一个class可以包含多个field,例如,我们给Person类就定义了两个field:
class Person { public String name; public int age; }但是,直接把field用public暴露给外部可能会破坏封装性。比如,代码可以这样写:
Person ming = new Person(); ming.name = "Xiao Ming"; ming.age = -99; // age设置为负数显然,直接操作field,容易造成逻辑混乱。为了避免外部代码直接去访问field,我们可以用private修饰field,拒绝外部访问:
class Person { private String name; private int age; }试试private修饰的field有什么效果:
// private field public class Main { public static void main(String[] args) { Person ming = new Person(); ming.name = "Xiao Ming"; // 对字段name赋值 ming.age = 12; // 对字段age赋值 } } class Person { private String name; private int age; }是不是编译报错?把访问field的赋值语句去了就可以正常编译了。
把field从public改成private,外部代码不能访问这些field,那我们定义这些field有什么用?怎么才能给它赋值?怎么才能读取它的值?
所以我们需要使用方法(method)来让外部代码可以间接修改field:
// private field public class Main { public static void main(String[] args) { Person ming = new Person(); ming.setName("Xiao Ming"); // 设置name ming.setAge(12); // 设置age System.out.println(ming.getName() + ", " + ming.getAge()); } } class Person { private String name; private int age; public String getName() { return this.name; } public void setName(String name) { this.name = name; } public int getAge() { return this.age; } public void setAge(int age) { if (age < 0 || age > 100) { throw new IllegalArgumentException("invalid age value"); } this.age = age; } }虽然外部代码不能直接修改private字段,但是,外部代码可以调用方法setName()和setAge()来间接修改private字段。在方法内部,我们就有机会检查参数对不对。比如,setAge()就会检查传入的参数,参数超出了范围,直接报错。这样,外部代码就没有任何机会把age设置成不合理的值。
对setName()方法同样可以做检查,例如,不允许传入null和空字符串:
public void setName(String name) { if (name == null || name.isBlank()) { throw new IllegalArgumentException("invalid name"); } this.name = name.strip(); // 去掉首尾空格 }同样,外部代码不能直接读取private字段,但可以通过getName()和getAge()间接获取private字段的值。
所以,一个类通过定义方法,就可以给外部代码暴露一些操作的接口,同时,内部自己保证逻辑一致性。
调用方法的语法是实例变量.方法名(参数);。一个方法调用就是一个语句,所以不要忘了在末尾加;。例如:ming.setName("Xiao Ming");。
定义方法
从上面的代码可以看出,定义方法的语法是:
修饰符 方法返回类型 方法名(方法参数列表) { 若干方法语句; return 方法返回值; }方法返回值通过return语句实现,如果没有返回值,返回类型设置为void,可以省略return。
private方法
有public方法,自然就有private方法。和private字段一样,private方法不允许外部调用,那我们定义private方法有什么用?
定义private方法的理由是内部方法是可以调用private方法的。例如:
// private method public class Main { public static void main(String[] args) { Person ming = new Person(); ming.setBirth(2008); System.out.println(ming.getAge()); } } class Person { private String name; private int birth; public void setBirth(int birth) { this.birth = birth; } public int getAge() { return calcAge(2019); // 调用private方法 } // private方法: private int calcAge(int currentYear) { return currentYear - this.birth; } }观察上述代码,calcAge()是一个private方法,外部代码无法调用,但是,内部方法getAge()可以调用它。
此外,我们还注意到,这个Person类只定义了birth字段,没有定义age字段,获取age时,通过方法getAge()返回的是一个实时计算的值,并非存储在某个字段的值。这说明方法可以封装一个类的对外接口,调用方不需要知道也不关心Person实例在内部到底有没有age字段。
this变量
在方法内部,可以使用一个隐含的变量this,它始终指向当前实例。因此,通过this.field就可以访问当前实例的字段。
如果没有命名冲突,可以省略this。例如:
class Person { private String name; public String getName() { return name; // 相当于this.name } }但是,如果有局部变量和字段重名,那么局部变量优先级更高,就必须加上this:
class Person { private String name; public void setName(String name) { this.name = name; // 前面的this不可少,少了就变成局部变量name了 } }方法参数
方法可以包含0个或任意个参数。方法参数用于接收传递给方法的变量值。调用方法时,必须严格按照参数的定义一一传递。例如:
class Person { ... public void setNameAndAge(String name, int age) { ... } }调用这个setNameAndAge()方法时,必须有两个参数,且第一个参数必须为String,第二个参数必须为int:
Person ming = new Person(); ming.setNameAndAge("Xiao Ming"); // 编译错误:参数个数不对 ming.setNameAndAge(12, "Xiao Ming"); // 编译错误:参数类型不对可变参数
可变参数用类型...定义,可变参数相当于数组类型:
class Group { private String[] names; public void setNames(String... names) { this.names = names; } }上面的setNames()就定义了一个可变参数。调用时,可以这么写:
Group g = new Group(); g.setNames("Xiao Ming", "Xiao Hong", "Xiao Jun"); // 传入3个String g.setNames("Xiao Ming", "Xiao Hong"); // 传入2个String g.setNames("Xiao Ming"); // 传入1个String g.setNames(); // 传入0个String完全可以把可变参数改写为String[]类型:
class Group { private String[] names; public void setNames(String[] names) { this.names = names; } }但是,调用方需要自己先构造String[],比较麻烦。例如:
Group g = new Group(); g.setNames(new String[] {"Xiao Ming", "Xiao Hong", "Xiao Jun"}); // 传入1个String[]另一个问题是,调用方可以传入null:
Group g = new Group(); g.setNames(null);而可变参数可以保证无法传入null,因为传入0个参数时,接收到的实际值是一个空数组而不是null。
参数绑定
调用方把参数传递给实例方法时,调用时传递的值会按参数位置一一绑定。
那什么是参数绑定?
我们先观察一个基本类型参数的传递:
// 基本类型参数绑定 public class Main { public static void main(String[] args) { Person p = new Person(); int n = 15; // n的值为15 p.setAge(n); // 传入n的值 System.out.println(p.getAge()); // 15 n = 20; // n的值改为20 System.out.println(p.getAge()); // 15还是20? } } class Person { private int age; public int getAge() { return this.age; } public void setAge(int age) { this.age = age; } }运行代码,从结果可知,修改外部的局部变量n,不影响实例p的age字段,原因是setAge()方法获得的参数,复制了n的值,因此,p.age和局部变量n互不影响。
结论:基本类型参数的传递,是调用方值的复制。双方各自的后续修改,互不影响。
我们再看一个传递引用参数的例子:
// 引用类型参数绑定 public class Main { public static void main(String[] args) { Person p = new Person(); String[] fullname = new String[] { "Homer", "Simpson" }; p.setName(fullname); // 传入fullname数组 System.out.println(p.getName()); // "Homer Simpson" fullname[0] = "Bart"; // fullname数组的第一个元素修改为"Bart" System.out.println(p.getName()); // "Homer Simpson"还是"Bart Simpson"? } } class Person { private String[] name; public String getName() { return this.name[0] + " " + this.name[1]; } public void setName(String[] name) { this.name = name; } }注意到setName()的参数现在是一个数组。一开始,把fullname数组传进去,然后,修改fullname数组的内容,结果发现,实例p的字段p.name也被修改了!
结论
引用类型参数的传递,调用方的变量,和接收方的参数变量,指向的是同一个对象。双方任意一方对这个对象的修改,都会影响对方(因为指向同一个对象嘛)。
有了上面的结论,我们再看一个例子:
// 引用类型参数绑定 public class Main { public static void main(String[] args) { Person p = new Person(); String bob = "Bob"; p.setName(bob); // 传入bob变量 System.out.println(p.getName()); // "Bob" bob = "Alice"; // bob改名为Alice System.out.println(p.getName()); // "Bob"还是"Alice"? } } class Person { private String name; public String getName() { return this.name; } public void setName(String name) { this.name = name; } }不要怀疑引用参数绑定的机制,试解释为什么上面的代码两次输出都是"Bob"。
最后说说为什么方法内部可以使用隐含的this变量。实际上这并不是什么神秘的语法,而是Java编译器自动给每个方法添加了一个额外的this参数,这个参数永远在第一个位置,并且参数类型必须是当前对象的类型。
如果我们手动把this参数写出来,编译也完全没有问题:
class Person { private String name; // 等价: void setName(String name) public void setName(Person this, String name) { this.name = name; } // 等价: void hello() public void hello(Person this) { System.out.println("Hello, " + this.name + "!"); } } public class Main { public static void main(String[] args) { Person p = new Person(); p.setName("Bob"); p.hello(); } }喜欢这个系列的同学可以关注我:
爆肝一个月,Python 从入门到精通