《JAVA語言程序設(shè)計教程》課件第3章

第3章類與對象3.1面向?qū)ο缶幊谈拍畹慕榻B3.2類聲明和類體3.3構(gòu)造方法與對象的創(chuàng)建和使用3.4域/成員變量3.5成員方法3.6this關(guān)鍵字3.7訪問權(quán)限3.8嵌套類和內(nèi)部類3.9包

3.1面向?qū)ο缶幊谈拍畹慕榻B

使用面向過程的編程語言，如C和Fortran，需要選擇數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和設(shè)計算法，再把算法翻譯成代碼。而Java是一種面向?qū)ο蟮木幊陶Z言，它不僅具有面向過程編程語言的特點(diǎn)，而且通過抽象、封裝、繼承和多態(tài)增加了靈活性、模塊性、清晰性和可重用性等極其有用的特性。面向?qū)ο缶幊痰暮诵乃枷刖褪菍?shù)據(jù)和對數(shù)據(jù)的操作封裝在一起，放入稱之為對象的實(shí)體中。什么是對象？在現(xiàn)實(shí)生活中，我們每時每刻都在與具體的對象打交道，比如我們身邊的老師、同學(xué)、電腦、手機(jī)等都是對象。

現(xiàn)實(shí)生活中的對象都有兩種特征：他們的狀態(tài)和他們的行為。比如同一個班上的同學(xué)可以由他們的狀態(tài)(姓名，學(xué)號，性別，年齡)和他們的行為(學(xué)習(xí)，運(yùn)動，休息，交談)刻畫；我們常用的電腦也可以由它的狀態(tài)(機(jī)箱，顯示器，主板，CPU，內(nèi)存)和它的行為(開機(jī)，關(guān)機(jī)，休眠，重啟)刻畫。知道了一個對象的狀態(tài)和行為，就能夠從一堆對象的集合中唯一的揀選出那個對象。抽象出現(xiàn)實(shí)生活中對象的狀態(tài)和行為，就是進(jìn)行面向?qū)ο缶幊痰牡谝徊?。如果我們仔?xì)觀察身邊的對象，我們會注意到，不同的對象，他們的狀態(tài)和行為會存在很大的差別，比如你身邊同學(xué)的狀態(tài)和行為就和你所使用的電腦的狀態(tài)和行為截然不同。有些對象，它有可能還包含有其它的對象，比如一輛汽車是一個對象，它的四個輪子也是一種對象。這些現(xiàn)實(shí)生活中觀察到的例子都可以用面向?qū)ο缶幊痰男g(shù)語來描述。面向?qū)ο缶幊讨械摹皩ο蟆保同F(xiàn)實(shí)生活中的對象在概念上是非常類似的。面向?qū)ο缶幊讨械膶ο笠灿袪顟B(tài)和行為。一個對象把它的狀態(tài)保存在域中，通過方法表現(xiàn)對象所擁有的行為。對象的方法可以操作一個它自己的內(nèi)部狀態(tài)。方法是對象之間通信的主要手段。在面向?qū)ο缶幊讨?，我們?yīng)該隱藏一個對象的內(nèi)部狀態(tài)，對這個對象的內(nèi)部狀態(tài)的任何修改都只能通過對象對外提供的方法來完成，這就叫做封裝。以電腦顯示器為例子。顯示器有一個內(nèi)部狀態(tài)叫做分辨率。我們可以提供一個方法來改變它的分辨率。這樣使用者如何改變顯示器的分辨率，實(shí)際上是由顯示器決定的，不能夠隨心所欲。如果一個顯示器的最高分辨率為1024×768，而一個使用者試圖把它的分辨率調(diào)整為1600×1200，那么顯示器可以在它的方法里面拒絕使用者的要求。在現(xiàn)實(shí)生活中，許多對象實(shí)體都具有同樣的類型。打比方說，在大街上你會看到許多和你所駕駛的小汽車擁有同樣的商標(biāo)、同樣的外形、同樣的顏色，但是由別人駕駛的小汽車。這些小汽車都是由同一個制造商按照同一份圖紙制造，因此具有同樣的部件。在面向?qū)ο缶幊汤碚撝校覀儼涯愕淖{稱之為這種型號的小汽車的一個實(shí)例，而所有這種型號的小汽車稱之為你的座駕所屬的類。一個類就是在構(gòu)建一個單獨(dú)的對象時使用的模板，類模板描述一個對象所擁有的狀態(tài)和行為，也即定義了一個對象的域和方法。此外，我們還會注意到，不同種類的對象也會存在著共性。比如小汽車、自行車、電動車他們都是車，他們都共享著車所具有的性質(zhì)，比如都有車輪，都能夠行駛，都能夠剎車等。但是除了這些共有的性質(zhì)外，每一類車都有它們自己所特有的性質(zhì)，比如小汽車有四個輪子，電動車以電力推動，自行車靠人力騎行等。在面向?qū)ο缶幊汤碚撝?，通過繼承機(jī)制，允許一個類從另外一個類中繼承一些共有的性質(zhì)，然后再另外加入自己所特有的性質(zhì)。比如“車”是小汽車、自行車、電動車的共性的抽象，我們可以把“車”稱為小汽車、自行車、電動車的超類，而小汽車、自行車、電動車稱為“車”的子類，它們都繼承了車的性質(zhì)，然后還加入了自己特有的性質(zhì)。比如電動車會包括一個特有的成員——充電電池。繼承可能是多層的，一類的超類，可能還有它自己的超類，多層的繼承結(jié)構(gòu)，會形成一個繼承樹。從上述討論中我們已經(jīng)了解到，對象通過它們提供的方法定義了它們和外界交流的方式，換句話說，方法構(gòu)成了對象和外部世界交互的接口。舉例來說，鍵盤和鼠標(biāo)就是你和你所使用的電腦的接口，你通過鍵盤和鼠標(biāo)與隱藏在它們后面的CPU、內(nèi)存和主板打交道。點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵，電腦顯示器就會彈出右鍵菜單。在Java中，接口是一個重要的面向?qū)ο蟮母拍?，定義一個接口相當(dāng)于規(guī)范了一個類所允諾提供的行為，接口構(gòu)成了類和外部世界溝通的一個協(xié)議。在編譯的時候，編譯器可以通過檢查一個類是否實(shí)現(xiàn)了一個接口來確認(rèn)這個類是否遵守了它和外部世界所達(dá)成的交互協(xié)議。在Java中，如果一個類聲明它將實(shí)現(xiàn)某個接口，那么它必須實(shí)現(xiàn)這個接口所定義的所有方法，否則這個類將無法通過編譯。在編程實(shí)踐中引入面向?qū)ο蟮睦碚?，有以下的好處?/p>

(1)模塊化：可以獨(dú)立的編寫和維護(hù)一個對象的代碼而不會和系統(tǒng)中的其它對象產(chǎn)生沖突?？梢园踩脑谙到y(tǒng)中傳遞對象而不用擔(dān)心對象的內(nèi)部狀態(tài)受到非法的修改。

(2)信息隱藏：只允許外界通過對象對外提供的方法訪問對象，可以保證一個對象的內(nèi)部實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)對外是透明的。

(3)代碼重用：如果存在一個預(yù)先編寫好的對象，就可以直接使用它，而無需進(jìn)行二次開發(fā)。因?yàn)橹灰粋€對象經(jīng)過詳細(xì)的測試，它就是安全的可被重用的。

(4)易于調(diào)試：如果一個特定的對象被發(fā)現(xiàn)是有問題的，只需把它從系統(tǒng)中隔離開來，用另外一個沒有問題的對象替換就可以了。這會大大降低調(diào)試的難度。

3.2類聲明和類體

如上所述，類是組成Java程序的基本要素。類封裝了一個對象類別的狀態(tài)和方法，它是用來創(chuàng)建對象的模板。類的基本格式如下：

class類名{

類體的內(nèi)容

}其中class是用來定義類的關(guān)鍵字，“class類名”是類的聲明部分。類體(括號之間的內(nèi)容)包含從這個類創(chuàng)建的對象在整個生命周期所需要的代碼，其中包括用于初始化新的對象的構(gòu)造方法，用于提供類和從屬于它的對象內(nèi)部狀態(tài)的域和實(shí)現(xiàn)了類及從屬于它的對象的行為方法。上述類的聲明部分是最基本的。類聲明還可以包含以下的信息：

(1)類的訪問限制符，如public、private等。

(2)通過關(guān)鍵字extends聲明父類的名字。注意在Java中的類只能有一個直接父類。

(3)通過關(guān)鍵字implements聲明所要實(shí)現(xiàn)的接口的名字，一個類可以實(shí)現(xiàn)多個接口，多個接口的名字之間以逗號分隔。

一個復(fù)雜的類聲明的例子如下所示：

publicclassSunextendsFatherimplementsPlayable,Workable{

……

}在這個例子里面，聲明了一個公共類Sun，它的父類是Father，實(shí)現(xiàn)了兩個接口Playable和Workable。

習(xí)慣上，類名的第一個字母大寫，當(dāng)類名由幾個單詞復(fù)

合而成時，每個單詞的首字母大寫。如“DateTime”、“AmercianCity”、“EuropeAndAsia”都是符合規(guī)范的類名。類體中有兩種類型的成員：

(1)類中的成員變量，也稱之為域，它們用來刻畫對象的內(nèi)部狀態(tài)。

(2)類中的方法，用來刻畫對象對外提供的行為，其中有一類方法非常特殊，它們就是構(gòu)造方法。構(gòu)造方法給定類所創(chuàng)建的對象的初始狀態(tài)，供類創(chuàng)建對象時使用。我們將在后續(xù)章節(jié)對構(gòu)造方法進(jìn)行詳細(xì)的討論。其中成員變量，也即域，其聲明依照順序，由以下三部分組成：

(1)零個或多個修飾符。如public修飾符就用來表明一個域是公共的。

(2)域的數(shù)據(jù)類型。域的數(shù)據(jù)類型可以是Java中的任何一種數(shù)據(jù)類型，包括基本數(shù)據(jù)類型、對象和接口。

(3)域的名稱。域的名稱遵循一般變量的命名規(guī)則和慣例。而成員方法，其聲明依照順序，由以下六部分組成：

(1)方法的訪問限制符和其它的修飾符。如public，private，static等。

(2)方法的返回類型，即方法返回值的數(shù)據(jù)類型。如果方法沒有返回值，則標(biāo)記為void，這其中有一種例外，就是構(gòu)造方法。構(gòu)造方法沒有返回值，即使標(biāo)記為void也是不允許的。

(3)方法的名稱。方法的名稱也遵循一般變量的命名規(guī)則和慣例，一般而言，其第一個單詞應(yīng)該是動詞，第一個單詞的首字母小寫。而后續(xù)單詞的首字母應(yīng)該大寫。

(4)由圓括號括起來的，以逗號分隔的參數(shù)列表。

(5)有可能拋出的異常的列表。

(6)由一對大括號括起來的方法體的內(nèi)容。在例3-1中，給出了類Car的定義。類Car中兩個私有的雙精度類型域speed和weight，分別用來刻畫一輛小車的速度和重量。在定義域時我們給定了它們的默認(rèn)值。這輛小車的默認(rèn)時速為80mph，默認(rèn)重量為1.3噸。定義了兩個方法setSpeed和setWeight，分別用來修改一個小車對象的速度和重量。另外定義了兩個方法getSpeed和getWeight，分別用來獲得這輛小車的速度和重量。由于speed和weight是私有的，getSpeed和getWeight方法是我們訪問類Car實(shí)例的內(nèi)部特征的唯一方法。main方法是一個靜態(tài)的測試方法，也是應(yīng)用程序運(yùn)行的入口。在類的定義中，方法是可以重載的。方法的重載是多態(tài)性的一種，指的是一個類中可以有多個方法具有相同的名字，但是這些方法的參數(shù)必須不同。還記得我們常用的命令行輸出方法System.ou.println嗎？它有以下的重載版本：

(1)?println()：直接換行。

(2)?println(booleanx)：輸出一個布爾類型的數(shù)字然后

換行。

(3)?println(charx)：輸出一個字符然后換行。

(4)?println(char[]x)：輸出一個字符數(shù)組然后換行。

(5)?println(doublex)：輸出一個雙精度類型的數(shù)字然后

換行。

(6)?println(floatx)：輸出一個單精度類型的數(shù)字然后換行。

(7)?println(intx)：輸出一個整型數(shù)字然后換行。

(8)?println(longx)：輸出一個長整型數(shù)字然后換行。

(9)?println(Objectx)：輸出一個對象然后換行。

(10)?println(Stringx)：輸出一個字符串然后換行。需要注意的是：所謂的參數(shù)不同指的是參數(shù)的個數(shù)不同或者參數(shù)的類型不同，方法的返回類型和參數(shù)的名字不參與比較。比如以下兩個方法不是重載，因?yàn)樗鼈儍H僅是返回類型不同：

doublegetValue(intval);

intgetValue(intval);

以下兩個方法也不是重載，因?yàn)樗鼈冎挥袇?shù)的名字不同，而參數(shù)的類型和個數(shù)都相同：

voidoutputStr(intx,inty);

voidoutputStr(inta,intb);

3.3構(gòu)造方法與對象的創(chuàng)建和使用

在類的定義中，構(gòu)造方法是一類特殊的方法，用于從類模板中創(chuàng)建對象。構(gòu)造方法的聲明和普通方法的聲明類似，只是它們使用類的名稱，而且沒有返回類型。和類中普通方法的重載類似，Java也允許一個類中有若干個構(gòu)造方法，但是這些構(gòu)造方法的參數(shù)必須不同，即參數(shù)的個數(shù)不同，或者參數(shù)的類型不同。Java編譯器可以根據(jù)構(gòu)造方法的參數(shù)數(shù)量和類型來使用不同的構(gòu)造方法，但是不能在一個類中使用兩個參數(shù)個數(shù)和類型都相同的構(gòu)造方法，這樣會引起編譯錯誤。

【例3-2】長方體類Cuboid的定義。

publicclassCuboid{

intheight=20;

intlength=30;

intdepth=10;

publicCuboid(){};

publicCuboid(inth){

height=h;

}

publicCuboid(inth,intl){

height=h;

length=l;

}

publicCuboid(inth,intl,intd){

height=h;

length=l;

depth=d;

}

}在例3-2中，給出了類Cuboid的定義。長方體類Cuboid有三個域height、length和depth，分別代表一個長方體的高、長和深，長方體的高、長和深的初值分別為20、30和10。這個類里面提供了四個構(gòu)造方法。第一個構(gòu)造方法沒有參數(shù)，將使用默認(rèn)的高、長和深創(chuàng)建一個立方體；第二個構(gòu)造方法允許在創(chuàng)建立方體時修改它的高度；第三個構(gòu)造方法允許在創(chuàng)建立方體時修改它的高度和長度；第四個構(gòu)造方法允許在創(chuàng)建立方體時同時修改它的高度、長度和深度。需要注意的是，我們可以不為類提供任何的構(gòu)造方法。如果一個類的代碼沒有提供構(gòu)造方法，則在編譯的時候，Java編譯器會為這個類提供一個沒有參數(shù)的默認(rèn)構(gòu)造方法，這個默認(rèn)構(gòu)造方法不作任何域的初始化工作。但是如果我們?yōu)轭愄峁┝艘粋€以上的構(gòu)造方法，則在編譯的時候，Java編譯器不再為這個類提供沒有參數(shù)的默認(rèn)構(gòu)造方法。這在有的時候會引起混淆，所以強(qiáng)烈建議為每一個類都提供一個沒有參數(shù)的默認(rèn)構(gòu)造方法。當(dāng)使用一個類創(chuàng)建一個對象時，我們也說給出了這個類的一個實(shí)例。創(chuàng)建一個對象包括了聲明對象和為對象分配成員變量兩個步驟。

對象聲明的一般格式為：

類名對象名1[,對象名2,對象名3,…]；

如下面的兩個例子：

Cuboidcb;

Carcar1,car2,car3;

第一個例子聲明了Cuboid類的對象變量cb，第二個例子連續(xù)聲明了三個Car類的對象變量car1、car2和car3。在第一章中我們已經(jīng)知道，Java取消了在C/C++?中容易產(chǎn)生的內(nèi)存錯誤訪問等問題的指針機(jī)制。但在Java中，對象變量是一種和指針變量很類似的變量。對象變量是一種“引用型”變量，和基本類型的變量完全不同?；绢愋偷淖兞恐写娣诺氖沁@個變量的值，但在對象變量中，存放的是引用對象實(shí)體的標(biāo)志，即存放對象實(shí)體所在內(nèi)存區(qū)域的首地址的地址號。當(dāng)然，Java中的引用型變量和C/C++?中的指針有著本質(zhì)的區(qū)別。Java中的引用型變量不能像指針變量那樣隨意的分配內(nèi)存地址，或通過進(jìn)行指針加減運(yùn)算在內(nèi)存中隨意游走，因此也就不會導(dǎo)致在C/C++?中容易產(chǎn)生的內(nèi)存錯誤訪問等問題。在聲明了對象變量后，由于它是一種引用型變量，其中還沒有引用任何對象實(shí)體，即沒有存放任何對象實(shí)體所在內(nèi)存區(qū)域的首地址的地址號。沒有引用任何對象實(shí)體的對象變量稱之為空對象變量?？諏ο笞兞坎荒苁褂?，如果程序中使用了空對象變量，則在運(yùn)行時會出現(xiàn)異常——NullPointerException。關(guān)于異常我們將會在第七章詳細(xì)介紹。因此我們在聲明對象變量后，要盡快的為對象變量分配對象實(shí)體。所謂對象實(shí)體就是用類模板創(chuàng)建一個對象時，這個新建的對象所獲得的內(nèi)存區(qū)域。在Java中，使用new運(yùn)算符和類的構(gòu)造方法為新建的對象分配內(nèi)存，為其中的域置初值，并把對這段內(nèi)存的引用返回給對象變量，從而完成對象的實(shí)體化。new操作符后面跟著的是類模板中某一個構(gòu)造方法。比如：

Cuboidcb=newCuboid(5,10,15);

在這個例子中，使用new操作符通過調(diào)用Cuboid類(有三個參數(shù))的構(gòu)造方法，創(chuàng)建了一個Cuboid類的對象實(shí)體。并把這個對象實(shí)體的引用返回給對象變量cb。在創(chuàng)建對象之后，就可以通過對象變量操作它所引用的對象實(shí)體中的域，以及調(diào)用它所引用的對象實(shí)體中的方法來改變對象的內(nèi)部狀態(tài)。通過使用對象成員訪問操作符“.”，就可以實(shí)現(xiàn)對一個對象的成員變量和方法的訪問。使用對象成員訪問操作符“.”訪問成員變量的一般格式如下：

對象名.域名

例如以下代碼就分別對Cuboid類的域height和depth置了

初值：

cb.height=20;

cb.depth=50;也可以使用對象變量調(diào)用一個對象實(shí)體的方法。把對象實(shí)體的方法名附加在對象變量之后，中間使用對象成員訪問操作符“.”連接。然后在小括號內(nèi)提供方法執(zhí)行所需的參數(shù)。如果這個方法不需要任何參數(shù)，則使用空括號就可以了。

【例3-3】新添加了成員方法和測試入口main方法的長方體類Cuboid。

publicclassCuboid{

intheight=20;

intlength=30;

intdepth=10;

publicCuboid(){};

publicCuboid(inth){

height=h;

}

publicCuboid(inth,intl){

height=h;

length=l;

}

publicCuboid(inth,intl,intd){

height=h;

length=l;

depth=d;

}

publicintcalVolume(){

returnheight*length*depth;

}

publicstaticvoidmain(String[]args){

Cuboidcb=newCuboid(10,15);

cb.depth=5;

System.out.printf(“VolumeoftheCuboid:%d\n”,

cb.calVolume());

}

}在例3-3中，類Cuboid新添加了一個返回類型為整型的方法calVolume用來計算一個長方體的體積。在main方法中，通過調(diào)用Cuboid類中兩個參數(shù)的構(gòu)造方法，新建了一個Cuboid類的實(shí)體，并把實(shí)體的引用返回給對象變量cb。然后通過對象變量cb把成員變量depth的值從默認(rèn)值10修改為5。最后通過調(diào)用cb對象的CalVolume方法算出了這個長方體的體積。例3-3的輸出如圖3.1所示。圖3.1例3-3的輸出結(jié)果

C++要求程序員跟蹤通過new操作符創(chuàng)建的所有對象，并在不再需要的時候顯式的銷毀它們，這是非常容易出錯的。Java虛擬機(jī)提供了一個垃圾回收器，它定期地回收已經(jīng)不再被引用的對象實(shí)體占用的內(nèi)存。借助Java平臺的垃圾回收機(jī)制，程序員可以創(chuàng)建任意數(shù)量的對象，且不必為銷毀它們操心。但是Java虛擬機(jī)的垃圾回收器是自動選擇執(zhí)行回收任務(wù)的時機(jī)的，在某些情況下，Java虛擬機(jī)的垃圾回收有一定的滯后性，會導(dǎo)致系統(tǒng)性能的下降。因此如果當(dāng)對象變量已經(jīng)沒有使用價值的時候，建議通過顯示將對象變量設(shè)置為特殊值null來銷毀對象引用。

3.4域/成員變量

從上述章節(jié)中，我們已經(jīng)知道，類體中可以有兩種類型的成員：域(即成員變量)和成員方法。成員變量用來刻畫類所創(chuàng)建的對象的內(nèi)部特征，成員變量又可以分為兩種：實(shí)例變量和類變量。用關(guān)鍵字static修飾的成員變量稱之為靜態(tài)變量，也即類變量；不使用關(guān)鍵字static修飾的成員變量稱之為實(shí)例變量。當(dāng)從同一個類模板創(chuàng)建多個對象時，每個對象都擁有屬于它自己的實(shí)例變量的副本，這是因?yàn)槊恳粋€對象都被分配一個獨(dú)一無二的內(nèi)存空間，而這些對象的實(shí)例變量所對應(yīng)的實(shí)體位于這些內(nèi)存空間內(nèi)。因此修改一個對象的實(shí)例變量，不會影響另外一個對象的實(shí)例變量。但是有時候，我們也希望某些變量是從同一個類模板創(chuàng)建的所有對象共享的，這個時候我們就要使用類變量。一個類模板所創(chuàng)建的所有對象的類變量都被分配到同一個內(nèi)存區(qū)域，修改其中一個對象的類變量，會影響其他由這個類模板創(chuàng)建的對象相應(yīng)的類變量。為什么修改一個對象的類變量，會影響其他由這個類模板創(chuàng)建的對象相應(yīng)的類變量？這是因?yàn)轭愖兞看娣旁诤皖惸０逑嚓P(guān)聯(lián)的內(nèi)存空間，且只有一個副本。當(dāng)Java應(yīng)用程序在Java虛擬機(jī)中執(zhí)行時，類的字節(jié)碼會被讀入到內(nèi)存中，構(gòu)建成類模板。通過類模板每創(chuàng)建一個新的對象實(shí)例，系統(tǒng)都會為這個新的對象實(shí)例分配一個內(nèi)存空間，這個對象所擁有的實(shí)例變量就存放在這個內(nèi)存空間中。而類變量由于只有一個副本，所以所有的對象共享著這些類變量。而且，類變量的存在與否和這些對象實(shí)例的存在與否是完全無關(guān)的。一個對象消亡了，它所擁有的所有實(shí)例變量也會隨著自動垃圾回收而消失，但是類變量會一直存在。類變量所占據(jù)的內(nèi)存空間直到程序運(yùn)行結(jié)束才會被釋放，因此，類變量是與類相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)變量，它不僅可以通過某個對象訪問，也可以直接通過類名訪問。與之相反，實(shí)例變量是和特定的對象實(shí)例相關(guān)聯(lián)的，只能通過對象變量訪問。

【例3-4】Greet類，用于生成一句話，這句話的開頭是一句招呼語，然后告訴對方自己的名字。

publicclassGreet{

publicstaticStringprefix;

publicStringname;

publicGreet(Stringn){

name=n;

}

publicvoidoutputGreetingStr(){

System.out.println(prefix+“mynameis”+name);

}

publicstaticvoidmain(String[]args){

Greet.prefix=“Hi,nicetomeetyou!”;

Greetalice_greet=newGreet(“Alice”);

Greetbob_greet=newGreet(“Bob”);

alice_greet.outputGreetingStr();圖3.2例3-4的運(yùn)行結(jié)果

bob_greet.outputGreetingStr();

alice_greet.prefix=“Hey,guys,”;

alice_greet.outputGreetingStr();

bob_greet.outputGreetingStr();

}

}圖3.2例3-4的運(yùn)行結(jié)果

Greet類運(yùn)行的結(jié)果如圖3.2所示。

在Greet類中，用于打招呼的一句話記錄在字符串類型的類變量prefix中，打招呼的人的名字記錄在字符串類型的實(shí)例變量name中，name的值在創(chuàng)建對象時由構(gòu)造方法的參數(shù)傳遞進(jìn)來。Greet類提供了outputGreetingStr方法，用于輸出打招呼的話，這句打招呼的話是由prefix和name兩個字符串合成的。上述程序從Greet類的main方法開始執(zhí)行。一開始的時候沒有任何Greet類的對象實(shí)例，但是卻可以直接通過Greet類訪問類變量prefix，把它的值設(shè)置為“Hi,nicetomeetyou!”。然后我們創(chuàng)建了兩個Greet類的對象alice_greet和bob_greet，分別代表Alice和Bob的招呼語。在輸出兩個人的招呼語字符串后，通過以下語句：

alice_greet.prefix=“Hey,guys,”;

我們把類變量prefix改為了“Hey,guys,”，然后再輸出兩個人的招呼語字符串。從圖3.2中可以看出，盡管我們是通過alice_greet修改類變量prefix的，但是bob_greet中的類變量prefix也被更改為了“Hey,guys,”。如果一個域被修飾符final修飾，它就變成了常量。所謂常量，也就是這個域的值是不能夠被改動的。如果程序試圖為一個常量重新賦值，則會導(dǎo)致編譯錯誤。既然常量的值在編譯時是已知的，那么Java編譯器會在編譯時，在每個常量該出現(xiàn)的地方，用常量的值替換掉該常量，因此常量不占用內(nèi)存，這也意味著在聲明常量的時候，必須給出它的初值。代碼中常量的名字習(xí)慣上用大寫字母表示，如果名稱由一個以上的單詞構(gòu)成，那么使用下劃線“_”分隔各個單詞。例3-5給出了一個使用常量的類。

【例3-5】使用常量的類的例子。在這個例子里面，使用類常量PI記錄了圓周率，這個圓周率被用于計算一個圓形的周長和面積。

publicclassCircle{

privatestaticfinaldoublePI=3.1415926;

privatedoubleradius;

publicCircle(doubler){

radius=r;

}

publicdoublecalPerimeter(){

return2*PI*radius;

}

publicdoublecalArea(){

returnPI*radius*radius;

}

publicstaticvoidmain(String[]args){

Circlec=newCircle(10);

System.out.printf(“Perimeter:%f,Area:%f\n”,c.calPerimeter(),c.calArea());

}

}

3.5成員方法

除了構(gòu)造方法外，其它的成員方法又可以分類為類方法和實(shí)例方法。在方法聲明中使用關(guān)鍵字static修飾的成員方法稱之為靜態(tài)方法或類方法，而不使用關(guān)鍵字static修飾的成員方法稱之為實(shí)例方法。實(shí)例方法必須通過對象名來調(diào)用；而類方法既可以通過類名來調(diào)用，也可以通過對象名來調(diào)用。一個類中的方法可以相互調(diào)用，在方法中可以訪問這個類的成員變量。但需要注意的是，在實(shí)例方法中，既可以訪問實(shí)例變量和實(shí)例方法，也可以訪問類變量和類方法；但是在類方法中，只可以訪問類變量和類方法，不允許訪問實(shí)例變量和實(shí)例方法。為什么會存在這樣的區(qū)別呢？這是因?yàn)?，每個對象都擁有屬于它們自己的實(shí)例變量的副本，而類變量是存放在和類模板相關(guān)聯(lián)的內(nèi)存空間中，類變量的存在與否和對象實(shí)例的存在與否是完全無關(guān)的。在調(diào)用類方法的時候，對象實(shí)例可能還不存在，因此這個對象實(shí)例所擁有的實(shí)例變量也不存在。如果允許類方法訪問實(shí)例變量的話，那么類方法可能會訪問尚未分配的內(nèi)存區(qū)域，產(chǎn)生越界訪問錯誤。而在調(diào)用實(shí)例方法的時候，它所隸屬的對象實(shí)例已經(jīng)存在，因此實(shí)例方法可以訪問實(shí)例變量。正因?yàn)閷?shí)例方法可以訪問實(shí)例變量，所以如果允許類方法訪問實(shí)例方法，間接地，也可能會導(dǎo)致類方法訪問未分配的內(nèi)存區(qū)域。所以，只有實(shí)例方法才允許訪問一個對象的實(shí)例變量和其它的實(shí)例方法。

【例3-6】使用類方法和實(shí)例方法的例子。在這個例子里面，我們創(chuàng)建了一個Student類。Student類里面有一個初值為0的類成員變量number用來記錄學(xué)生的總數(shù)。這個類成員變量能通過類方法getNumber訪問，而實(shí)例成員變量name用來記錄每個學(xué)生的名字。Name能通過實(shí)例方法getName訪問。在測試代碼中，創(chuàng)建了三個學(xué)生Alice、Bob和Eve。然后把學(xué)生的總數(shù)和每個學(xué)生的名字打印出來。Student類的運(yùn)行結(jié)果如圖3.3所示。圖3.3例3-6的運(yùn)行結(jié)果在定義成員方法的時候，給定的參數(shù)稱之為“形式參數(shù)”，簡稱為“形參”。當(dāng)調(diào)用成員方法的時候，如果成員方法有參數(shù)，則必須提供實(shí)際的參數(shù)。這種實(shí)際的參數(shù)簡稱為“實(shí)參”。實(shí)參具有確定的值，在調(diào)用方法的時候，實(shí)參的值傳遞給形參。在Java中，所有的參數(shù)傳遞都是“按值傳遞”，也即是說，方法中形參的值是傳遞進(jìn)去的實(shí)參的值的一個副本。但是在Java中“按值傳遞”基本數(shù)據(jù)類型和對象數(shù)據(jù)類型參數(shù)，有著細(xì)微的區(qū)別，必須對其詳細(xì)討論。3.5.1“按值傳遞”基本數(shù)據(jù)類型參數(shù)

對于基本數(shù)據(jù)類型的實(shí)參，它是按值傳遞進(jìn)方法內(nèi)部的，也即是說，在方法內(nèi)部對于參數(shù)的任何改動都只限于這個方法的作用域內(nèi)。當(dāng)從方法返回時，形參消失，它所占據(jù)的內(nèi)存區(qū)域被釋放，因此對參數(shù)所作的修改全部都會丟失。在方法執(zhí)行完畢后，實(shí)參的值不受方法內(nèi)部改動的影響。

【例3-7】“按值傳遞”基本數(shù)據(jù)類型參數(shù)的例子。在這個例子里面，main方法定義了一個局部變量param，它的初值為12。param作為實(shí)參傳遞進(jìn)方法changeParam中，在方法changeParam內(nèi)部，形參param執(zhí)行了自加操作。但是從程序的輸出結(jié)果，我們會發(fā)現(xiàn)，形參所執(zhí)行的自加操作，在方法執(zhí)行結(jié)束后，并沒有影響到main方法中的實(shí)參param的值。PassPrimitiveParam類的運(yùn)行結(jié)果如圖3.4所示。圖3.4例3-7的運(yùn)行結(jié)果另外值得注意的是，向基本數(shù)據(jù)類型的形參所傳遞的實(shí)參值，它的級別不可以高于對應(yīng)的形參的級別。比如可以傳遞一個float類型的實(shí)參值給一個double類型的形參，卻不可以傳遞一個float類型的實(shí)參值給一個int類型的形參。如果必須要把高級別的實(shí)參值傳遞給低級別的形參，必須要在傳值前進(jìn)行強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換，把實(shí)參值轉(zhuǎn)換為形參的類型，否則就會發(fā)生編譯錯誤。3.5.2“按值傳遞”對象數(shù)據(jù)類型參數(shù)

對象數(shù)據(jù)類型的實(shí)參也是按值傳遞進(jìn)方法的，也即是說，在方法內(nèi)部對于對象數(shù)據(jù)類型參數(shù)的任何改動都只限于這個方法的作用域內(nèi)。在方法執(zhí)行完畢后，實(shí)參的值不受方法內(nèi)部改動的影響。但需要注意的是，正如我們在前面章節(jié)所提到的，對象變量是一種“引用型”的變量，在對象變量中，存放的是對象實(shí)體的引用。因此如果通過對象數(shù)據(jù)類型的形參，在方法內(nèi)部對形參所引用的實(shí)體進(jìn)行修改，其改動在方法執(zhí)行完畢后會保留下來。但是，畢竟在Java中只有按值傳遞，沒有按引用傳遞，因此如果直接修改對象變量類型的形參，比如說把一個新的對象實(shí)體的引用復(fù)制給對象數(shù)據(jù)類型的形參，則這種修改在方法執(zhí)行完畢后不會被保留下來。

【例3-8】“按值傳遞”對象數(shù)據(jù)類型參數(shù)的例子。在這個例子里面，main方法定義了一個MyObject對象類型的局部變量mo，其初始的內(nèi)部狀態(tài)innerStatus為12。mo作為實(shí)參傳遞給方法changeParam1的對應(yīng)形參param。在方法changeParam1內(nèi)部，通過形參param對對象實(shí)體的內(nèi)部狀態(tài)innerStatus執(zhí)行了自加操作。從程序的輸出結(jié)果，我們會發(fā)現(xiàn)，在方法執(zhí)行結(jié)束后，main方法中的實(shí)參mo的內(nèi)部狀態(tài)innerStatus確實(shí)由12變?yōu)榱?3。但是與之相反的一個例子是，mo作為實(shí)參也傳遞給方法changeParam2的對應(yīng)形參param。在方法changeParam2內(nèi)部，創(chuàng)建了一個新的MyObject的實(shí)體，并把它的引用賦值給了形參param，從程序的輸出結(jié)果，我們會發(fā)現(xiàn)，在方法執(zhí)行結(jié)束后，param的改變并沒有影響到main方法中的實(shí)參mo。PassObjectParam類的運(yùn)行結(jié)果如圖3.5所示。圖3.5例3-8的運(yùn)行結(jié)果3.6this關(guān)鍵字

this是Java中一個重要的關(guān)鍵字，它代表對當(dāng)前對象的一個引用，也即被調(diào)用的方法或構(gòu)造器所隸屬的對象。通過使用this關(guān)鍵字，可以在實(shí)例方法或構(gòu)造方法中引用當(dāng)前對象的成員變量或成員方法。必須注意的是，this關(guān)鍵字不能出現(xiàn)在類方法中，這是因?yàn)樵谡{(diào)用類方法的時候，對象實(shí)例可能還不存在，this引用可能為空。3.6.1在實(shí)例方法中使用this

在前面章節(jié)已經(jīng)討論過，在類的實(shí)例方法中可以訪問類的成員變量。實(shí)際上，完整的在實(shí)例方法中訪問成員變量的格式為：

this.?成員變量名

在不引起混淆的前提下，直接通過實(shí)例成員變量名就可以在實(shí)例方法中訪問它們。但是在一個實(shí)例方法中，可能存在和實(shí)例成員變量同名的局部變量和參數(shù)，在這個時候，必須顯式的使用this關(guān)鍵字訪問實(shí)例成員變量，避免二義性。

【例3-9】在實(shí)例方法中使用this的例子。在這個例子里面，類ThisTest有兩個私有成員變量x和y，它提供了一個方法setValues為成員變量x和y賦值。但是由于這個方法的兩個參數(shù)x和y與對應(yīng)的成員變量同名，在這個方法的作用域里面，成員變量x和y被對應(yīng)的參數(shù)所覆蓋。因此必須顯式使用this關(guān)鍵字來訪問它們。

ThisTest類的運(yùn)行結(jié)果如圖3.6所示。圖3.6例3-9的運(yùn)行結(jié)果3.6.2在構(gòu)造方法中使用this

在構(gòu)造方法中，和在類的實(shí)例方法中一樣，可以通過this關(guān)鍵字顯式的訪問成員變量，以避免二義性。但是在構(gòu)造方法中，this關(guān)鍵字還有另外一個用途，就是可以使用this關(guān)鍵字調(diào)用同一個類中的另一個構(gòu)造方法。但是必須注意的是，如果在構(gòu)造方法中使用this關(guān)鍵字調(diào)用其它的構(gòu)造方法，則這個語句必須放在構(gòu)造方法實(shí)現(xiàn)語句中的第一行。

【例3-10】在構(gòu)造方法中使用this的例子。在這個例子里面，Rectangle類刻畫了一個矩形。成員變量x和y代表這個矩形的左上角坐標(biāo)，width和height代表矩形的寬和高。它有兩個構(gòu)造方法。第一個構(gòu)造方法接受四個參數(shù)，分別給x、y、width和height賦初值。由于這個方法的四個參數(shù)和對應(yīng)的成員變量同名，因此在里面必須顯式的使用this關(guān)鍵字訪問成員變量。第二個構(gòu)造方法接受兩個參數(shù)，分別為width和height賦初值。左上角坐標(biāo)取默認(rèn)值(0，0)。因此在這個構(gòu)造方法里面，通過this(0，0，width,height)直接調(diào)用第一個構(gòu)造方法完成初始化任務(wù)。

Rectangle類的運(yùn)行結(jié)果如圖3.7所示。圖3.7例3-10的運(yùn)行結(jié)果

3.7訪問權(quán)限

對于一個類而言，它的實(shí)例方法總是可以訪問該類中的實(shí)例變量和類變量，調(diào)用該類中的實(shí)例方法和類方法；它的類方法總是可以訪問該類中的類變量，調(diào)用該類中的其它類方法。但是一個類，是否可以使用另一個類的某一個成員變量或某一個成員方法呢？這是由訪問權(quán)限修飾符決定的。如果一個類的訪問權(quán)限修飾符為public，則這個類是公共的，在這種情況下，任何位置的任何類都可以訪問這個類。在Java中，源文件也即Java文件的名字，必須與這個源文件中的公共類名一致。如果一個類沒有訪問權(quán)限修飾符，也是允許的。沒有訪問權(quán)限修飾符代表著這個類采用默認(rèn)的訪問權(quán)限，也即包私有訪問權(quán)限。只有和這個類在同一個包中的類，才能夠訪問它。其它包中的類不能夠訪問具有包私有訪問權(quán)限的類。(關(guān)于包的概念，我們將在3.9節(jié)討論)3.7.1public訪問權(quán)限修飾符

用關(guān)鍵字public修飾的成員變量和方法被稱為公有變量和公有方法。對于公有變量和公有方法，在任何地方，都可以通過使用對象成員訪問操作符“.”訪問它們。也即是，公有變量和公有方法無論在同一個類內(nèi)部，處于同一個包的其它類里面，或者處于不同包的其它類里面，都可以被訪問但需通過對象成員訪問操作符。3.7.2private訪問權(quán)限修飾符

用關(guān)鍵字private修飾的成員變量和方法被稱為私有變量和私有方法。對于私有變量和私有方法，只有在本類中創(chuàng)建的該類的對象才能訪問自己的私有變量和私有方法，在另外一個類中創(chuàng)建的對象，是不能夠訪問該類的對象的私有變量和私有方法的。在編寫一個類的代碼的時候，如果不希望將來外部能夠通過這個類生成的對象直接訪問內(nèi)部的成員變量和成員方法，就應(yīng)該將其設(shè)置為私有的。在面向?qū)ο缶幊虒?shí)踐中，一個實(shí)體只應(yīng)該對外暴露它希望外部知道的入口，而隱藏內(nèi)部的屬性，防止非法的訪問。在Java中，類里面希望外部知道的入口應(yīng)該被標(biāo)記為public，而需要隱藏的內(nèi)部屬性標(biāo)記為private，這是封裝性的一種體現(xiàn)。

【例3-11】公有成員變量和私有成員變量的例子。在這個例子里面，實(shí)現(xiàn)了一個賬戶類Account。Account類中的屬性money是內(nèi)部屬性，不希望出現(xiàn)外部的非法訪問，因此Account類提供了兩個公有方法getMoney和setMoney分別用來取得賬戶中的金額和修改賬戶中的金額。在測試類Transaction中，只能通過公有方法訪問一個賬戶的內(nèi)部金額，不能直接訪問money屬性。3.7.3protected訪問權(quán)限修飾符

用關(guān)鍵字protected修飾的成員變量和方法被稱為受保護(hù)的變量和受保護(hù)的方法。在不牽涉到繼承的時候，有protected修飾符和無修飾符的作用是一樣的。如果一個類繼承了另外一個類，也即是說一個類是另外一個類的子類的話，那么它能夠訪問其父類的成員變量和成員方法，而無論這個類是否和其父類在同一個包中。3.7.4無修飾符

不用關(guān)鍵字public、private、protected修飾符修飾的成員變量和成員方法被稱為友好的變量和友好的方法。一個類里面的友好變量和友好方法，能夠被同一個包中的另一個類通過使用對象成員訪問操作符“.”訪問，但是不能夠被不在同一個包中的其他類訪問。

3.8嵌套類和內(nèi)部類

Java允許在一個類中定義另一個類，這樣的類被稱為嵌套類。而包含嵌套類的類被稱為這個內(nèi)部類的外部類。嵌套類是包含它的外部類的成員，因此嵌套類可以訪問外部類的其他成員。值得注意的是，嵌套類不僅可以訪問外部類的public、protected和受保護(hù)的成員，連private成員也是可以訪問的。嵌套類分為兩種類型：靜態(tài)的和非靜態(tài)的。聲明為static的嵌套類被稱為靜態(tài)嵌套類，而非靜態(tài)嵌套類也被稱為內(nèi)部類。與類方法和類變量一樣，靜態(tài)嵌套類只和外部類相關(guān)，和由外部類生成的實(shí)例對象無關(guān)，因此靜態(tài)嵌套類不能直接訪問外部類中定義的實(shí)例變量和方法。另一方面，與實(shí)例方法和實(shí)例變量一樣，內(nèi)部類和包含它的外部類的一個實(shí)例相關(guān)聯(lián)，內(nèi)部類可以直接訪問這個實(shí)例對象的變量和方法。但是值得注意的是，由于內(nèi)部類是和外部類的實(shí)例相關(guān)聯(lián)的，因此它不能定義任何靜態(tài)成員，比如以下的例子：

classOuterClass{

classInnerClass{

…

}

}

我們可以看到內(nèi)部類InnerClass位于外部類OuterClass之內(nèi)，因此它可以直接訪問OuterClass的成員方法和成員變量。實(shí)例化內(nèi)部類之前必須先實(shí)例化外部類，比如以下的例子：

OuterClassouterObj=newOuterClass(…);

OuterClass.InnerClassinnerObj=OuterObj.newInnerClass(…);

【例3-12】內(nèi)部類的例子。在這個例子里面，IDCollection類封裝了一個整數(shù)ID的集合。在IDCollection的初始化方法中，一個整數(shù)ID數(shù)組以及它的長度作為參數(shù)傳遞進(jìn)來，保存在成員變量ids中。IDCollection類中有一個內(nèi)部類IDIterator，用于從頭到尾或從尾到頭遍歷ID集合。程序運(yùn)行結(jié)果如圖3.8所示。圖3.8例3-12的運(yùn)行結(jié)果

3.9包

在編程工作中，我們可能經(jīng)常會使用其他程序員提供的類和接口。很有可能出現(xiàn)這樣的情況：我們使用的兩個類或接口具有同樣的名字。比如說，程序員A和B分別向我們提供了他們編寫的同名類Car。程序員A和B各自的Car都具有它們不可替代的特點(diǎn)，所以我們必須同時使用這兩個類。但是Java不允許在同一個虛擬環(huán)境中使用兩個同名類。由于程序員A和B的Car類都是早就封裝好的，并且已經(jīng)用于很多場合，所以我們不能要求他們更改他們自己類的名字。那該怎么辦呢？Java已經(jīng)為我們提供了一種解決方案，那就是包的機(jī)制。在Java中，把一組相關(guān)的類和接口放在同一個包里面，以便程序員查找使用類和接口、避免命名沖突和實(shí)現(xiàn)訪問控制。比如，我們常用的基礎(chǔ)類都放在java.lang包中，而輸入輸出相關(guān)的類都放在java.io中。我們也可以把自己創(chuàng)建的類放在某個特定的