用户自定义类

在第3章中，已经开始编写了一些简单的类。但是，那些类都只有一个简单的main方法。现在让我们开始学习如何设计复杂应用程序所需要的各种“主力类”(workhorse class)。通常，这些类没有main方法，而有自定义的实例域和实例方法。要想创建一个完整的程序，应该将若干类组合在一起，其中一个类有main方法。

一个Employee类

在Java中，最简单的类定义形式为：

下面看一个非常简单的Employee类。在编写薪金管理系统时可能会用到。

这里将这个类的实现细节分成以下几个部分，并分别在稍后的几节中给予介绍。下面先看看例4-2，它展示了一个使用Employee类的程序代码。

在这个程序中，构造了一个Employee数组，并填入了三个雇员对象：

接下来，使用雇员类的raiseSalary方法将每个雇员的薪水提高5%：

最后，调用getName方法、getSalary方法和getHireDay方法打印每个雇员的信息：

注意，在这个例子程序中包含两个类：一个Employee类；一个带有public访问修饰符的EmployeeTest类。EmployeeTest类包含了main方法，其中使用了前面介绍的指令。

源文件名是EmployeeTest.java，这是因为文件名必须与public类的名字相匹配。在一个源文件中，只能有一个公有类，但可以有任意数目的非公有类。

接下来，当编译这段源代码的时候，编译器将在目录下创建两个类文件：EmployeeTest.class和Employee.class。

将程序中包含main方法的类名字提供给字节码解释器，以便启动这个程序：

java EmployeeTest

字节码解释器开始运行EmployeeTest类的main方法中的代码。在这段代码中，先后构造了三个新Employee对象，并显示它们的状态。

例4-2 EmployeeTest.java

多个源文件的使用

在例4-2中，一个源文件包含了两个类。许多程序员习惯于将每一个类存入一个单独的源文件中。例如，将Employee类存放在文件Employee.java中，将EmployeeTest类存放在文件EmployeeTest.java中。

如果喜欢这样组织文件，将有两种编译源程序的方法。一种是使用通配符调用Java编译器：

javac Employee*.java

于是，所有与通配符匹配的源文件都将被编译成类文件。或者，仅键入下列命令：

javac EmployeeTest.java

可能会感到惊讶，使用第二种方式，并没有显式地编译Employee.java。然而，当Java编译器发现看到EmployeeTest.java中使用了Employee类时，就会查找名为Employee.class的文件。如果没有找到这个文件，就会自动地搜索Employee.java，然后，对它进行编译。更重要的是：如果Employee.java版本较已有的Employee.class文件版本新，Java编译器就会自动地重新编译这个文件。

解析Employee类

下面对Employee类进行一下剖析。首先从这个类的方法开始。通过查看源代码会发现，这个类有一个构造器和4个方法：

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)

这个类的所有方法都被标记为public。关键字public意味着任何类的任何方法都可以调用这个方法。(共有4种访问级别，我们将在本章和下一章中加以介绍。)

接下来，需要注意在Employee类的实例中有三个实例域用来存放将要操作的数据。

private String name;

private double salary;

private Date hireDay;

关键字private确保只有Employee类自身的方法能够访问这些实例域，而其他类的方法不能够读写这些域。

最后，请注意，有两个实例域本身就是对象：name域是String类对象，hireDay域是Date类对象。这种情形十分常见：类通常包括类类型的实例域。

从构造器开始

下面先看看Employee类的构造器。

已经看到，构造器与类同名。在构造Employee类对象时，构造器被运行，并用于将实例域初

始化为所希望的状态。

例如，当使用下面这条代码创建Employee类实例时：

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

将会把实例域设置为：

name = "James Bond";

salary = 100000;

hireDay = January 1, 1950;

构造器与其他的方法有一个重要的不同。构造器总是伴随着new操作符的执行被调用，而不

能对一个已经存在的对象调用构造器来重新设置实例域。例如，

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

将产生编译错误。

本章稍后，还会更加详细地介绍有关构造器的内容。现在只需要记住：

• 构造器与类同名。

• 每个类可以有一个以上的构造器。

• 构造器可以有0个、1个或1个以上的参数。

• 构造器没有返回值。

• 构造器总是伴随着new操作符一同使用。

隐式参数与显式参数

方法用于操作对象以及存取它们的实例域。例如，方法

将调用这个方法的对象的salary实例域设置为新值。看看下面这个调用

它的结果将number007.salary域的值增加了5%。具体地说，这个调用执行了下述指令：

raiseSalary方法有两个参数。第一个参数被称为隐式参数，是出现在方法名前的Employee类对象。第二个参数位于方法名后面括号中的数值，这是一个显式参数。

已经看到，显式参数是明显地列在方法声明中的显示参数，例如double byPercent。隐式参数没有出现在方法声明中的参数。

在每一个方法中，关键字this表示隐式参数。如果需要的话，可以编写raiseSalary方法如下：

有些程序员更偏爱这样的风格，因为它将实例域与局部变量明显地区分开来。

封装的优点

最后，再仔细地看一下非常简单的getName方法、getSalary方法和getHireDay方法。

这些都是典型的访问器方法。由于它们只返回实例域值，因此又被称为域访问器。

将name、salary和hireDay域标记为public，以此来取代独立的访问器方法会不会更容易些呢？

关键在于name是一个只读域。一旦在构造器中设置完毕，就没有任何一个办法可以对它进行修改，这样来确保name域不会受到外界的干扰。

虽然salary不是只读域，但是它只能用raiseSalary方法修改。特别是一旦这个域值出现了错误，只要调试这个方法就可以了。如果salary域是public的，那么破坏这个域值的捣乱者可能会出没在任何地方。

在有些时候，需要获取或设置实例域的值。因此，应该提供下面三项内容：

• 一个私有的数据域。

• 一个公有的域访问器方法。

• 一个公有的域更改器方法。

这样做要比提供一个简单的公有数据域复杂些，但是却有着下列明显的好处：

1)可以改变内部实现，除了该类的方法之外，不会影响其他代码。

例如，如果将存储名字的域改为：

String firstName;

String lastName;

那么getName方法可以改为返回

firstName + " " + lastName

对于这点改变，程序的其他部分完全不可见。

当然，为了进行新旧数据表示之间的转换，访问器方法和更改器方法有可能需要做许多工

作。但是，这将为我们带来了第二点好处。

2)更改器方法可以执行错误检查，然而直接对域进行赋值将不会做这些处理。

例如，setSalary方法可能会检查薪金是否小于0。

基于类的访问权限

从前面已经知道，方法可以访问所调用对象的私有数据。一个方法可以访问所属类的所有对象的私有数据，这令很多人感到奇怪！例如，让我们考察一下用来比较两个雇员的equals方法。

一个典型的调用是

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

这个方法访问harry的私有域，这没什么奇怪的。然而，它还访问boss的私有域。这是合法的，因为boss是Employee类对象，并且Employee类的方法可以访问Employee类的任何一个对象的私有域。

私有方法

当实现一个类的时候，由于公有数据非常危险，所以我们将所有的数据域都设置为私有的。

然而，方法又应该如何设计呢？尽管绝大多数方法都设计为公有的，但在特殊情况下，也可能会设计为私有的。在有些时候，可能希望将一个计算代码划分成若干个独立辅助的方法。通常，这些辅助方法不应该成为公有接口的一部分，这是由于它们往往与当前的实现机制非常紧密，或者需要一个特别的协议以及一个特别的调用次序。这样的方法最好被设计为private的。

在Java中，为了实现一个私有的方法，只需要将关键字public改为private即可。

对于私有方法，如果改用其他方法实现相应的操作，则不必保留原有的方法。如果数据的表达方式发生了变化，那么该方法可能会因此变得难以实现，或者不再需要。然而，只要方法是私有的，类的设计者就可以确信：它不会被外部的其他类操作调用，可以将其删去。如果方法是公有的，就不能将其删去，因为其他的代码很可能调用它。

final实例域

可以将实例域定义为final。构建对象时必须初始化这样的域。也就是说，必须确保在每一个构造器执行之后，这个域的值被设置，并且在后面的操作中，不能够再对它进行修改。例如，可以将Employee类中的name域声明为final，因为在对象构建之后不会再被修改，即没有setName方法。

final修饰符大都应用于基本数据(primitive)类型域，或不可变(immutable)类的域。(如果类中的每个方法都不会改变其对象，这种类就是不可变的类。例如，String类就是一个不可变的类。)对于可变的类，使用final修饰符可能会对读者造成混乱。例如，

仅仅意味着存储在hiredate变量中的对象引用在对象构造之后不能被改变。而并不意味着hiredate对象是一个常量。任何方法都可以对hiredate引用的对象调用setTime更改器。

静态域与静态方法

在前面给出的例子程序中，main方法都被标记上static修饰符。现在，我们来讨论一下这个修饰符的含义。

静态域

如果将域定义为static，那么每个类中只有一个这样的域。而每一个对象对于所有的实例域却都有自己的一份拷贝。例如，假定需要给每一个雇员赋予唯一的标识码。这里给Employee类添加一个实例域id和一个静态域nextId：

现在，每一个雇员对象都有一个自己的id域，但这个类的所有实例将共享一个nextId域。换句话说，如果有1000个Employee类的对象，则有1000个实例域id。但是，只有一个静态域nextId。即使没有一个雇员对象，静态域nextId也存在。它属于类，而不属于任何独立的对象。

下面来实现一个简单的方法：

假定为harry设定雇员标识码：

那么harry的id域被设置，并且静态域nextId的值加1：

常量

静态变量使用得比较少，但静态常量却使用得比较多。例如，在Math类中定义了一个静态常量：

在程序中，可以通过Math.PI来访问这个常量。

如果关键字static被省略，PI就成了Math类的一个实例域。即需要用Math类的对象来访问PI，并且每一个Math对象都有它自己的一份PI拷贝。

已经使用多次的另一个静态常量是System.out。它在System类中声明：

前面曾经提到过，由于每个类对象都可以对公有域进行修改，所以将域设计为public并不是一种好的想法。然而，公有常量(即final域)却没问题。因为out被声明为final，所以，不允许再将其他打印流赋给它：

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

静态方法

静态方法是不能向对象实施操作的方法。例如，Math类的pow方法就是一个静态方法。表达式Math.pow(x, a)

计算幂xa 。它在运算的时候，不使用任何Math对象。换句话说，没有隐式的参数。

可以认为静态方法是没有this参数的方法。(在一个非静态的方法中，this参数表示该方法的隐式参数。)

因为静态方法不能操作对象，所以不能在静态方法中访问实例域。但是，静态方法可以访问自身类中的静态域。下面是这种静态方法的一个例子：

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

可以通过类名调用这个方法：

int n = Employee.getNextId( );

这个方法可以省略关键字static吗？答案是肯定的。但是，需要通过Employee类对象的引用调用这个方法。

Factory方法

静态方法还有一种常见的用途。NumberFormat类使用Factory方法产生不同风格的格式对象。

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%

为什么NumberFormat类不利用构造器来完成这些操作呢？这主要有两个原因：

• 无法命名构造器。构造器的名字必须与类名相同。但是，这里希望将得到的货币实例和百分比实例采用不用的名字。

• 当使用构造器时，无法改变所构造的对象类型。而Factory方法将返回一个DecimalFormat类对象，这是NumberFormat的子类。(有关继承的详细内容请参阅第5章。)

main方法

需要注意，不必使用对象调用静态方法。例如，不需要构造Math类对象就可以调用 Math.pow。

同理，main方法也是一个静态方法。