编写类 (Writing Classes) — AP Computer Science A CS A 学习指南

适合谁：AP Computer Science A 参加 AP Computer Science A 的考生。

覆盖内容：类结构（属性、构造器、方法）、静态与实例成员区别、private封装、方法重载、文档注释五大核心子主题。

前置知识：基础 Java 或任何其他过程式语言编程。

关于练习题：下文「练习题」一节的所有题目均为我们按 AP Computer Science A 风格编写的原创题目 (original problems)，仅用于教学。它们不是 College Board 真题的复制，措辞、数值或语境可能不同。请把它们当作练手用；评分细则请对照 College Board 官方 mark scheme。

1. 什么是编写类？

编写类是Java面向对象编程的核心基础，类(Class)是创建对象的模板，封装了对象的属性和行为，所有Java程序的功能实现都离不开类的设计。该知识点对应AP CS A考纲Unit 5，占考试总分的10%-15%，自由问答题(FRQ)第一题几乎每年都会考察自定义类的编写，是必须掌握的核心考点。

2. 类的结构 (Class Anatomy)：属性、构造器、方法

一个标准的Java类由三部分组成：

1. 属性 (field)：也叫实例变量，用来存储类的状态数据，一般是类的全局变量；
2. 构造器 (constructor)：用来初始化类的对象，名称必须和类名完全一致，没有返回值类型；
3. 方法 (method)：用来定义类的行为，实现具体功能。

代码范例：

// 定义学生类
public class Student {
 // 属性：存储学生姓名和年龄
 private String name;
 private int age;

 // 构造器：初始化学生对象
 public Student(String name, int age) {
 this.name = name;
 this.age = age;
 }

 // 方法：定义学生的学习行为
 public void study() {
 System.out.println(name + " is studying for AP CS A");
 }
}

3. 静态成员与实例成员 (Static vs Instance Members)

类的成员分为两类，核心区别是所属主体不同：

• 实例成员 (instance member)：没有static修饰，属于具体的对象，每个对象的实例成员独立存储，调用时必须通过对象名访问；
• 静态成员 (static member)：用static修饰，属于类本身，所有该类的对象共享同一份静态成员，调用时可以直接通过类名访问。

考点提醒：静态方法中不能直接访问实例成员，因为静态成员在类加载时就已经初始化，而实例成员只有对象创建后才存在，考官经常在选择题中考察该规则的应用。

4. 用private实现封装 (Encapsulation with private)

封装 (encapsulation) 是面向对象的三大特性之一，核心逻辑是隐藏类的内部实现细节，只对外暴露必要的访问接口，避免外部随意修改内部数据导致逻辑错误。 实现封装的标准做法：

1. 所有属性用private修饰，禁止外部直接访问；
2. 提供public的getter(读取属性)和setter(修改属性)方法，在方法中加入数据合法性校验。

范例：给Student类的age属性加校验，避免设置负数年龄：

public int getAge() {
 return age;
}
public void setAge(int age) {
 if(age > 0 && age < 120) { // 合法性校验
 this.age = age;
 }
}

如果直接把age设为public，外部可以直接赋值student.age = -10，会导致数据逻辑错误，考试中这种写法会直接扣分。

5. 方法重载 (Method Overloading)

方法重载是指在同一个类中，允许存在多个同名方法，只要它们的参数列表不同即可，参数列表不同指参数的个数、类型、顺序任意一项不同。 核心规则：方法重载和返回值类型无关，和参数名无关，只有参数列表的差异会被判定为合法重载。 考官常考的错误案例：

// 错误：只有返回值不同，不算重载，编译报错
public int add(int a, int b) {return a+b;}
public double add(int a, int b) {return a+b;}

// 错误：只有参数名不同，不算重载，编译报错
public int add(int x, int y) {return x+y;}
public int add(int a, int b) {return a+b;}

// 正确：参数个数不同，合法重载
public int add(int a, int b) {return a+b;}
public int add(int a, int b, int c) {return a+b+c;}

6. 文档与注释 (Documentation and comments)

Java支持三种注释写法，考纲要求掌握规范的注释写法，FRQ中注释清晰也会获得额外的分数：

1. 单行注释：用//开头，用来标注单行代码的逻辑，适合临时说明；
2. 多行注释：用/* */包裹，用来标注多行代码的功能说明；
3. 文档注释：用/** */包裹，用来生成Javadoc官方文档，一般写在类、构造器、方法的上方，支持@param(参数说明)、@return(返回值说明)、@author等标签。

文档注释范例：

/**
 * 计算两个整数的和
 * @param a 第一个加数
 * @param b 第二个加数
 * @return 两个数的和
 */
public int add(int a, int b) {
 return a + b;
}

7. 常见陷阱 (Common Pitfalls)

1. 错误做法：写了有参构造器之后，直接调用无参构造器实例化对象，编译报错。 原因：Java只会在你没有写任何构造器的时候自动提供无参构造器，一旦你写了有参构造器，默认无参构造器就会消失。 正确做法：需要用到无参构造器时手动编写。
2. 错误做法：在静态方法中直接访问实例属性或调用实例方法，编译报错。 原因：静态成员加载时对象还没有创建，实例成员还不存在。 正确做法：静态方法只能访问静态成员，实例成员需要先创建对象再访问。
3. 错误做法：修改方法返回值或参数名实现"重载"，编译报错。 原因：方法重载只看参数列表的差异，和返回值、参数名无关。 正确做法：重载时必须修改参数的个数、类型或顺序。
4. 错误做法：把属性设置为public，破坏封装。 原因：图省事不想写getter和setter，会导致外部可以随意修改属性值，出现逻辑错误。 正确做法：所有属性用private修饰，提供合法的getter和setter方法。

8. 练习题 (AP CS A 风格)

题1

题干：请找出以下Circle类中的3处错误并改正。

public class Circle {
 private double radius;
 public static int count = 0;

 // 构造器
 public void Circle(double r) {
 radius = r;
 count++;
 }

 // 静态方法获取圆的面积
 public static double getArea() {
 return Math.PI * radius * radius;
 }

 // 重载getArea方法
 public int getArea(double r) {
 return (int)(Math.PI * r * r);
 }
}

解答：

1. 构造器错误：构造器不能有返回值类型，把public void Circle改成public Circle；
2. 静态方法访问实例成员错误：静态方法getArea不能直接访问实例变量radius，去掉getArea方法的static修饰符即可；
3. 重载错误：两个getArea方法只有返回值和修饰符不同，参数列表相同，不是合法重载，修改第一个getArea方法的参数列表即可，或者修改第二个方法的名称。

题2

题干：编写一个Book类，满足以下要求：① 私有属性：书名title(String)、价格price(double)；② 有参构造器初始化两个属性；③ 提供getter和setter方法，setPrice方法要求价格必须大于0才可以修改；④ 静态变量totalBook统计创建的Book对象总数。 解答：

public class Book {
 private String title;
 private double price;
 public static int totalBook = 0;

 public Book(String title, double price) {
 this.title = title;
 if(price > 0) {
 this.price = price;
 }
 totalBook++;
 }

 public String getTitle() {return title;}
 public void setTitle(String title) {this.title = title;}
 public double getPrice() {return price;}
 public void setPrice(double price) {
 if(price > 0) {
 this.price = price;
 }
 }
}

题3

题干：以下哪个是合法的方法重载？ A. public void f(int a) {} 和 public int f(int b) {} B. public void f(int a) {} 和 public void f(double a) {} C. public void f(int a) {} 和 public void f(int a, int b) {} D. B和C都是 解答：正确答案是D。A选项只有参数名和返回值不同，不是合法重载；B选项参数类型不同，C选项参数个数不同，都是合法重载。

9. 速查表 (Quick Reference Cheatsheet)

10. 接下来怎么学

编写类是面向对象编程的基础，后续的继承、多态、对象数组/ArrayList存储等考点都要用到类的相关知识，FRQ第一题固定考察自定义类的编写，占10分左右，务必熟练掌握。 如果你在练习过程中遇到任何类相关的题目不会写，或者对知识点有疑问，都可以随时到小欧提问，我们会给你详细的解题思路和官方评分标准参考。