類(lèi)就是不可變的類(lèi)。例如，String類(lèi)就是一個(gè)不可變的類(lèi)。)對(duì)于可變的類(lèi)，使用final修飾符可能會(huì)對(duì)讀者造成混亂。例如，

僅僅意味著存儲(chǔ)在hiredate變量中的對(duì)象引用在對(duì)象構(gòu)造之后不能被改變。而并不意味著hiredate對(duì)象是一個(gè)常量。任何方法都可以對(duì)hiredate引用的對(duì)象調(diào)用setTime更改器。

靜態(tài)域與靜態(tài)方法

在前面給出的例子程序中，main方法都被標(biāo)記上static修飾符?，F(xiàn)在，我們來(lái)討論一下這個(gè)修飾符的含義。

靜態(tài)域

如果將域定義為static，那么每個(gè)類(lèi)中只有一個(gè)這樣的域。而每一個(gè)對(duì)象對(duì)于所有的實(shí)例域卻都有自己的一份拷貝。例如，假定需要給每一個(gè)雇員賦予唯一的標(biāo)識(shí)碼。這里給Employee類(lèi)添加一個(gè)實(shí)例域id和一個(gè)靜態(tài)域nextId：

現(xiàn)在，每一個(gè)雇員對(duì)象都有一個(gè)自己的id域，但這個(gè)類(lèi)的所有實(shí)例將共享一個(gè)nextId域。換句話說(shuō)，如果有1000個(gè)Employee類(lèi)的對(duì)象，則有1000個(gè)實(shí)例域id。但是，只有一個(gè)靜態(tài)域nextId。即使沒(méi)有一個(gè)雇員對(duì)象，靜態(tài)域nextId也存在。它屬于類(lèi)，而不屬于任何獨(dú)立的對(duì)象。

下面來(lái)實(shí)現(xiàn)一個(gè)簡(jiǎn)單的方法：

假定為harry設(shè)定雇員標(biāo)識(shí)碼：

那么harry的id域被設(shè)置，并且靜態(tài)域nextId的值加1：

常量

靜態(tài)變量使用得比較少，但靜態(tài)常量卻使用得比較多。例如，在Math類(lèi)中定義了一個(gè)靜態(tài)常量：

在程序中，可以通過(guò)Math.PI來(lái)訪問(wèn)這個(gè)常量。

如果關(guān)鍵字static被省略，PI就成了Math類(lèi)的一個(gè)實(shí)例域。即需要用Math類(lèi)的對(duì)象來(lái)訪問(wèn)PI，并且每一個(gè)Math對(duì)象都有它自己的一份PI拷貝。

已經(jīng)使用多次的另一個(gè)靜態(tài)常量是System.out。它在System類(lèi)中聲明：

前面曾經(jīng)提到過(guò)，由于每個(gè)類(lèi)對(duì)象都可以對(duì)公有域進(jìn)行修改，所以將域設(shè)計(jì)為public并不是一種好的想法。然而，公有常量(即final域)卻沒(méi)問(wèn)題。因?yàn)閛ut被聲明為final，所以，不允許再將其他打印流賦給它：

System.out = new PrintStream(. . .); // ERROR--out is final

靜態(tài)方法

靜態(tài)方法是不能向?qū)ο髮?shí)施操作的方法。例如，Math類(lèi)的pow方法就是一個(gè)靜態(tài)方法。表達(dá)式Math.pow(x, a)

計(jì)算冪xa 。它在運(yùn)算的時(shí)候，不使用任何Math對(duì)象。換句話說(shuō)，沒(méi)有隱式的參數(shù)。

可以認(rèn)為靜態(tài)方法是沒(méi)有this參數(shù)的方法。(在一個(gè)非靜態(tài)的方法中，this參數(shù)表示該方法的隱式參數(shù)。)

因?yàn)殪o態(tài)方法不能操作對(duì)象，所以不能在靜態(tài)方法中訪問(wèn)實(shí)例域。但是，靜態(tài)方法可以訪問(wèn)自身類(lèi)中的靜態(tài)域。下面是這種靜態(tài)方法的一個(gè)例子：

public static int getNextId( ){return nextId; // returns static field}

可以通過(guò)類(lèi)名調(diào)用這個(gè)方法：

int n = Employee.getNextId( );

這個(gè)方法可以省略關(guān)鍵字static嗎？答案是肯定的。但是，需要通過(guò)Employee類(lèi)對(duì)象的引用調(diào)用這個(gè)方法。

Factory方法

靜態(tài)方法還有一種常見(jiàn)的用途。NumberFormat類(lèi)使用Factory方法產(chǎn)生不同風(fēng)格的格式對(duì)象。

NumberFormat currencyFormatter = NumberFormat.getCurrencyInstance( );NumberFormat percentFormatter = NumberFormat.getPercentInstance( );double x = 0.1;System.out.println(currencyFormatter.format(x)); // prints $0.10System.out.println(percentFormatter.format(x)); // prints 10%

為什么NumberFormat類(lèi)不利用構(gòu)造器來(lái)完成這些操作呢？這主要有兩個(gè)原因：

? 無(wú)法命名構(gòu)造器。構(gòu)造器的名字必須與類(lèi)名相同。但是，這里希望將得到的貨幣實(shí)例和百分比實(shí)例采用不用的名字。

? 當(dāng)使用構(gòu)造器時(shí)，無(wú)法改變所構(gòu)造的對(duì)象類(lèi)型。而Factory方法將返回一個(gè)DecimalFormat類(lèi)對(duì)象，這是NumberFormat的子類(lèi)。(有關(guān)繼承的詳細(xì)內(nèi)容請(qǐng)參閱第5章。)

main方法

需要注意，不必使用對(duì)象調(diào)用靜態(tài)方法。例如，不需要構(gòu)造Math類(lèi)對(duì)象就可以調(diào)用 Math.pow。

同理，main方法也是一個(gè)靜態(tài)方法。

main方法不對(duì)任何對(duì)象進(jìn)行操作。事實(shí)上，在啟動(dòng)程序的時(shí)候還沒(méi)有任何一個(gè)對(duì)象。靜態(tài)的main方法將執(zhí)行并創(chuàng)建程序所需要的對(duì)象。

例4-3中的程序包含了Employee類(lèi)的一個(gè)簡(jiǎn)單版本，其中包含一個(gè)靜態(tài)域nextId和一個(gè)靜態(tài)方法getNextId。這里用三個(gè)Employee對(duì)象填充數(shù)組，然后打印雇員信息。最后，打印出下一個(gè)可用的員工標(biāo)識(shí)碼來(lái)作為對(duì)靜態(tài)方法使用的演示。

需要注意，Employee類(lèi)也有一個(gè)靜態(tài)的main方法用于單元測(cè)試。試試運(yùn)行java Employee和java StaticTest來(lái)執(zhí)行兩個(gè)main方法。

例4-3 StaticTest.java

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總結(jié)

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