6.2 Java类
Java API提供了一些现有的类，程序员可以使用这些类来创建对象，例如第5章学习的String类。除了使用现有的Java类，程序员还可以自定义Java类，接下来会详细地介绍如何定义和使用Java类。
6.2.1 Java类的定义
在编写第一个Java程序时就已经知道，类是Java程序的基本单元。Java是面向对象的程序设计语言，所有程序都是由类组织起来的。下面是类定义的语法形式。
public class 类名｛
//定义类属性
属性1类型:属性1名;
属性2类型:属性2名;
…
//定义方法
方法1定义
方法2定义
…
｝
copy在Java中，class是用来定义类的关键字，class关键字后面是要定义的类的名称，然后有一对大括号，大括号里写的是类的主要内容。
类的主要内容也分两部分，第一部分是类的属性定义，在前面的课程中学习过，在类内部、方法外部定义的变量称为成员变量，这里类的属性就是类的成员变量，这两个概念是相同的。第二部分是类的方法定义，通过方法的定义，描述类具有的行为，这些方法也可以称为成员方法。
接下来通过定义学生类，熟悉Java类定义的写法，具体代码如下所示。
public class Student
{
String stuName; //学生姓名
int stuAge; //学生年龄
int stuSex; //学生性别
int stuGrade; //学生年级
//定义听课的方法，在控制台直接输出
public void learn()
{
System.out.println(stuName + "正在认真听课！");
}
//定义写作业的方法，输入时间，返回字符串
public String doHomework(int hour)
{
return "现在是北京时间:" + hour + "点，" + stuName + " 正在写作业！";
}
}
copy需要注意的是，这个类里面没有main方法，所以只能编译，不能运行。
6.2.2 Java类的创建和使用
定义好Student类后，就可以根据这个类创建（实例化）对象了。类就相当于一个模板，可以创建多个对象。创建对象的语法形式如下。
类名 对象名 = new 类名();
copy在学习使用String类创建String字符串时，其实已经创建了类的对象，所以大家对这样的语法形式并不陌生。创建对象时，要使用new关键字，后面要跟着类名。
根据上面创建对象的语法，创建王云这个学生对象的代码如下。
Student wangYun = new Student();
copy这里，只创建了wangYun这个对象，并没有对这个对象的属性赋值，考虑到每个对象的属性值不一样，所以通常在创建对象后给对象的属性赋值。在Java语言中，通过“.”操作符来引用对象的属性和方法，具体的语法形式如下。
对象名.属性;
对象名.方法;
copy通过上面的语法形式，可以给对象的属性赋值，也可以更改对象属性的值或者调用对象的方法，具体的代码如下。
wangYun.stuName ="王云";
wangYun.stuAge = 22;
wangYun.stuSex = 1; //1代表男，2代表女
wangYun.stuGrade = 4; //4代表大学四年级
wangYun.learn(); //调用学生听课的方法
wangYun.doHomework(22); //调用学生写作业的方法，输入值22代表现在是22点
//该方法返回一个String类型的字符串
copy接下来通过创建一个测试类TestStudent（这个测试类需要和之前编译过的Student类在同一个目录），来测试Student类的创建和使用，具体代码如下所示。
public class TestStudent
{
public static void main(String[] args)
{
Student wangYun = new Student(); //创建wangYun学生类对象
wangYun.stuName = "王云";
wangYun.stuAge = 22;
wangYun.stuSex = 1; //1代表男，2代表女
wangYun.stuGrade = 4; //4代表大学四年级
wangYun.learn(); //调用学生听课的方法
String rstString = wangYun.doHomework(22); //调用学生写作业的方法，输入值22代表现在是22点
System.out.println(rstString);
}
}
copy编译并运行该程序，运行结果如图6.3所示。
这个程序虽然非常简单，但却是我们第一次使用两个类完成的一个程序。其中TestStudent类是测试类，测试类中包含main方法，提供程序运行的入口。在main方法内，创建Student类的对象并给对象属性赋值，然后调用对象的方法。
这个程序有两个Java文件，每个Java文件中编写了一个Java类，编译完成后形成2个class文件。也可以将两个Java类写在一个Java文件里，但其中只能有一个类用public修饰，并且这个Java文件的名称必须用这个public类的类名命名，具体代码如下。
public class TestStudent
{
public static void main(String[] args)
{
Student wangYun = new Student(); //创建wangYun学生类对象
wangYun.stuName = "王云";
wangYun.stuAge = 22;
wangYun.stuSex = 1; //1代表男，2代表女
wangYun.stuGrade = 4; //4代表大学四年级
wangYun.learn(); //调用学生听课的方法
String rstString = wangYun.doHomework(22); //调用学生写作业的方法，输入值22代表现在是22点
System.out.println(rstString);
}
}
class Student //不能使用public修饰
{
String stuName; //学生姓名
int stuAge; //学生年龄
int stuSex; //学生性别
int stuGrade; //学生年级
//定义听课的方法，在控制台直接输出
public void learn()
{
System.out.println(stuName + "正在认真听课！");
}
//定义写作业的方法，输入时间，返回字符串
public String doHomework(int hour)
{
return "现在是北京时间:" + hour + "点，" + stuName + " 正在写作业！";
}
}
copy在上面的一些例子中，对对象的属性都是先赋值后再使用，如果没有赋值就直接使用对象的属性，会有什么样的结果呢？
下面将TestStudent测试类的代码修改成如下的形式。
public class TestStudent
{
public static void main(String[] args)
{
Student wangYun = new Student(); //创建wangYun学生类对象
System.out.println("未赋值前的学生姓名为：" + wangYun.stuName);
System.out.println("未赋值前的学生年龄为：" + wangYun.stuAge);
System.out.println("未赋值前的学生性别数值为：" + wangYun.stuSex);
System.out.println("未赋值前的学生年级为：" + wangYun.stuGrade);
//给对象的属性赋值
wangYun.stuName = "王云";
wangYun.stuAge = 22;
wangYun.stuSex = 1; //1代表男，2代表女
wangYun.stuGrade = 4; //4代表大学四年级
System.out.println("赋值后的学生姓名为：" + wangYun.stuName);
System.out.println("赋值后的学生年龄为：" + wangYun.stuAge);
System.out.println("赋值后的学生性别数值为：" + wangYun.stuSex);
System.out.println("赋值后的学生年级为：" + wangYun.stuGrade);
}
}
copy程序运行结果如图6.4所示。
从图6.4所示的程序运行结果可以看出，在未给对象属性赋值前使用属性时，如果该属性为引用数据类型，其初始默认值为null，如果该属性是int型，其初始默认值为0。
6.2.3 Java类的简单运用
在上一小节中，定义了Student类后，使用TestStudent测试类创建了一个Student类的对象wangYun，然后给wangYun对象的属性赋值并调用对象的方法。接下来再定义一个老师类Teacher，Teacher类具有的属性和方法如图6.5所示。
下面将新定义一个TestStuTea类，用于组织这个新程序的程序结构。该程序中包含2个老师对象（基本信息如表6.1所示）和4个学生对象（基本信息如表6.2所示）。
| 姓名 | 专业 | 课程 | 教龄 |
|---|---|---|---|
| 蒋涵 | 计算机应用 | Java基础 | 5 |
| 田斌 | 软件工程 | 前端技术 | 10 |
| 姓名 | 年龄 | 性别 | 年级 |
|---|---|---|---|
| 王云 | 22 | 男 | 4 |
| 刘静涛 | 21 | 女 | 3 |
| 南天华 | 20 | 男 | 3 |
| 雷静 | 22 | 女 | 4 |
程序要完成的功能描述如下。
（1）在程序开始运行时，需要在控制台依次输入所有老师和学生的基本信息。
（2）在控制台输入完毕这些老师和学生的基本信息后，调用第一个老师讲课的方法，在控制台输出“**（该老师的姓名）老师正在辛苦讲**（该老师所授课程）课程”的信息。
（3）依次调用所有学生听课的方法，在控制台输出“**（该学生姓名）学生正在认真听课！”的信息。
（4）依次调用所有学生写作业的方法，在控制台“现在是北京时间：20点，**（该学生姓名）正在写作业！”的信息，其中20是作为参数传递给写作业的方法的。
（5）调用第二个老师批改作业的方法，依次批改所有学生的作业，在控制台输出“讲授**（该老师所授课程）课程的老师**（该老师姓名）已经批改完毕：**（该学生姓名）的作业！”。
程序运行结果如图6.6所示。
程序代码如下所示，其中使用了两个数组，分别存放了2个老师对象和4个学生对象，使用循环和方法createTeacher()、createStudent()创建对象并给对象赋值，之后再使用循环并调用对象方法按要求输出结果。
import java.util.Scanner;
public class TestStuTea
{
static Scanner input = new Scanner(System.in);
public static void main(String[] args)
{
Teacher[] tea = new Teacher[2]; //创建长度为2的数组tea，用于存放2个老师对象
Student[] stu = new Student[4]; //创建长度为4的数组stu，用于存放4个学生对象
for(int i = 0;i < tea.length;i++)
{
System.out.println("请创建并输入第" + (i+1) + "个老师的基本信息：");
tea[i] = createTeacher(); //调用createTeacher方法创建第i+1个老师对象并赋值
}
for(int j = 0;j < stu.length;j++)
{
System.out.println("请创建并输入第" + (j+1) + "个学生的基本信息：");
stu[j] = createStudent(); //调用createStudent方法创建第j+1个学生对象并赋值
}
//调用第一个老师讲课的方法，在控制台输出
tea[0].teach();
//依次调用所有学生听课的方法，在控制台输出
for(int j = 0;j < stu.length;j++)
{
stu[j].learn();
}
//依次调用所有学生写作业的方法，在控制台输出
for(int j = 0;j < stu.length;j++)
{
String tempStr = stu[j].doHomework(20); //其中20是作为参数传递给写作业的方法的
System.out.println(tempStr);
}
for(int j = 0;j < stu.length;j++)
{
//调用第二个老师批改作业的方法，依次批改所有学生的作业，在控制台输出
tea[1].checkHomework(stu[j]);
}
}
//创建老师对象并赋值
public static Teacher createTeacher()
{
Teacher tea = new Teacher();
System.out.print("请输入老师姓名：");
tea.teaName = input.next();
System.out.print("请输入老师专业：");
tea.teaSpecialty = input.next();
System.out.print("请输入老师所讲授的课程：");
tea.teaCourse = input.next();
System.out.print("请输入老师教龄：");
tea.teaYears = input.nextInt();
return tea;
}
//创建学生对象并赋值
public static Student createStudent()
{
Student stu = new Student();
System.out.print("请输入学生姓名：");
stu.stuName = input.next();
System.out.print("请输入学生年龄：");
stu.stuAge = input.nextInt();
System.out.print("请输入学生性别数值（1代表男、2代表女）：");
stu.stuSex = input.nextInt();
System.out.print("请输入学生年级：");
stu.stuGrade = input.nextInt();
return stu;
}
}
class Teacher //不能使用public修饰
{
String teaName; //老师姓名
String teaSpecialty; //老师专业
String teaCourse; //老师所讲授的课程
int teaYears; //老师教龄
//定义讲课的方法，在控制台直接输出
public void teach()
{
System.out.println(teaName + "正在辛苦讲：" + teaCourse + " 课程！");
}
//定义批改作业的方法，输入值为一个学生对象，在控制台直接输出结果
public void checkHomework(Student stu)
{
System.out.println("讲授：" + teaCourse + " 课程的老师：" + teaName + " 已经批改完毕：
" + stu.stuName +" 的作业！");
}
}
class Student //不能使用public修饰
{
String stuName; //学生姓名
int stuAge; //学生年龄
int stuSex; //学生性别
int stuGrade; //学生年级
//定义听课的方法，在控制台直接输出
public void learn()
{
System.out.println(stuName + "正在认真听课！");
}
//定义写作业的方法，输入时间，返回字符串
public String doHomework(int hour)
{
return "现在是北京时间:" + hour + "点，" + stuName + " 正在写作业！";
}
}
copy6.2.4 封装
在企业面试的过程中，经常会被问到，面向对象有哪些基本特性？答案应该是：封装、继承和多态。如果要求4个答案的话，可以增加一个抽象。继承和多态在后面的章节会详细介绍，这里给读者简要介绍一下封装。
封装就是将抽象得到的属性和行为结合起来，形成一个有机的整体，就是类。类里面的一些属性和方法（尤其是属性），需要隐藏起来，不希望直接对外公开，但同时提供供外部访问的方法来访问这些需要隐藏的属性和方法。
封装的目的是增强安全性和简化编程，使用者不必了解具体类的内部实现细节，而只是要通过提供给外部访问的方法，来有限制地访问类需要隐藏的属性和方法。
还是使用学生的案例，例如要求一旦对学生对象的性别赋值之后就不能修改，但在6.2.2节的TestStudent.java程序中，完全可以在赋值以后，通过“学生对象名.stuSex = 2”语句，把学生对象的性别从男变成女。这样的做法就不符合程序的需求，如何解决这个问题呢？
采用封装的形式，用private（私有的）关键字去修饰stuSex变量，其含义是为把stuSex变量封装到类的内部，只有在类的内部才可以访问stuSex变量，从而保证了这个变量不能被其他类的对象修改。这样的做法只起到了隐藏的作用，要想更好地使用这个变量，则应该提供一个对外的public（公有的）方法，其他对象可以通过这个方法访问这个私有的变量。
所谓良好的封装，就是使用private对属性进行封装，从而保护信息的安全。使用public修饰方法时，外界可以调用该方法，通常将设置私有属性的值和获取私有属性值的方法称为setter和getter方法。接下来按照良好封装的要求，重新编写Student类，其代码如下。
public class Student
{
private String stuName; //学生姓名——私有属性
private int stuAge; //学生年龄——私有属性
private int stuSex; //学生性别——私有属性
private int stuGrade; //学生年级——私有属性
public String getStuName(){ //公有方法获得学生姓名
//这里的this表示本对象
return this.stuName; //返回这个类的私有属性stuName
}
//公有方法设置学生姓名，参数为要设置的学生姓名
public void setStuName(String name){
this.stuName = name;
}
public int getStuAge(){ //公有方法获得学生年龄
return this.stuAge;
}
//公有方法设置学生年龄，参数为要设置的学生年龄
public void setStuAge(int age){
this.stuAge = age;
}
public int getStuSex(){ //公有方法获得学生性别
return this.stuSex;
}
//公有方法设置学生性别，参数为要设置的学生性别
public void setStuSex(int sex){
this.stuSex = sex;
}
public int getStuGrade(){ //公有方法获得学生年级
return this.stuGrade;
}
//公有方法设置学生年级，参数为要设置的学生年级
public void setStuGrade(int grade){
this.stuGrade = grade;
}
//定义听课的方法，在控制台直接输出
public void learn()
{
System.out.println(stuName + "正在认真听课！");
}
//定义写作业的方法，输入时间，返回字符串
public String doHomework(int hour)
{
return "现在是北京时间:" + hour + "点，" + stuName + " 正在写作业！";
}
}
copy如果继续使用下面的代码创建Student对象并给对象属性赋值，将不会编译通过，原因是不能在类外给类的私有属性赋值，具体参见代码注释。
public class TestStudent3
{
public static void main(String[] args)
{
Student wangYun = new Student(); //创建wangYun学生类对象
wangYun.stuName = "王云"; //不能给私有属性stuName赋值
wangYun.stuAge = 22; //不能给私有属性stuAge赋值
wangYun.stuSex = 1; //不能给私有属性stuSex赋值
wangYun.stuGrade = 4; //不能给私有属性stuGrade赋值
wangYun.learn(); //可以调用公有的学生听课的learn()方法
String rstString = wangYun.doHomework(22);//可以调用公有的学生写作业的
//doHomework(22)方法
System.out.println(rstString);
}
}
copy正确的代码如下。
public class TestStudent4
{
public static void main(String[] args)
{
Student wangYun = new Student(); //创建wangYun学生类对象
wangYun.setStuName("王云"); //调用公有方法给stuName赋值
wangYun.setStuAge(22); //调用公有方法给stuAge赋值
wangYun.setStuSex(1); //调用公有方法给stuSex赋值
wangYun.setStuGrade(4); //调用公有方法给stuGrade赋值
wangYun.learn(); //调用公有的学生听课的learn()方法
String rstString = wangYun.doHomework(22); //调用公有的学生写作业的doHomework(22)方法
System.out.println(rstString);
}
}
copy