Java 第 17: 用 class 设计生物蓝图

本课作品

制作生物竞技场

会区分类和对象；能用字段保存每只生物的状态；能写实例方法让对象行动；能创建多个互不干扰的 Mob 并完成竞技场测试。前置背包：变量、方法、参数、返回值和作用域。今天把散落的数据和动作搬进同一张蓝图。

开始前：建议先完成第 12–14 课

同一张蓝图，两个独立对象

#1 · 僵尸对象health = 20
#2 · 狼对象health = 16

变量	引用指向
zombie	#1
wolf	#2

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开始前：把示例放对地方

本章使用 JDK 21，不需要预览功能。每个普通示例都给出完整程序，按标注的文件名保存。多个示例各放在自己的文件夹，避免辅助类同名。

终端命令：把中文占位符替换成实际名称

javac -encoding UTF-8 示例文件名.java
java 示例类名

类名区分大小写。完整挑战代码若分成多段，请按顺序接在同一个文件中，不要为续段另建类。运行核对只列程序输出；需要输入的地方另给输入序列。

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蓝图不是生物本身

如果每只僵尸都用一组散落变量表示，代码会像村庄袭击一样乱。类把相关数据和动作放进一个新类型。

class 像工作台配方对象才是成品

类定义共同结构
new创建具体对象
变量保存对象引用
状态实例字段分别保存

L17Example01.java · 完整独立示例

class Wolf { String name; int health; }
public class L17Example01 {
    public static void main(String[] args) {
        Wolf wolf = new Wolf();
        wolf.name = "小灰";
        wolf.health = 16;
        System.out.println(wolf.name);
    }
}

运行结果

小灰

四个问题

类定义了什么共同结构？
new 创建了什么？
对象变量保存的是什么？
两只对象的字段会不会自动共享？

03 / 13

类的四块结构

类名通常使用大驼峰命名。字段写在类体内、方法外，实例方法可以直接访问同一个对象的字段。

类体把字段和方法围在花括号里

class Mob声明新类型
字段名字与生命
实例方法操作当前对象
花括号类体容纳成员

L17Example02.java · 完整独立示例

class Mob {
    String name;
    int health;
    void describe() { System.out.println(name + " 生命=" + health); }
}
public class L17Example02 {
    public static void main(String[] args) {
        Mob mob = new Mob();
        mob.name = "小僵";
        mob.health = 20;
        mob.describe();
    }
}

运行结果

小僵 生命=20

04 / 13

字段保存对象状态

字段描述对象现在是什么样。使用点号选择具体对象的字段。

每个对象都有自己的状态箱

僵尸自己的名字与生命
狼另一份名字与生命
同一蓝图相同的字段结构
两次new得到独立对象

L17Example03.java · 完整独立示例

class Mob { String name; int health; }
public class L17Example03 {
    public static void main(String[] args) {
        Mob zombie = new Mob();
        zombie.name = "小僵"; zombie.health = 20;
        Mob wolf = new Mob();
        wolf.name = "小灰"; wolf.health = 16;
        System.out.println(zombie.health + wolf.health);
    }
}

运行结果

05 / 13

实例方法操作相关状态

把生物规则放进生物类，调用处就不必到处手动修改 health。

对象让自己的方法修改自己的字段

takeDamage只接受正伤害
health扣血但不低于0
实例调用点号左边选择对象
下一步封装限制直接修改

L17Example04.java · 完整独立示例

class Mob {
    String name;
    int health;
    void takeDamage(int n) {
        if (n > 0) health = Math.max(0, health - n);
    }
    int heal(int n) {
        if (n <= 0) return 0;
        int gained = Math.min(n, 20 - health);
        health += gained;
        return gained;
    }
    boolean isAlive() { return health > 0; }
    void describe() { System.out.println(name + " 生命=" + health); }
}
public class L17Example04 {
    public static void main(String[] args) {
        Mob zombie = new Mob(); zombie.health = 20;
        Mob wolf = new Mob(); wolf.health = 16;
        zombie.takeDamage(7);
        wolf.takeDamage(3);
        System.out.println(zombie.health + "," + wolf.health);
    }
}

运行结果

13,13

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多个对象互不干扰

创建三个 Mob，再分别受伤和治疗。观察同一方法在不同对象上产生不同结果。

同一蓝图生成一支对象军团

对象a受到5点伤害
对象b没有受到伤害
对象c生命降到0
结论一次调用只操作目标对象

L17Example05.java · 完整独立示例

class Mob {
    String name;
    int health;
    void takeDamage(int n) {
        if (n > 0) health = Math.max(0, health - n);
    }
    int heal(int n) {
        if (n <= 0) return 0;
        int gained = Math.min(n, 20 - health);
        health += gained;
        return gained;
    }
    boolean isAlive() { return health > 0; }
    void describe() { System.out.println(name + " 生命=" + health); }
}
public class L17Example05 {
    public static void main(String[] args) {
        Mob a = new Mob(); a.health = 20;
        Mob b = new Mob(); b.health = 20;
        Mob c = new Mob(); c.health = 16;
        a.takeDamage(5);
        c.takeDamage(20);
        System.out.println(a.health + "," + b.health + "," + c.health);
    }
}

运行结果

15,20,0

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方法参数与返回值

实例方法和 static 方法一样可以有参数与返回值。区别是它还自动连接到当前对象。

实例方法也能收材料并交回结果

heal参数请求增加量
实际增加不超过剩余空间
返回值告诉调用者实际增加量
isAlive只回答当前是否存活

L17Example06.java · 完整独立示例

class Mob {
    String name;
    int health;
    void takeDamage(int n) {
        if (n > 0) health = Math.max(0, health - n);
    }
    int heal(int n) {
        if (n <= 0) return 0;
        int gained = Math.min(n, 20 - health);
        health += gained;
        return gained;
    }
    boolean isAlive() { return health > 0; }
    void describe() { System.out.println(name + " 生命=" + health); }
}
public class L17Example06 {
    public static void main(String[] args) {
        Mob wolf = new Mob(); wolf.health = 16;
        System.out.println(wolf.heal(10));
        System.out.println(wolf.health);
        System.out.println(wolf.isAlive());
    }
}

运行结果

4
20
true

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设计 Mob 的责任地图

好类不是把所有代码塞进新花括号。字段和方法应围绕同一种对象的责任。

状态和行为要围绕同一个对象

name保存对象名字
health保存当前生命
规则方法受伤、治疗与查询
边界不让单只生物管理全世界

验收表

成员	类型	责任
name	String 字段	保存名字
health	int 字段	保存当前生命
takeDamage	实例方法	扣血并守住下限
heal	实例方法	回血并守住上限
isAlive	实例方法	回答是否存活

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类与对象故障诊所

最常见错误是把类名当对象、在 static main 中直接访问实例字段，或声明变量后忘记创建对象。

static 和实例是两条不同轨道

类名访问实例字段需要对象
只声明局部引用仍未初始化
错误static可能意外共享状态
检查从new与点号左边开始

BadInstance.java · 故意错误示例

class Mob { int health; }
public class BadInstance {
    public static void main(String[] args) { Mob.health = 10; }
}

BadObjectInit.java · 故意错误示例

class Mob { int health; }
public class BadObjectInit {
    public static void main(String[] args) {
        Mob mob;
        mob.health = 20;
    }
}

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挑战蓝图 Mob 竞技场

挑战程序叫 MobArena。Mob 保存名字、生命和攻击力；attack 让目标受伤，describe 显示当前状态。

两只生物用自己的方法完成战斗

创建两只独立生物
攻击调用目标受伤方法
存活检查倒下者不再参与
测试伤害恰好等于生命

验收条件

创建僵尸和铁傀儡两个对象。
双方轮流攻击，生命不低于0。
攻击已倒下目标时不继续扣血。
输出能看出两个对象状态互不干扰。

验收表

测试	操作	预期
正常	僵尸攻击傀儡	傀儡生命减少
边界	伤害等于剩余生命	生命变0
错误	负数攻击力	按0处理
状态	修改一只生命	另一只不变

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挑战实现 Mob 竞技场

新建 MobArena.java。内部 Mob 类用于本课演示，运行后检查每轮战斗输出。

类把状态和行为收进同一张蓝图

状态名字、生命、攻击力
行为受伤、攻击、描述
main安排战斗顺序
结果两只对象生命分别变化

MobArena.java · 第1/2段，顺序接在同一文件

public class MobArena {
    static class Mob {
        String name;
        int health;
        int attackPower;

        void takeDamage(int amount) {
            health = Math.max(0, health - Math.max(0, amount));
        }
        void attack(Mob target) {
            if (target != null && isAlive() && target.isAlive()) target.takeDamage(attackPower);
        }
        boolean isAlive() { return health > 0; }
        void describe() {
            System.out.println(name + " 生命=" + health);
        }
    }

    static Mob create(String name, int health, int power) {
        Mob mob = new Mob();
        mob.name = name;
        mob.health = Math.max(0, health);
        mob.attackPower = Math.max(0, power);
        return mob;
    }

    public static void main(String[] args) {
        Mob zombie = create("小僵", 20, 5);

MobArena.java · 第2/2段，顺序接在同一文件

        Mob golem = create("铁傀儡", 30, 12);
        zombie.attack(golem);
        golem.attack(zombie);
        zombie.describe();
        golem.describe();
        golem.attack(zombie);
        zombie.describe();
        golem.describe();
    }
}

运行结果

小僵 生命=8
铁傀儡 生命=25
小僵 生命=0
铁傀儡 生命=25

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拓展任务与通关复盘

作业需提交类图草稿、源代码、运行结果和一个故障记录。

三档任务扩建生物设计院

木镐设计两只羊
铁镐双对象轮流攻击
钻石镐宠物信任与行为
复盘类、对象与实例字段

三档作业

木镐：设计 Sheep 类，包含颜色、生命和叫声方法，创建两只羊。
铁镐：让两个 Mob 互相攻击，记录每轮生命。
钻石镐：设计可驯服 Pet 类，包含信任值、喂食和跟随行为。

验收表

自评	能	还要练
我能区分类与对象	□	□
我会写实例字段	□	□
我会让方法维护状态	□	□

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自己的验收记录

运行之前写预期，运行之后记录实际结果。正常案例说明程序会做事；边界案例说明它知道何时停；错误案例说明它能拒绝不合理的请求。

把证据写进记录

类别	你选择的输入	预期与实际
正常	一个常用值或一次成功操作	是否逐行一致？
边界	最小值、最大值及相邻值	有没有少一格、多一步？
错误	非法数量、缺失对象或错误语法	是否明确拒绝？状态是否保持？

把一个 Bug 写成：触发条件、现象、原因、最小修复。
整理一个值得记住的规则，用自己的话解释，不能只复制定义。
改变一个示例，保留测试记录，让结果证明你的理解。

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开始前：把示例放对地方

蓝图不是生物本身

四个问题

类的四块结构

字段保存对象状态

实例方法操作相关状态

多个对象互不干扰

方法参数与返回值

设计 Mob 的责任地图

类与对象故障诊所

挑战 蓝图 Mob 竞技场

验收条件

挑战 实现 Mob 竞技场

拓展任务与通关复盘

三档作业

自己的验收记录

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挑战蓝图 Mob 竞技场

挑战实现 Mob 竞技场