Урок 23 для Java-разработчика. 💻💡Путешествие в мир методов Java: this, Геттеры, Сеттеры и Static

Урок 23 для Java-разработчика. 💻💡Путешествие в мир методов Java: this, Геттеры, Сеттеры и Статика

Привет, друзья-программисты! Продолжаем наше увлекательное путешествие по миру Java. В прошлой статье мы познакомились с методами — нашими "глаголами" в коде. Но что делать, если в классе много одинаковых объектов? Как метод понимает, с каким из них он сейчас работает? Как защитить данные нашего объекта от посторонних глаз? И что вообще такое "статичные" методы, которые не принадлежат никому, но доступны всем?

Сегодня мы разберем эти интересные вопросы и добавим в наш инструментарий несколько мощных концептов. Готовьтесь, будет весело!

1. Ключевое слово this: "Я сам"

Представьте, что вы находитесь в комнате с десятком других людей. Если вы скажете "Я хочу есть", все поймут, что речь идет именно о вас. Слово "Я" — это ваша личная, уникальная ссылка на самого себя.

В мире Java таким "Я" для каждого объекта является ключевое слово this.

Когда вы создаете несколько объектов одного типа (например, три объекта Car), каждый из них имеет свою собственную копию полей (color, speed, model). Методы, однако, не дублируются — они существуют в классе в единственном экземпляре. И когда вы вызываете метод setSpeed() на одном из объектов, например myCar.setSpeed(100), метод setSpeed() должен как-то понять, что он должен изменить speed именно у объекта myCar, а не у какого-то другого.

Именно для этого и нужен this. this — это ссылка на текущий объект, для которого был вызван метод.

Главный сценарий использования this

Наиболее частая причина, по которой мы используем this, — это избежание путаницы, когда имя параметра метода совпадает с именем поля класса.

Допустим, у нас есть класс CoffeeMachine (Кофемашина) с полем waterLevel (уровень воды). Мы хотим создать метод setWaterLevel, который будет принимать новый уровень воды. Если мы назовем параметр так же, как поле, Java "потеряется" — какой из них имеется в виду?

public class CoffeeMachine {
private int waterLevel; // Это поле класса

// Метод для установки уровня воды
public void setWaterLevel(int waterLevel) { // waterLevel - это параметр метода
// Здесь Java не понимает, о каком waterLevel идет речь
// waterLevel = waterLevel;

// Добавляем 'this.' чтобы указать, что waterLevel слева - это поле
this.waterLevel = waterLevel;
}
}

Подробный разбор кода:

• public class CoffeeMachine { — Объявляем наш класс "Кофемашина".
• private int waterLevel; — Объявляем приватное поле waterLevel (уровень воды). Приватное оно потому, что мы не хотим, чтобы кто-то снаружи мог напрямую изменить уровень воды. Об этом чуть позже.
• public void setWaterLevel(int waterLevel) { — Объявляем метод setWaterLevel, который принимает один параметр waterLevel. Обратите внимание, имя параметра совпадает с именем поля!
• this.waterLevel = waterLevel; — Вот она, магия! Выражение this.waterLevel однозначно указывает на поле waterLevel текущего объекта. А waterLevel справа, без this, указывает на параметр метода, который мы передали. Мы как бы говорим: "Установи полю текущего объекта (this.waterLevel) значение, которое пришло в параметре (waterLevel)".

this также можно использовать и в других ситуациях, например, для вызова другого конструктора из текущего, но об этом мы поговорим в более продвинутых уроках. Главное — помнить: this всегда ссылается на текущий объект.

2. Геттеры и Сеттеры: Двери в ваш класс

Представьте, что вы строите дом. Вы, конечно, не хотите, чтобы каждый прохожий мог просто зайти и поменять что-то в вашем доме. Поэтому вы ставите двери и замки.

Точно так же в программировании: мы часто делаем поля класса приватными (private), чтобы защитить их от прямого доступа. Это называется инкапсуляция. Но если поля приватные, как нам тогда получить их значения или изменить их?

Для этого существуют специальные методы, наши "двери" и "замки": геттеры и сеттеры.

• Геттер (Getter): Метод, который получает (get) значение приватного поля. Его имя обычно начинается с get и далее идет имя поля в camelCase.
• Сеттер (Setter): Метод, который устанавливает (set) новое значение для приватного поля. Его имя обычно начинается с set и далее идет имя поля в camelCase.

Пример: Класс Smartphone

Давайте создадим класс Smartphone с приватными полями modelName и batteryLevel, и посмотрим, как работают геттеры и сеттеры.

public class Smartphone {
private String modelName;
private int batteryLevel;

// Геттер для получения имени модели
public String getModelName() {
return this.modelName; // Возвращаем значение поля modelName
}

// Сеттер для установки уровня заряда батареи
public void setBatteryLevel(int newLevel) {
if (newLevel >= 0 && newLevel <= 100) { // Пример валидации данных!
this.batteryLevel = newLevel;
System.out.println("Уровень батареи установлен на " + this.batteryLevel + "%");
} else {
System.out.println("Ошибка: Неверный уровень батареи. Должно быть от 0 до 100.");
}
}
}

Подробный разбор кода:

• private String modelName; / private int batteryLevel; — Наши поля, скрытые от прямого доступа снаружи.
• public String getModelName() { — Объявляем публичный геттер. Он возвращает String (тип нашего поля) и называется getModelName.
• return this.modelName; — Геттер просто возвращает текущее значение поля modelName для этого объекта. Здесь this тоже помогает сделать код более читаемым, хотя и не является строго обязательным, так как нет конфликта имен.
• public void setBatteryLevel(int newLevel) { — Объявляем публичный сеттер. Он принимает новый уровень (newLevel) и ничего не возвращает (void).
• if (newLevel >= 0 && newLevel <= 100) { — Важная особенность сеттеров! Мы можем добавить логику для проверки данных (валидацию). Это позволяет контролировать, какие значения могут быть присвоены нашим полям, что делает код более надежным.
• this.batteryLevel = newLevel; — Если данные прошли проверку, мы присваиваем их нашему полю.
• else { ... } — Если данные некорректны, мы выводим сообщение об ошибке и не меняем поле.

Вывод: Геттеры и сеттеры позволяют нам управлять доступом к данным, защищать их и даже добавлять логику проверки, что невозможно при прямом доступе.

3. Статические методы: "Общие правила" класса

До сих пор мы говорили о методах, которые принадлежат конкретным объектам (myCar.setSpeed(), mySmartphone.getModelName()). Но что, если нам нужен метод, который относится ко всему классу в целом, а не к его отдельным экземплярам?

Для этого существуют статические методы (static methods).

• Статический метод принадлежит классу, а не объекту.
• Его можно вызвать, даже если ни одного объекта класса не создано.
• Для вызова используется имя класса: ClassName.staticMethodName().
• Внутри статического метода нет доступа к полям экземпляра (non-static) и к ключевому слову this, потому что статический метод не знает, какой именно объект его вызвал (он ведь относится ко всему классу).
• Статические методы могут использовать только другие статические поля и методы.

Пример: Класс MathUtils

Отличный пример статического метода — это методы для математических операций. Они не зависят от какого-то конкретного объекта "математики", а представляют собой общие правила.

public class MathUtils {
// Статическое поле для хранения PI
public static final double PI = 3.14159265359;

// Статический метод для вычисления площади круга
public static double calculateCircleArea(double radius) {
// Статический метод может использовать другие статические члены класса
return PI * radius * radius;
}

// Статический метод для нахождения большего из двух чисел
public static int findMax(int a, int b) {
if (a > b) {
return a;
} else {
return b;
}
}
}

Подробный разбор кода:

• public static final double PI = 3.14159265359; — Это статическое и финальное (постоянное) поле. Оно принадлежит всему классу MathUtils и его значение нельзя изменить. Его можно вызвать так: MathUtils.PI.
• public static double calculateCircleArea(double radius) { — Объявляем статический метод. Ключевое слово static ставит его в "вечное пользование" класса. Он принимает радиус и возвращает площадь.
• return PI * radius * radius; — Мы можем использовать наше статическое поле PI прямо в этом методе.
• public static int findMax(int a, int b) { — Еще один пример статического метода. Он просто выполняет общую, не зависящую от состояния объекта, операцию.
• public static void main(String[] args) { ... } — Как вы уже знаете, метод main в Java тоже является статическим. Именно поэтому его можно вызвать без создания объекта класса, в котором он находится.

Как вызвать эти методы?

Java

public class Main {
public static void main(String[] args) {
// Вызываем статический метод через имя класса
double area = MathUtils.calculateCircleArea(5.0);
System.out.println("Площадь круга с радиусом 5: " + area);

// Вызываем другой статический метод
int maxNumber = MathUtils.findMax(25, 13);
System.out.println("Максимальное число: " + maxNumber);

// Получаем значение статического поля
System.out.println("Значение PI: " + MathUtils.PI);
}
}

Вывод: Статические методы — это идеальный инструмент для утилит, общих операций и всего, что не требует доступа к данным конкретного объекта.

4. Примеры Задач для Практики: Построим что-нибудь вместе!

Для Начинающих Разработчиков:

Задача 1: Класс Item (Товар) с this

Описание: Создайте класс Item. У него должно быть два приватных поля: name (String) и price (double). Создайте метод-сеттер setPrice(double price) так, чтобы имя параметра совпадало с именем поля, и используйте this для правильного присваивания значения.

// Пример кода
public class Item {
private String name;
private double price;

public void setPrice(double price) {
this.price = price;
}
// ... также добавить другие геттеры/сеттеры по желанию
}

Задача 2: Класс LibraryBook с геттерами

Описание: Создайте класс LibraryBook с приватными полями title (String), author (String) и isAvailable (boolean). Создайте для них публичные геттеры getTitle(), getAuthor() и isAvailable(). Метод для булевых полей обычно начинается с is.

// Пример кода
public class LibraryBook {
private String title;
private String author;
private boolean isAvailable = true;

public String getTitle() {
return this.title;
}
// ... добавить остальные геттеры
}

Задача 3: Класс ScreenResolution со статическим полем

Описание: Создайте класс ScreenResolution. В нем должно быть статическое финальное поле STANDARD_HD_WIDTH (int), равное 1280. Добавьте статический метод printStandardResolution(), который будет выводить на экран сообщение о стандартном разрешении, используя это статическое поле.

// Пример кода
public class ScreenResolution {
public static final int STANDARD_HD_WIDTH = 1280;

public static void printStandardResolution() {
System.out.println("Ширина стандартного HD-разрешения: " + STANDARD_HD_WIDTH + " пикселей.");
}
}

Задача 4: Класс User с сеттером и валидацией

Описание: Создайте класс User с приватным полем age (int). Создайте сеттер setAge(int age). Внутри сеттера добавьте проверку: если возраст меньше 0 или больше 120, выведите сообщение об ошибке и не изменяйте поле. В противном случае, присвойте значение.

// Пример кода
public class User {
private int age;

public void setAge(int age) {
if (age > 0 && age < 120) {
this.age = age;
} else {
System.out.println("Ошибка: Возраст должен быть в диапазоне от 1 до 119 лет.");
}
}
}

Для Продвинутых Разработчиков:

Задача 5: Класс IdGenerator (генератор ID) со статическим полем

Описание: Создайте класс IdGenerator. У него должно быть приватное статическое поле nextId (int), инициализированное 1. Создайте публичный статический метод generateId(), который будет возвращать текущее значение nextId и затем увеличивать его на 1. Таким образом, каждый вызов метода будет возвращать новый, уникальный ID.

// Пример кода
public class IdGenerator {
private static int nextId = 1;

public static int generateId() {
return nextId++; // Используем оператор пост-инкремента
}
}

Задача 6: Класс Point и статический метод

Описание: Создайте класс Point с двумя приватными полями x и y (оба double). Добавьте для них геттеры. Создайте статический метод calculateDistance(Point p1, Point p2), который будет принимать два объекта Point и возвращать расстояние между ними по формуле: sqrt((x2-x1)^2 + (y2-y1)^2).

// Пример кода
public class Point {
private double x;
private double y;

public double getX() {
return this.x;
}
public double getY() {
return this.y;
}

public static double calculateDistance(Point p1, Point p2) {
double deltaX = p2.getX() - p1.getX();
double deltaY = p2.getY() - p1.getY();
return Math.sqrt(deltaX * deltaX + deltaY * deltaY);
}
}

Задача 7: Класс Car с перегрузкой конструктора и this()

Описание: Создайте класс Car с приватными полями brand (String), model (String) и year (int). Создайте основной конструктор, который принимает все три параметра. Затем создайте второй конструктор, который принимает только brand и model, и внутри него вызовите основной конструктор, передав year по умолчанию (например, 2023) с помощью this().

// Пример кода
public class Car {
private String brand;
private String model;
private int year;

// Основной конструктор
public Car(String brand, String model, int year) {
this.brand = brand;
this.model = model;
this.year = year;
}

// Второй конструктор, который вызывает первый
public Car(String brand, String model) {
this(brand, model, 2023); // Вызов основного конструктора
}
}

Задача 8: Logger (логгер) с private static полем

Описание: Создайте класс Logger. У него должно быть приватное статическое поле logCount (int), инициализированное 0. Создайте публичный статический метод log(String message), который будет выводить на экран сообщение вместе с текущим logCount и после этого увеличивать logCount на 1.

// Пример кода
public class Logger {
private static int logCount = 0;

public static void log(String message) {
System.out.println("[" + logCount++ + "] " + message);
}
}

Тест на Самопроверку: Насколько вы "в теме"?

1. Какое основное назначение ключевого слова this в Java?

а) Оно используется для создания нового объекта.

б) Оно является ссылкой на текущий объект, для которого был вызван метод.

в) Оно используется для вызова статических методов.

г) Оно указывает на родительский класс.

2. Почему мы делаем поля класса приватными и используем геттеры и сеттеры для доступа к ним?

а) Потому что так работает синтаксис Java.

б) Это позволяет нам скрывать внутренние данные и добавлять логику проверки (валидации).

в) Потому что геттеры и сеттеры быстрее.

г) Приватные поля доступны только статическим методам.

3. Что из перечисленного верно относительно статических методов?

а) Их можно вызвать только через объект класса.

б) Они не могут получить доступ к нестатическим полям класса.

в) Внутри них всегда используется this.

г) Они могут быть переопределены в дочерних классах, даже если они final.

4. Какой из перечисленных вариантов вызова статического метода calculateSum(5, 10) из класса Calculator является правильным?

а) Calculator.calculateSum(5, 10);

б) myCalculator.calculateSum(5, 10); (где myCalculator — это объект)

в) this.calculateSum(5, 10);

г) new Calculator().calculateSum(5, 10);

Задача перед Выводом: Складской учет

Описание: Создайте два класса: Product (Продукт) и Warehouse (Склад).

Класс Product:

• Имеет приватные поля name (String), quantity (int) и price (double).
• Добавьте геттеры для всех полей.
• Добавьте сеттер setQuantity(int newQuantity), который обновляет количество, но только если newQuantity не отрицательное.

Класс Warehouse:

• Имеет приватное статическое поле totalProductsCount (int), инициализированное 0.
• Имеет публичный статический метод addProduct(Product product, int quantityToAdd), который:
  Проверяет, что quantityToAdd > 0.
  Увеличивает количество товара (product.quantity) на quantityToAdd.
  Увеличивает totalProductsCount на quantityToAdd.
• Имеет публичный статический метод removeProduct(Product product, int quantityToRemove), который:
  Проверяет, что quantityToRemove > 0 и что текущее количество товара (product.quantity) больше или равно quantityToRemove.
  Уменьшает количество товара (product.quantity) на quantityToRemove.
  Уменьшает totalProductsCount на quantityToRemove.
• Добавьте публичный статический метод displayTotalCount(), который выводит на экран текущее значение totalProductsCount.

В методе main (в любом другом классе):

1. Создайте несколько объектов Product.
2. Используйте статические методы Warehouse для добавления и удаления товаров.
3. Вызывайте Warehouse.displayTotalCount() после каждой операции, чтобы увидеть, как меняется общее количество.

Это задание поможет вам собрать все сегодняшние знания воедино!

Вывод: Наши Достижения

Поздравляю! Сегодня мы сделали еще один важный шаг на пути к мастерству в Java. Теперь вы знаете, что:

• this — это ссылка на текущий объект, наш личный "Я" в коде, который помогает избежать путаницы, особенно когда имена полей и параметров совпадают.
• Геттеры и сеттеры — это безопасные двери, которые позволяют нам контролировать доступ к приватным данным объекта, обеспечивая инкапсуляцию.
• Статические методы — это общие правила, которые принадлежат всему классу, а не конкретному объекту. Они идеально подходят для утилит и общих операций, которые не требуют доступа к полям объекта.

Эти концепции — основа для написания чистого, безопасного и легко поддерживаемого кода. Практикуйтесь с примерами, и скоро вы будете использовать их на интуитивном уровне!

Ответы на Тест с Подробными Разъяснениями

1. Какое основное назначение ключевого слова this в Java?

• Правильный ответ: б) Оно является ссылкой на текущий объект, для которого был вызван метод.
  Почему верно: Ключевое слово this — это, по сути, "Я-ссылка" внутри объекта. Когда метод вызывается, this автоматически получает ссылку на тот самый объект, который вызвал метод. Это позволяет методу обращаться к полям и другим методам именно этого объекта.
  Почему неверны другие варианты:
  а) Для создания нового объекта используется ключевое слово new.
  в) Статические методы не привязаны к конкретному объекту, поэтому внутри них this не существует и не используется.
  г) Для обращения к родительскому классу используется ключевое слово super.

2. Почему мы делаем поля класса приватными и используем геттеры и сеттеры для доступа к ним?

• Правильный ответ: б) Это позволяет нам скрывать внутренние данные и добавлять логику проверки (валидации).
  Почему верно: Это принцип инкапсуляции. Приватные поля защищают данные от прямого и неконтролируемого изменения. Геттеры и сеттеры действуют как "контрольно-пропускные пункты". Сеттеры особенно важны, так как в них можно добавить логику для проверки данных (например, убедиться, что возраст не отрицательный, а уровень батареи не больше 100%).
  Почему неверны другие варианты:
  а) Это не просто синтаксическое правило, это один из столпов объектно-ориентированного программирования.
  в) Геттеры и сеттеры могут быть даже медленнее, чем прямой доступ к публичным полям, но выигрыш в безопасности и контроле намного важнее.
  г) Приватные поля не могут быть доступны статическим методам, потому что статические методы не имеют доступа к полям экземпляра (non-static).

3. Что из перечисленного верно относительно статических методов?

• Правильный ответ: б) Они не могут получить доступ к нестатическим полям класса.
  Почему верно: Статический метод принадлежит классу, а не объекту. Когда вы его вызываете (ClassName.method()), вы не указываете, с каким объектом он должен работать. Следовательно, у него нет доступа к this и к полям, которые принадлежат конкретным объектам.
  Почему неверны другие варианты:
  а) Их можно вызывать через имя класса, даже без создания объекта. Это и есть их главное отличие от обычных методов.
  в) Внутри них this отсутствует, так как они не привязаны к экземпляру класса.
  г) Статические методы не могут быть переопределены (но могут быть скрыты, что является другой концепцией).

4. Какой из перечисленных вариантов вызова статического метода calculateSum(5, 10) из класса Calculator является правильным?

• Правильный ответ: а) Calculator.calculateSum(5, 10);
  Почему верно: Статические методы вызываются напрямую через имя класса, за которым следует точка и имя метода.
  Почему неверны другие варианты:
  б) Этот синтаксис используется для вызова обычных (нестатических) методов через объект класса.
  в) this используется только внутри методов экземпляра для обращения к другим членам этого же объекта.
  г) Создавать объект с помощью new Calculator() не нужно, так как статический метод не привязан к экземпляру.

Решение Задачи перед Выводом: Складской учет

Эта задача объединяет все концепты, которые мы изучили: приватные поля, геттеры, сеттеры с валидацией, а также статические поля и методы.

1. Класс Product

public class Product {
private String name;
private int quantity;
private double price;

// Конструктор для удобного создания объекта
public Product(String name, int quantity, double price) {
this.name = name;
this.quantity = quantity;
this.price = price;
}

// Геттеры для доступа к полям
public String getName() {
return this.name;
}

public int getQuantity() {
return this.quantity;
}

public double getPrice() {
return this.price;
}

// Сеттер для изменения количества с валидацией
public void setQuantity(int newQuantity) {
if (newQuantity >= 0) {
this.quantity = newQuantity;
} else {
System.out.println("Ошибка: Количество не может быть отрицательным.");
}
}
}

2. Класс Warehouse

public class Warehouse {
// Приватное статическое поле для подсчета общего количества всех товаров
private static int totalProductsCount = 0;

// Статический метод для добавления товара на склад
public static void addProduct(Product product, int quantityToAdd) {
if (quantityToAdd > 0) {
int currentQuantity = product.getQuantity(); // Получаем текущее количество
product.setQuantity(currentQuantity + quantityToAdd); // Устанавливаем новое количество через сеттер

totalProductsCount += quantityToAdd; // Обновляем общее статическое поле
System.out.println("---");
System.out.println("Добавлено " + quantityToAdd + " шт. товара '" + product.getName() + "'.");
} else {
System.out.println("Ошибка: Нельзя добавить отрицательное или нулевое количество товара.");
}
}

// Статический метод для удаления товара со склада
public static void removeProduct(Product product, int quantityToRemove) {
if (quantityToRemove > 0 && product.getQuantity() >= quantityToRemove) {
int currentQuantity = product.getQuantity(); // Получаем текущее количество
product.setQuantity(currentQuantity - quantityToRemove); // Устанавливаем новое количество через сеттер

totalProductsCount -= quantityToRemove; // Обновляем общее статическое поле
System.out.println("---");
System.out.println("Удалено " + quantityToRemove + " шт. товара '" + product.getName() + "'.");
} else {
System.out.println("Ошибка: Недостаточно товара '" + product.getName() + "' на складе или неверное количество для удаления.");
}
}

// Статический метод для вывода общего количества товаров
public static void displayTotalCount() {
System.out.println("---");
System.out.println("Общее количество товаров на складе: " + totalProductsCount + " шт.");
System.out.println("---");
}
}

3. Класс Main для запуска (демонстрация работы)

public class Main {
public static void main(String[] args) {
// Создаем несколько объектов Product
Product milk = new Product("Молоко", 0, 1.5);
Product bread = new Product("Хлеб", 0, 0.8);

System.out.println("Начальное состояние:");
Warehouse.displayTotalCount(); // Общее количество: 0

// Добавляем товары на склад
Warehouse.addProduct(milk, 50);
Warehouse.addProduct(bread, 30);

// Выводим общее количество после добавления
Warehouse.displayTotalCount(); // Общее количество: 80

// Удаляем часть товаров со склада
Warehouse.removeProduct(milk, 20);

// Выводим общее количество после удаления
Warehouse.displayTotalCount(); // Общее количество: 60

// Попытка удалить больше, чем есть на складе
Warehouse.removeProduct(bread, 40); // Ошибка: Недостаточно товара...

// Попытка удалить отрицательное количество
Warehouse.removeProduct(milk, -5); // Ошибка: Недостаточно товара...

// Выводим финальное состояние
Warehouse.displayTotalCount(); // Общее количество: 60
}
}