Java开发笔记（四十五）成员属性与成员方法

前面介绍了许多数据类型，除了基本类型如整型int、双精度型double、布尔型boolean之外，还有高级一些的如包装整型Integer、字符串类型String、本地日期类型LocalDate等等，那么这些数据类型为何会分成基本和高级两种呢？这与编程语言的发展历程息息相关，像中文、英文这些是人类社会的自然语言，而计算机能够识别的是机器语言，但是机器语言全为以0和1表达的二进制串，看起来仿佛天书一般，读都读不懂，更别说写出来了。为了方便程序员也能操纵计算机，科学家把机器语言所表达的一些常见操作归纳起来，分别使用特定的英语单词来代替它们，例如MOV表示移动指令，ADD表示加法指令，SUB表示减法指令，MUL表示乘法指令，DIV表示除法指令等等。那时的数字则放在一个个寄存器中，所谓寄存器指的是某个存储单元，每个存储单位可保存8位的二进制数，计算机中有八个通用的8位寄存器，分别是AH、AL、BH、BL、CH、CL、DH、DL。对于汇编语言来说，指令相当于操作符，寄存器相当于变量，此时没有明确的数据类型之分，因为所有数据都是8位二进制数。虽然汇编语言比起机器语言来说，总算能被程序员看懂了，但是它的表达手段无疑很原始，所以汇编语言属于计算机的低级语言。
然而汇编语言实在是太低级了，每次操作只能处理8位的二进制数，如果需要对很大的数字进行运算，汇编语言就得把大数运算拆分成若干条指令处理。比如300与400相加，由于300和400各需16位二进制数存放，因此它们的加法运算至少要分解为三条加法指令；第一条是两个数字的前面8位相加，第二条是两个数字的后面8位相加，倘若第二条加法之和超出255，则第三条还得给第一条的运算结果加一。可见大数相加已然如此繁琐，大数相乘或者相除只会更加麻烦，为了进一步简化汇编语言，科学家又发明了以C语言为代表的中级语言。C语言相对汇编语言的一个显著进步，是把基本数据类型分门别类，推出了整型int、长整型long、浮点型float、双精度型double、布尔型boolean等类型，每种基本类型都有明确的数字表达范围，若在精度要求范围之内开展加减乘除四则运算，只要书写一次带有运算符+、-、*、/的操作语句即可。正因为C语言屏蔽了不同数字类型在机器存储上的差异，使得程序员能够专注于业务逻辑层面的编码，从而促进了软件行业的飞跃发展。
可是C语言仅仅划分了基本的数据类型，若想处理更复杂的数据，就得定义新的结构体struct来存放复杂数据。这个结构体只是若干基本类型变量的堆砌，对结构体的操作等同于修改它的某个变量值，导致程序代码严重依赖于最初的编码人员，因为一个变量的含义往往只有他才知道，要是换了别人接手，得费老大的劲才能搞清楚某变量的涵义。于是科学家又设计了基于C的C++语言，C++提供了全新的类class意图替代结构体struct，在class这个类里面，变量被称作类的属性，函数被称作类的方法，外部通过类的方法来读写类的属性。这样做的好处是显而易见的，首先方法名可以起个有意义的名称；其次方法拥有输入参数和输出参数，能够处理更多的信息量；再次方法内部允许编写复杂的业务逻辑，而不仅限于单纯读写某个属性。如此一来，C++通过类便能定义和处理接近于自然界的事物概念，好比你妈催你找对象，对象可不是几块布缝制而成的洋娃娃，而是有血有肉能说会唱的伊人。C语言的结构体犹如不会动的洋娃娃，C++的类才与活生生的伊人相仿，因此工业界将C++称作面向对象的编程语言，并归入高级语言的行列。
至于Java语言，则是承继了C++的衣钵，一方面保留了面向对象的精髓，另一方面去掉了繁琐的指针操作，即所谓的取其精华、去其糟粕。Java中的类同样使用关键字class来表达，类内部的各种要素被称为类的成员，例如类的属性也叫做成员属性，类的方法也叫做成员方法。先前介绍的那些高级类型诸如Integer、String、LocalDate，它们的源码都是通过class定义的，包含的成员属性与成员方法各不相同。譬如Integer拥有一个整型的成员属性，还有包括equals在内的几个成员方法；String拥有一个字符数组的成员属性，还有包括indexOf、replace在内的若干个成员方法；LocalDate拥有整型的年、月、日这三个成员属性，还包括getDayOfMonth、plusMonths、isLeapYear等等成员方法。不过Java开发包提供的高级类型毕竟是有限的，要想满足更加具体的业务需求，则需由程序员自己定义新的数据类型，也就是从头编写新的class。
早在本系列文章的一开始，便给出了一个如下所示的简单类定义：

package com.donghan.nanjun.dangyang; // 东汉帝国南郡当阳县

public class Maicheng {
}

以上的类定义代码，开头的public表示这个类对外开放，class是类的标识符，Maicheng则是类的名称，其后的左右花括号内部用来填写类的各种成员。现在往类内部添加几个成员属性，把它变成一个有实际意义的事物，就像下面的橘子类代码，定义了橘子的名称、重量、是否成熟、产地等物品特征：

//演示如何定义类的属性
public class OrangeSimple {

	// 定义了橘子的名称
	public String name;
	// 定义了橘子的重量
	public double weight;
	// 定义了橘子是否成熟。true表示成熟，false表示未成熟
	public boolean isRipe;
	// 定义了橘子的产地
	public String place;
}

上面的类代码合计定义了橘子的四种属性，接下来外部先利用关键字new创建橘子类的一个实例，再通过形如“实例名.属性名”的格式访问该实例的各个属性，具体的操作代码如下所示：

	// 演示OrangeSimple类的调用
	private static void testSimple() {
		// 创建OrangeSimple的一个实例
		OrangeSimple orange = new OrangeSimple();
		orange.name = "橘子"; // 设置名称属性
		orange.place = "淮南"; // 设置产地属性
		orange.isRipe = true; // 设置是否成熟的属性
		orange.weight = 200; // 设置重量属性
	}

可是这个OrangeSimple类只有成员属性，没有成员方法，充其量是C语言时代的孑遗，还得补充几个成员方法，才配得上高级语言的身份。并且使用成员方法至少有下列几项好处：

1、把属性的读写操作分开。
比如通过get***方法获取某个属性的值，通过set***方法修改某个属性的值，此时属性定义的前缀需要把public改为private，表示该属性不对外开放。以名称字段name为例，新增getName方法用于读取橘子的名称，新增setName方法用于变更橘子的名称，另外把name属性的开放性改为private，修改之后的代码片段如下：

	// 定义了橘子的名称
	private String name;

	// 设置橘子的名称
	public void setName(String inputName) {
		name = inputName;
	}

	// 获取橘子的名称
	public String getName() {
		return name;
	}

　　

2、一个方法可以同时修改多个属性的值。
古人云“橘生淮南则为橘，生于淮北则为枳”，可见橘子的名称与其产地是有关联的，一旦产地字段发生变更，则橘子名称也可能跟着变化。那么依照“橘生淮北则为枳”的规则，可将产地设置方法setPlace更改为以下逻辑：

	// 设置橘子的产地
	public void setPlace(String inputPlace) {
		place = inputPlace;
		if (place.equals("淮北")) {
			name = "枳子";
		} else {
			name = "橘子";
		}
	}

　　

3、一个方法可以同时输出多个属性的值。
当某个类型拥有多个属性的时候，最好能够一次性输出所有属性值。譬如本地日期类型LocalDate，其内部包含年、月、日三种属性，调用日期实例toString方法，即可返回完整的年月日字符串。对于橘子类型来说，也可在该类的内部定义一个toString方法，把该类的所有属性值拼接成字符串并返回，就像下面代码示范的那样：

	// 输出各属性字段的取值
	public String toString() {
		String desc = String.format("这个%s的重量是%f克，%s成熟，产地是%s。", 
				name, weight, isRipe?"已":"未", place);
		return desc;
	}

　　

综合上述的几点修改，得到添加了成员方法的OrangeMember类，它的完整定义代码如下所示：

//演示类的封装，对成员属性和成员方法的定义
public class OrangeMember {
	
	// 定义了橘子的名称
	private String name;
	// 定义了橘子的重量
	private double weight;
	// 定义了橘子是否成熟。true表示成熟，false表示未成熟
	private boolean isRipe;
	// 定义了橘子的产地
	private String place;
	
	// 设置橘子的产地
	public void setPlace(String inputPlace) {
		place = inputPlace;
		if (place.equals("淮北")) {
			name = "枳子";
		} else {
			name = "橘子";
		}
	}

	// 获取橘子的产地
	public String getPlace() {
		return place;
	}
	
	// 设置橘子的名称
	public void setName(String inputName) {
		name = inputName;
	}

	// 获取橘子的名称
	public String getName() {
		return name;
	}

	// 设置橘子的重量
	public void setWeight(double inputWeight) {
		weight = inputWeight;
	}

	// 获取橘子的重量
	public double getWeight() {
		return weight;
	}

	// 设置橘子是否成熟
	public void setRipe(boolean inputRipe) {
		isRipe = inputRipe;
	}

	// 获取橘子是否成熟
	public boolean getRipe() {
		return isRipe;
	}

	// 输出各属性字段的取值
	public String toString() {
		String desc = String.format("这个%s的重量是%f克，%s成熟，产地是%s。", 
				name, weight, isRipe?"已":"未", place);
		return desc;
	}
}

然后外部在创建该类的实例之后，便能调用实例的成员方法进行相应操作了。下面是外部使用OrangeMember类型的代码例子：

	// 演示OrangeMember类的调用
	private static void testMember() {
		// 创建OrangeMember的一个实例
		OrangeMember orange = new OrangeMember();
		orange.setName("橘子"); // 调用名称设置方法
		orange.setPlace("淮南"); // 调用产地设置方法
		orange.setRipe(true); // 调用是否成熟的设置方法
		orange.setWeight(200); // 调用重量设置方法
		// 打印该实例的详细信息
		System.out.println(orange.toString());
	}

运行上面的例子代码，得到如下的日志信息，可见OrangeMember类的几个成员方法正常工作：

这个橘子的重量是200.000000克，已成熟，产地是淮南。

　　

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