当一个对象在另一个类的构造器中被创建时，由于变量作用域的限制，其往往无法直接从外部访问。本教程旨在深入探讨这一常见问题，通过修正代码示例，详细阐述如何将构造器内创建的对象提升为实例变量，并利用封装原则（如getter方法）实现安全、规范的外部访问。文章将覆盖变量作用域、实例变量与局部变量的区别，以及java中对象间通信的最佳实践。
理解构造器中局部变量的作用域限制
在Java中，当你在一个方法的内部（包括构造器）声明一个变量时，该变量默认是局部变量。局部变量的作用域仅限于其声明所在的代码块。这意味着一旦代码块执行完毕，该局部变量就会超出作用域，变得不可访问。
考虑以下原始的Bus类代码片段：
public class Bus
{
// ... 其他实例变量 ...
public Bus(int tripNumber)
{
this.tripNumber = tripNumber;
if (tripNumber==1)
{
// trip1 在此处被声明为局部变量
Trip trip1 = new Trip(this, tripNumber);
}
}
// ... 其他方法 ...
}在上述Bus类的构造器中，Trip trip1 = new Trip(this, tripNumber); 这一行将trip1声明为一个局部变量。它只在if (tripNumber==1)这个代码块内部有效。一旦构造器执行完毕，或者即使在构造器内部，只要离开了if块，trip1就无法被Bus类的其他方法或外部的Interface类访问。
而Interface类试图通过Trip.trip1.toString();来访问，这存在两个问题：
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- trip1是一个实例变量（如果它被正确声明），不应该通过类名Trip来访问。
- 即使它是一个实例变量，它也是Bus对象的一部分，应该通过Bus的实例来访问，例如bus1.trip1。但由于trip1是局部变量，根本无法在Bus实例之外被引用。
解决方案：提升变量作用域至实例级别
要解决这个问题，我们需要将Trip对象提升为Bus类的实例变量。实例变量属于类的每个对象，在对象的整个生命周期内都可访问。
步骤一：在Bus类中声明Trip实例变量
在Bus类的成员变量区域声明一个Trip类型的变量。
public class Bus
{
private int tripNumber;
private String model;
private String type;
private int age;
private int capacity;
private int remainingCapacity;
private boolean[][] seats;
private Trip assignedTrip; // 声明为实例变量
// ... 构造器和方法 ...
}步骤二：在构造器中初始化实例变量
在Bus类的构造器中，将创建的Trip对象赋值给新声明的实例变量assignedTrip。
public class Bus
{
// ... 其他实例变量 ...
private Trip assignedTrip; // 声明为实例变量
public Bus(int tripNumber)
{
this.tripNumber = tripNumber;
if (tripNumber==1)
{
this.model = "Setra";
this.type = "2+2";
this.age = 8;
this.capacity = 40;
this.remainingCapacity = 23;
// 将创建的Trip对象赋值给实例变量
this.assignedTrip = new Trip(this, tripNumber);
}
}
// ... toString() 方法 ...
}现在，assignedTrip是Bus对象的一个成员，可以通过Bus类的实例来访问。
改进访问方式：封装与Getter方法
尽管现在可以通过bus1.assignedTrip直接访问Trip对象，但直接暴露实例变量通常不是最佳实践。为了遵循面向对象的封装原则，我们应该提供一个公共的Getter方法来获取assignedTrip。
步骤三：在Bus类中添加Getter方法
public class Bus
{
// ... 其他实例变量 ...
private Trip assignedTrip; // 声明为实例变量
public Bus(int tripNumber)
{
// ... 构造器逻辑 ...
if (tripNumber==1)
{
// ... 初始化Bus属性 ...
this.assignedTrip = new Trip(this, tripNumber);
}
}
// 提供一个公共的Getter方法来获取Trip对象
public Trip getAssignedTrip() {
return assignedTrip;
}
public String toString()
{
return ("\n\tBus Information:\n\t\tBus: " + this.model + "\n\t\tType: " + this.type + "\n\t\tAge: " + this.age + "\n\t\tCapacity" + this.capacity + "\n\t\tRemainingCapacity" + this.remainingCapacity);
}
}步骤四：在Interface类中通过Getter方法访问Trip对象
现在，Interface类可以安全且规范地访问Trip对象了。
public class Interface
{
public static void main(String args[])
{
Bus bus1 = new Bus(1);
// 通过Bus实例的Getter方法获取Trip对象并调用其toString()
if (bus1.getAssignedTrip() != null) { // 检查是否已分配行程
System.out.println(bus1.getAssignedTrip().toString());
} else {
System.out.println("No trip assigned for bus1.");
}
}
}完整示例代码
以下是修正后的Bus、Trip和Interface类的完整代码：
Bus.java
public class Bus
{
private int tripNumber;
private String model;
private String type;
private int age;
private int capacity;
private int remainingCapacity;
private boolean[][] seats;
private Trip assignedTrip; // 声明为实例变量
public Bus(int tripNumber)
{
this.tripNumber = tripNumber;
if (tripNumber == 1)
{
this.model = "Setra";
this.type = "2+2";
this.age = 8;
this.capacity = 40;
this.remainingCapacity = 23;
// 将创建的Trip对象赋值给实例变量
this.assignedTrip = new Trip(this, tripNumber);
}
}
// 提供一个公共的Getter方法来获取Trip对象
public Trip getAssignedTrip() {
return assignedTrip;
}
@Override
public String toString()
{
return ("\n\tBus Information:\n\t\tBus: " + this.model + "\n\t\tType: " + this.type + "\n\t\tAge: " + this.age + "\n\t\tCapacity: " + this.capacity + "\n\t\tRemainingCapacity: " + this.remainingCapacity);
}
}Trip.java
public class Trip
{
private int tripNumber;
private String date;
private String origin;
private String destination;
private String departureTime;
private String arrivalTime;
private Bus assignedBus;
public Trip(Bus bus, int tripNumber)
{
if (tripNumber == 1)
{
this.tripNumber = 1;
this.assignedBus = bus;
this.date = "27/11/2022";
this.origin = "Ankara";
this.destination = "Istanbul";
this.departureTime = "00:15";
this.arrivalTime = "06:30";
}
}
@Override
public String toString()
{
// 避免在toString中再次调用assignedBus.toString()导致无限递归或冗余信息
// 可以选择性地打印部分Bus信息或只打印Trip信息
return tripNumber + ") Trip Information: \n\tDate: " + this.date + "\n\tFrom: " + this.origin + " to " + this.destination + "\n\tTrip time: " + this.departureTime + " to " + this.arrivalTime;
// 如果需要Bus信息，可以这样：
// return tripNumber + ") Trip Information: \n\tDate: " + this.date + "\n\tFrom: " + this.origin + " to " + this.destination + "\n\tTrip time: " + this.departureTime + " to " + this.arrivalTime + "\n\tAssigned Bus Model: " + (assignedBus != null ? assignedBus.getModel() : "N/A");
}
// 如果需要在Trip的toString中获取Bus模型，Bus类需要提供getModel()方法
// 例如在Bus类中添加:
// public String getModel() { return this.model; }
}Interface.java
public class Interface
{
public static void main(String args[])
{
Bus bus1 = new Bus(1);
// 通过Bus实例的Getter方法获取Trip对象并调用其toString()
if (bus1.getAssignedTrip() != null) {
System.out.println(bus1.getAssignedTrip().toString());
} else {
System.out.println("Bus 1 has no assigned trip for tripNumber 1.");
}
Bus bus2 = new Bus(2); // 假设tripNumber=2没有分配行程
if (bus2.getAssignedTrip() != null) {
System.out.println(bus2.getAssignedTrip().toString());
} else {
System.out.println("Bus 2 has no assigned trip for tripNumber 2.");
}
}
}注意： 在Trip类的toString()方法中，如果直接调用this.assignedBus.toString()，可能会导致输出冗余或无限递归（如果Bus的toString也调用了Trip的toString）。通常建议只打印当前对象的相关信息，或通过调用关联对象的特定Getter方法获取少量关键信息。上述Trip.java已对此进行调整。
注意事项与最佳实践
-
多行程管理： 当前设计中，一辆Bus只能关联一个Trip对象。如果一辆巴士需要管理多个行程（例如，一个巴士一天跑多趟），那么Bus类中的assignedTrip应该被替换为一个List
或Trip[]数组，并在构造器或其他方法中向此集合添加Trip对象。相应的Getter方法也需要返回集合类型。 // 示例：Bus可以有多个行程 // public class Bus { // private Listtrips; // public Bus(int busId) { // this.trips = new ArrayList<>(); // } // public void addTrip(Trip trip) { // this.trips.add(trip); // } // public List getTrips() { // return Collections.unmodifiableList(trips); // 返回不可修改的列表以增强封装 // } // } 空值检查： 在Interface类中访问bus1.getAssignedTrip()时，进行空值检查（if (bus1.getAssignedTrip() != null)）是一个良好的编程习惯。因为如果构造器中的条件不满足，assignedTrip可能保持为null，直接调用toString()会导致NullPointerException。
构造器职责： 构造器主要负责初始化对象的状态。尽量保持构造器逻辑简洁，避免在构造器中执行复杂的业务逻辑。如果Trip的创建逻辑复杂，可以考虑将其封装到工厂方法或服务类中。
不可变性： 如果Trip对象一旦创建就不应再改变，可以考虑将其设计为不可变对象，即所有字段都为final，并且不提供Setter方法。
总结
正确管理和访问在类构造器中创建的对象是Java面向对象编程中的基本要求。核心在于理解变量的作用域，将需要在对象生命周期内持续访问的变量声明为实例变量，并通过Getter方法提供受控的外部访问，从而遵循封装原则，提高代码的可维护性和健壮性。当涉及更复杂的对象关系时，如一对多关联，应考虑使用集合类型来存储相关对象。
