Java 笔记 11：Java 方法相关内容，方法的设计原则，以及方法的定义和调用

一、前言

记录时间 [2024-05-01]

系列文章简摘：
Java 笔记 01：Java 概述，MarkDown 常用语法整理
Java 笔记 02：Java 开发环境的搭建，IDEA / Notepad++ / JDK 安装及环境配置，编写第一个 Java 程序
Java 笔记 09：Java 流程控制相关，常见的三种控制结构（顺序、选择、循环）
Java 笔记 10：Java 流程控制内容补充，常见的跳转语句，以及一些小案例

更多 Java 相关文章，请参考上面专栏哦。

本文对 Java 方法进行简单介绍，从输出语句 print 引入对方法的介绍，讲述方法的设计原则和命名规范，以及方法定义和调用的一些要点。


二、方法概述

1. 思考引入

在之前的学习中，我们接触过 System.out.println(); 这个 Java 语句，它是用来在控制台输出信息的命令。

在 Java 中，System.out 是一个代表标准输出流的对象，而 println() 是一个方法，它会在控制台输出括号内的内容，并在最后自动换行。如果括号内没有任何内容，它将输出一个空行。

  • System：这是 Java 中的一个类，位于 java.lang 包中。它提供了与系统相关的方法和属性，包括标准输入、标准输出等。
  • out：这是 System 类的一个静态属性，类型为 PrintStream，PrintStream 是 Java 中用于打印输出的类。
  • println()：这是一个方法，它会在控制台输出括号内的内容，并在最后自动换行。

2. 何谓方法

在 Java 中，方法是用来执行特定任务的一组语句的集合，它们在一起执行一个功能。方法可以接受参数，执行操作，并返回一个值。

  • 方法是解决一类问题的步骤的有序组合；
  • 方法包含于类或对象中；
  • 方法在程序中被创建，在其他地方被引用。

3. 方法设计原则

方法的本意是功能块，就是实现某个功能的语句块的集合。设计方法时，应遵循一些原则，以确保方法的可读性、可维护性和可重用性。

  • 单一职责原则：一个方法应该只有一个明确的功能或职责（原子性）。使方法更加清晰和易于理解，降低方法的复杂性。
  • 开放封闭原则：方法应该对扩展开放，对修改封闭。当需要修改方法时，应该通过扩展，而不是修改现有方法来实现。
  • 参数数量原则：尽量避免方法接受过多的参数。参数数量过多会增加方法的复杂性和理解难度。如果方法需要大量参数，可以考虑将这些参数封装成对象或者使用构建器模式。
  • 清晰明确的命名原则：方法的名称应该清晰、明确地描述方法的功能。
  • 提高可见性原则：在设计方法时，应该尽量将方法的可见性设置为最小化。如果可能，应该将方法设置为私有 private，只有在需要在类的外部调用时，才将方法设置为公共 public 或受保护 protected。
  • 避免副作用原则：方法应该尽量避免对外部状态的修改，即所谓的副作用。副作用会增加方法的复杂性，降低方法的可预测性和可维护性。
  • 一致性原则：方法的设计应该保持一致性，即相似的功能应该采用相似的方法设计。这样做可以提高代码的可读性和可维护性。
  • 错误处理原则：方法应该提供良好的错误处理机制，包括抛出异常、返回错误码等。良好的错误处理可以增强方法的健壮性和可靠性。

4. 方法命名原则

在 Java 中，方法的命名应该遵循一定的规则和约定，以提高代码的可读性和可维护性。

以下是一些常用的方法命名规则：

  • 使用动词或动词短语：方法名称应该能够清楚地描述方法执行的操作。通常使用动词或动词短语来命名方法。例如：calculateTotal()、getUserInfo()。
  • 采用驼峰命名法：首字母小写，后续单词的首字母大写，没有下划线或其他分隔符。例如：calculateTotalAmount()。
  • 清晰明确：方法名应该尽可能清晰和明确，避免使用缩写或简写，以确保其他开发者能够准确理解方法的作用。
  • 使用一致的命名风格：在整个代码库中，应该保持一致的命名风格。以提高代码的可读性，降低沟通成本。
  • 避免使用保留字：方法名不应该与 Java 中的保留字相同，以免引起歧义或编译错误。
  • 根据约定命名特殊方法：一些特殊用途的方法，例如构造方法、getter 和 setter 方法，有一定的命名约定。例如，构造方法应该与类名相同，getter 方法应该以 get 开头，setter 方法应该以 set 开头。
  • 反映方法的功能：方法名应该反映方法的功能，而不是具体的实现细节或内部实现。
  • 具有一定的描述性：避免使用过于简单或过于通用的名称，以免造成混淆或命名冲突。

三、方法定义

1. 定义语法

以下是定义方法的一般语法：

<访问修饰符> <返回类型> <方法名>(<参数列表>) {
    // 方法体
    <语句>;
    // 可选的返回语句
    return <返回值>;
}

  • <访问修饰符>：指定了谁可以调用这个方法以及在什么情况下可以调用。常见的访问修饰符包括：

    • public：公共的，任何类都可以访问；
    • private：私有的，只有同一个类中的其他方法可以访问；
    • protected：受保护的，只有同一个包内的类和子类可以访问；
    • 默认：没有修饰符，只有同一个包内的类可以访问。

  • <返回类型>：指定了方法返回的数据类型：

    • 如果方法不返回任何值，则返回类型应为 void；
    • 如果方法返回一个值，则返回类型应该是具体的数据类型，如 int、double、String 等。

  • <方法名>：方法的名称，用来唯一标识方法。

  • <参数列表>：方法可以接受零个或多个参数，参数是方法执行时需要的输入值。参数列表是用括号括起来的，多个参数之间用逗号分隔。

    • 形参：定义方法时写的参数，指明类型；
    • 实参：调用方法时传入的参数，参数按照定义时的类型。

  • <方法体>：方法体包含了方法执行的实际操作。这里是方法中的语句集合。

  • return <返回值>;：可选的返回语句，用于将结果返回给调用者。return 语句会结束方法的执行并返回一个值给调用者。如果方法的返回类型是 void，则不需要返回语句。


2. 简单示例

以下是一个简单的 Java 方法示例：

public class MyClass {
    public static void main(String[] args) {
        int sum = addNumbers(5, 3);
        System.out.println("Sum: " + sum);
    }

    public static int addNumbers(int a, int b) {
        return a + b;
    }
}

在这个例子中，addNumbers 方法接受两个整数作为参数，并返回它们的和。main 方法调用了 addNumbers 方法，并将返回的结果打印到控制台。


3. 形参与实参

在 Java 中，形参和实参是函数或方法中的两个概念，用于传递数据。

形参和实参之间的关系：形参是函数或方法定义中声明的参数，而实参是在函数或方法调用时传递给函数或方法的实际数据。

以下是它们的定义和区别：

形式参数（形参）

  • 形式参数是函数或方法定义中声明的参数。
  • 它们位于函数或方法的参数列表中，并且用于标识函数或方法将要接收的数据类型和数量。
  • 在函数或方法内部，形式参数充当占位符，用于表示传递给函数或方法的实际数据。

示例：在这个例子中，add 方法有两个形式参数 a 和 b。

// 形式参数：用来定义作用的
public void add(int a, int b) {
    int sum = a + b;
    System.out.println("Sum: " + sum);
}

实际参数（实参）

  • 实际参数是在函数或方法调用时传递给函数或方法的实际数据。
  • 它们是调用函数或方法时提供的具体值，用于填充函数或方法定义中的形式参数。
  • 实际参数的数量、顺序和数据类型必须与函数或方法的形式参数相匹配。

示例：在这个例子中，add 方法被调用时传递了两个实际参数 5 和 3，分别对应于方法定义中的形式参数 a 和 b。

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Main obj = new Main();
        
        // 实际参数：实际调用方法，传递给他的参数
        obj.add(5, 3);
    }
    
    // 形式参数：用来定义作用的
    public void add(int a, int b) {
        int sum = a + b;
        System.out.println("Sum: " + sum);
    }
}

4. return 用法

从方法中返回值

在 Java 中，return 语句用于从方法中返回值。返回值的类型必须与方法声明中的返回类型匹配。

如果方法声明的返回类型是 int，那么 return 语句必须返回一个整数值；如果方法声明的返回类型是 String，那么 return 语句必须返回一个字符串值，依此类推。

以下是一些示例：

// 返回整数类型的值
public int getInteger() {
    return 10;
}

// 返回字符串类型的值
public String getString() {
    return "Hello, World!";
}

// 返回布尔类型的值
public boolean getBoolean() {
    return true;
}

// 返回自定义类的对象
public MyClass getObject() {
    MyClass obj = new MyClass();
    // do something with obj
    return obj;
}

案例分析

下面是一个比较大小的方法示例，它接受两个参数，并使用 return 语句返回它们中较大的值。

public class Comparison {
    public static void main(String[] args) {
        int num1 = 10;
        int num2 = 20;
        
        int max = getMax(num1, num2);
        System.out.println("The maximum number is: " + max);
    }
    
    public static int getMax(int a, int b) {
        int result = 0;
        
        if (a==b) {
            System.out.println("num1 == num2");
        }
        
        if (a > b) {
            result = a;
        } else {
            result = b;
        }
        
        // return 的类型是方法上定义的返回类型 int
        return result;
    }
}

这个 getMax 方法接受两个整数参数 a 和 b，然后比较它们的值。如果 a 大于 b，则返回 a，否则返回 b。在 main 方法中，我们调用 getMax 方法，并打印出返回的最大值。


终止方法

在 Java 中，return 语句不仅可以从方法中返回值，并可以选择性地终止方法的执行。

当在方法中遇到 return 语句时，方法将立即停止执行并返回指定的值（如果有）。如果方法的返回类型是 void，则可以使用 return; 语句来显式地终止方法的执行。

在一些情况下，特别是在条件分支或循环中，使用 return 语句可以提前终止方法的执行。例如：

public int findIndex(int[] arr, int target) {
    for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
        if (arr[i] == target) {
            return i; // 在找到目标时立即返回索引值
        }
    }
    return -1; // 如果未找到目标，则返回 -1
}

在这个例子中，如果数组中找到了目标值 target，则立即返回该值的索引；否则，当遍历完整个数组后，返回 -1 表示未找到目标值。

另外，如果方法的返回类型是 void，可以使用 return; 来显式地终止方法的执行，如下所示：

public void printMessage() {
    if (condition) {
        // 执行一些逻辑
        return; // 终止方法的执行
    }
    // 如果条件不满足，则执行下面的逻辑
}

在这个例子中，如果条件满足，return; 语句将会终止方法的执行，不再执行后续的逻辑。


四、方法调用

在 Java 中，方法调用是通过使用方法名和传递给方法的参数来执行的。

方法调用的一般语法是：方法名(参数列表)。对于静态方法，可以直接使用类名调用，而对于实例方法，则需要先创建类的实例，然后使用该实例调用方法。

当一个方法返回一个值时，方法调用可以被视为一个值。这意味着可以在表达式中使用方法调用，并且该表达式的值将是方法返回的值。这使得方法调用可以作为参数传递给其他方法，或者赋值给变量，或者用于表达式中的其他操作。

以下是几种方法调用的示例：

1. 调用类的静态方法

在 Java 中，调用类的静态方法是通过使用类名来调用的。静态方法可以直接通过类名调用，而不需要创建类的实例。

在以下示例中，myStaticMethod() 是一个静态方法，它属于 MyClass 类。在 Main 类的 main 方法中，我们通过使用类名 MyClass 来调用 myStaticMethod() 方法。

这种调用方式在没有创建 MyClass 类的实例的情况下就可以进行。

public class MyClass {
    // 定义一个静态方法
    public static void myStaticMethod() {
        System.out.println("This is a static method.");
    }
}

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        // 调用静态方法
        MyClass.myStaticMethod();
    }
}

2. 调用类的实例方法

调用类的实例方法需要先创建类的实例，然后使用该实例来调用方法。

在以下示例中，myMethod() 是一个实例方法，它属于 MyClass 类。在 Main 类的 main 方法中，我们首先创建了 MyClass 类的实例 obj，然后使用该实例来调用 myMethod() 方法。

这种调用方式是在对象上执行方法。

public class MyClass {
    // 定义一个实例方法
    public void myMethod() {
        System.out.println("This is an instance method.");
    }
}

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建类的实例
        MyClass obj = new MyClass();
        
        // 调用实例方法：对象名.方法名(实参列表)
        obj.myMethod();
    }
}

3. 其他方法中调用方法

在 Java 中，可以在一个方法中调用另一个方法。这种调用方法的方式可以是类内部的方法调用，也可以是不同类之间的方法调用。以下是两种情况的示例。

同一个类中调用方法

在这个示例中，method1 方法调用了 method2 方法。当 method1 方法被调用时，它会输出一条消息，并且会调用 method2 方法，输出另一条消息。

public class MyClass {
    public void method1() {
        System.out.println("Inside method1");
        // 在 method1 中调用 method2
        method2();
    }
    
    public void method2() {
        System.out.println("Inside method2");
    }
    
    public static void main(String[] args) {
        MyClass obj = new MyClass();
        obj.method1();
    }
}

不同类中调用方法

在这个示例中，Main 类的 main 方法中创建了 MyClass 类的实例，并调用了 MyClass 类中的 myMethod 方法。这种方式是在不同类之间调用方法的常见做法。

public class MyClass {
    public void myMethod() {
        System.out.println("Inside myMethod");
    }
}

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        
        // 创建 MyClass 类的实例
        MyClass obj = new MyClass();
        
        // 在 Main 类的 main 方法中调用 MyClass 类的方法
        obj.myMethod();
    }
}

五、总结

本文对 Java 方法进行简单介绍，从输出语句 print 引入对方法的介绍，讲述方法的设计原则和命名规范，以及方法定义和调用的一些要点。


一些参考资料

狂神说 Java 零基础：https://www.bilibili.com/video/BV12J41137hu/
TIOBE 编程语言走势： https://www.tiobe.com/tiobe-index/
Typora 官网：https://www.typoraio.cn/
Oracle 官网：https://www.oracle.com/
Notepad++ 下载地址：https://notepad-plus.en.softonic.com/
IDEA 官网：https://www.jetbrains.com.cn/idea/
Java 开发手册：https://developer.aliyun.com/ebook/394
Java 8 帮助文档：https://docs.oracle.com/javase/8/docs/api/

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