Урок 9. Классы и объекты

До сих пор вся программа была одним классом Main с методами. Но Java — объектно-ориентированный язык: в нём программу собирают из объектов, каждый из которых хранит свои данные и умеет что-то делать.

Класс — это описание, чертёж: какие у объекта есть данные и что он умеет. Объект — конкретный экземпляр по этому чертежу. Класс Student описывает студента вообще, а объекты — Анну и Олега, у каждого свои имя и возраст.

Первый класс

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Student a = new Student("Анна", 16);
        Student b = new Student("Олег", 17);
        a.introduce();
        b.introduce();
        a.birthday();
        a.introduce();
    }
}

class Student {
    String name;
    int age;

    Student(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }

    void introduce() {
        System.out.println(name + ", " + age + " лет");
    }

    void birthday() {
        age++;
    }
}

Анна, 16 лет
Олег, 17 лет
Анна, 17 лет

Что здесь есть:

• Поля name и age — данные объекта. У каждого объекта они свои: день рождения Анны не меняет возраст Олега.
• Конструктор Student(String name, int age) — особый метод, который вызывается при создании объекта. Его имя совпадает с именем класса, а типа возвращаемого значения у него нет, даже void.
• this.name — поле этого объекта. Оно нужно, когда параметр называется так же, как поле: this.name = name кладёт параметр в поле.
• Методы introduce и birthday — без static: они работают с полями конкретного объекта и вызываются через него — a.introduce().
• new Student("Анна", 16) создаёт объект и вызывает конструктор.

Оба класса здесь в одном файле Main.java. Публичным может быть только один из них — тот, чьё имя совпадает с именем файла. Если запускаете командой java Main.java, класс с main должен идти в файле первым. В больших проектах каждый класс обычно лежит в своём файле: Student.java, Main.java.

Если в классе нет ни одного конструктора, Java добавляет пустой — тогда объект создаётся как new Student(). Но как только объявлен свой конструктор с параметрами, пустого больше нет, и new Student() не скомпилируется.

Переменная хранит ссылку

Переменная типа класса хранит не сам объект, а ссылку на него — как и у массивов:

Student c = a;
c.age = 30;

После этого a.age тоже 30: a и c указывают на один объект. Переменная, которой не присвоили объект, хранит null, и вызов метода через неё даёт NullPointerException.

Инкапсуляция: private и геттеры

Сейчас любой код может написать a.age = -5, и объект окажется в бессмысленном состоянии. Инкапсуляция — правило прятать поля внутри класса и менять их только через методы, которые проверяют значения.

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Account acc = new Account("Иван");
        acc.deposit(100);
        acc.withdraw(30);
        acc.withdraw(500);
        System.out.println(acc.getOwner() + ": " + acc.getBalance());
    }
}

class Account {
    private final String owner;
    private int balance;

    Account(String owner) {
        this.owner = owner;
    }

    void deposit(int amount) {
        if (amount > 0) {
            balance += amount;
        }
    }

    void withdraw(int amount) {
        if (amount > balance) {
            System.out.println("Недостаточно средств");
            return;
        }
        balance -= amount;
    }

    int getBalance() {
        return balance;
    }

    String getOwner() {
        return owner;
    }
}

Недостаточно средств
Иван: 70

• private — поле видно только внутри своего класса. Строка acc.balance = 1000; в main не скомпилируется: balance has private access in Account.
• Методы getBalance и getOwner — геттеры: они только отдают значение. Методы, которые меняют поле с проверкой, называют сеттерами (setAge) или по смыслу — deposit, withdraw.
• final у поля owner — значение задаётся один раз, в конструкторе, и больше не меняется.
• Поле balance не получило значения в конструкторе — у полей есть значения по умолчанию: 0 у чисел, false у boolean, null у объектов. У локальных переменных метода такого нет.

Модификаторы доступа: private — только свой класс; без модификатора — классы того же пакета (группы классов, как java.util); protected — ещё и наследники; public — все.

Метод toString

Если вывести объект через println, Java напечатает имя класса и служебный номер — что-то вроде Point@6d06d69c. Чтобы объект выводился понятно, в класс добавляют метод toString:

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Point p = new Point(3, 4);
        System.out.println(p);
        System.out.println("Точка: " + p);
    }
}

class Point {
    private final int x;
    private final int y;

    Point(int x, int y) {
        this.x = x;
        this.y = y;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "(" + x + ", " + y + ")";
    }
}

(3, 4)
Точка: (3, 4)

println и склейка со строкой сами вызывают toString. Пометка @Override говорит компилятору: этот метод заменяет метод, унаследованный от родителя (о наследовании — в следующем уроке). Если в имени опечатка, компилятор сообщит об этом. Слово public здесь обязательно: исходный toString публичный, и заменяющий не может быть доступен меньше.

Частые ошибки

• constructor Student in class Student cannot be applied to given types (или no suitable constructor found) — объект создают с аргументами, которые не подходят ни к одному конструктору, например new Student(), когда объявлен только конструктор с параметрами.
• Забыли this — name = name; в конструкторе присваивает параметр самому себе, а поле остаётся null.
• Вызов метода без объекта — introduce() вместо a.introduce(). Методы без static вызываются через объект: переменная.метод().

Коротко

• Класс — описание, объект — экземпляр; объект создаётся через new, и вызывается конструктор.
• Поля — данные объекта, методы без static работают с полями своего объекта.
• this.поле — поле текущего объекта; конструктор называется как класс и не имеет типа.
• Инкапсуляция: поля private, доступ через методы с проверками.
• toString с @Override задаёт, как объект выглядит при выводе.

Проверьте себя