KT-3 类与构造函数

批量生产对象

还记得我们先前介绍的对象（Object） 吗？所谓对象，就是把一些变量（称作属性）和函数（称作方法）打包在一起，并且它们可以互相访问彼此：

object Pickaxe {
    var name: String = "钻石镐"
    var durability: Int = 1000
    var material: Material = ...

    fun canBreak(block: Block): Boolean {
        // 这里可以使用 name, durability, material 以及 repairWithXP
        // 函数始终可以调用自身，因此不单独列出
    }

    fun repairWithXP(xp: Int): Unit {
        // 这里同样可以使用 name, durability, material 以及 canBreak
    }
}

这可以创建关于一把镐的对象，但是在实际应用中，对象的数目可能非常多。在 Minecraft 中下矿的时候，为了节约铁资源，常常用石镐替代铁镐，而石镐的磨损又很快，因此许多 Minecraft 矿工身上常带着大量的石镐。每把石镐都有自己的名称、材质和耐久度，因此需要为它们分别创建对象。如果一位玩家有十个装满石镐的大箱子（这并不算多）呢？如果服务器上有几十个玩家呢？这就得编写很多很多的 object！ 即使是复制粘贴在这么多对象面前也显得非常无力。

你或许会想，要是有一些函数能够复制对象就好了，但其实不用这么麻烦，Kotlin 已经为我们提供了批量生产对象的方法，那就是类（Class）。

类是对象的蓝图，它能用来描述一系列相似的对象。什么叫做相似呢？要满足以下的条件：

• 两个对象须具有相同的属性，类型也需要相同（属性值不必相同）。
• 两个对象的行为（方法）必须相同。

例如在 Minecraft 中就有一个 Player 类用来描述所有的玩家对象。每个玩家都拥有名称，尽管名称的内容可能不同，但它肯定存在！同样，每个玩家对象也拥有相同的方法：heal 恢复生命值，ban 从服务器上封禁，等等。这些对于每个 Player 都是一样的。

定义一个类和定义一个对象很相似，只是要使用 class 关键字：

class Pickaxe {
    var name: String = "钻石镐"
    var durability: Int = 1000

    fun repairWithXP(xp: Int): Unit {
        // ...
    }
}

我们稍微裁剪了一点代码来让示例代码短小一些。

这里要注意，给 name 和 durability 赋的值并不是给 Pickaxe 类的对应属性赋值 —— 因为属性是属于对象的，不是属于类的，就像蓝图描绘了一座房子的设计方案，但你不可能住在一张蓝图里！这些值是在创建对象时使用的默认值，也就是说，如果在创建对象时没给这些属性提供值，就会使用在类当中指定的默认值。

基于同样的原因，不能直接通过 Pickaxe.xxx 访问对应的方法或属性，因为方法和属性只有在作用在对象上时才有意义。先前使用 object Pickaxe 时，它是一个具体对象，而现在使用 class Pickaxe，它是一张蓝图。你要修复的是一把镐，而不是它的蓝图！

当定义好一个类后，就可以使用它来『生产』很多对象，术语称作实例化（Instantiate），顾名思义，把抽象的蓝图转换成具体的物品：

val myPickaxe = Pickaxe()

和方法调用很相似，只需要使用 类名()，就可以创建指定类的一个对象，称作实例（Instance）。为什么和方法调用很相似呢？因为 Pickaxe 除了是一个类名，它确实也代表着一个方法，我们将在稍后介绍它具体代表哪个方法。

你是职业选手吗？

与 Java 不同，在 Kotlin 中，新建对象不需要使用 new 关键字。（Python 开发者应该很理解这一点）

在创建了对象后，你就能和先前一样使用 . 来访问属性和方法了：

myPickaxe.name = "高速共振排障装置"
myPickaxe.repairWithXP(9999)

不管是对哪个对象读写属性或调用方法，都只会影响那个对象本身，而不会影响其它使用同一个类创建的对象。

这很符合直觉，不然你箱子里的数十把石镐就会在你手上的镐坏掉时一并消失了！

出厂设置

在使用类创建了新对象后，我们通常都会给属性赋值，称作初始化（Initialization）。例如，当创建新玩家时，需要给玩家对象的 name 填入正确的玩家名。这些信息不可能在定义类时就知道，因此也就无法作为默认值，必须在玩家连接到服务器后，创建玩家对象时才能填写。

当这样的属性变多的时候，要初始化一个对象就会特别麻烦：

val player = Player()

player.name = "HIM"
player.removed = "Removing"
player.ip = "0.0.0.0"
player.clientVersion = "1.21.4"
player.locale = "en-US"
player. // 受不了了，我再也不写代码了！

一次两次也就算了，可是要用到玩家的地方很多，一个个地这样初始化，肯定不是办法。有没有什么方法来抽取这些共通的『初始化』动作呢？你应该已经想到，函数可以用来打包和反复利用一系列操作，所以你可以定义一个函数来创建和初始化对象：

fun createPlayer(): Player {
    val p = Player()
    p.name = "HIM"
    // ...
    return p
}

但实际上不需要这么麻烦，Kotlin 的类已经内置了这样的功能。假设我们要在创建镐的时候指定名字，我们可以这么做：

class Pickaxe(aName: String) {
    val name: String
    val durability: Int = 1000

    init {
        name = aName
    }

    fun repairWithXP(xp: Int): Unit {
        // ...
    }
}

每一个 Kotlin 类都有一个或几个构造函数（Constructor，CTOR），所谓『构造』函数，就是专门用来创建对象的函数。如果在创建类的时候没有手动编写构造函数，Kotlin 会自动生成一个。当我们在使用 val player = Player() 这样的语法时，实际上就是在调用构造函数，所以它的语法和函数调用相同 —— 因为它就是函数。

默认情况下，构造函数只是简单地根据类定义创建一个相应的对象，然后将它返回回来。我们可以像上面那样，通过添加一个 init {} 块，来追加构造函数的行为，即让构造函数在创建对象后，还执行我们定义的操作。init 的位置很重要，一般放在所有属性之后，所有方法之前。

不容拒绝

为什么说是『追加』呢？因为构造函数会做一些涉及 Kotlin 语言底层的操作（加载类、分配内存、链接继承关系等），这些操作在创建对象时是必要的，某种程度上也可以说对我们的代码是『保密』的，Kotlin 不允许我们修改它们。我们只能在对象创建好了之后对对象做一些额外的操作，但不能干涉对象的创建过程。

默认的构造函数不接受任何参数，如果我们想为构造函数添加额外的参数，需要在类名之后增加 ()，并将参数填在其中。在上面的例子中，我们的构造函数接受一个名为 aName 的字符串，并将它赋给 name，完成初始化。

构造函数参数和任何一个属性名称都不能相同，否则 Kotlin 就分不清你指的到底是属性还是构造函数参数了。

如果一个类的构造函数包含参数，就需要在构造对象时提供：

val pk = Pickaxe("My Pickaxe")      // "My Pickaxe" 被代入构造函数的 `aName` 参数，随后在 `init` 块中赋给 `name`
println(pk.name)                    // My Pickaxe

不提供这些参数会导致 Kotlin 抛出编译错误。

Nyaci：用 init 来给属性赋值还是太麻烦了，有没有什么更简单的方式呢？

如果我说没有的话，你可以保证不去查 Kotlin 的文档吗？好的，那么这就是最简单的方式了，要写这么多啰啰嗦嗦的代码确实很麻烦，但就是这样，没什么办法……哇，别生气别生气，我是开玩笑的。作为一门以便捷性著称的语言，这么不人性化的操作，肯定有简化的方法。

简化构造函数

首先要说明的是，由于属性也是变量，我们可以在定义属性的同时使用构造函数的参数为它们赋值：

class Pickaxe(aName: String) {
    val name: String = aName    // aName 可以在这里使用
    val durability: Int = 1000

    // 这部分就不再需要了
    // init {
    //     name = aName
    // }

    fun repairWithXP(xp: Int): Unit {
        // ...
    }
}

然后，Kotlin 设计师发现这种『把构造函数参数传递给属性』的用法实在是太常见了，所以我们可以把属性的定义挪到构造函数参数的相应位置上，Kotlin 将会自动把那个位置的参数代入相应的属性：

class Pickaxe(val name: String) {   // 用属性定义替换掉参数的位置
    // 这行甚至也不需要了
    // val name: String = aName
    val durability: Int = 1000

    // 这部分就不再需要了
    // init {
    //     name = aName
    // }

    fun repairWithXP(xp: Int): Unit {
        // ...
    }
}

当这么写了之后，我们还是可以用相同的写法创建对象：

val pk = Pickaxe("My Pickaxe")

"My Pickaxe" 被作为 Pickaxe 构造函数的第一个参数传入，Kotlin 发现那里是一个属性，于是就自动把 "My Pickaxe" 赋值给 name，就这么简单！

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就这样，你已经了解了 Kotlin 当作最为核心的概念之一 —— 类。由于类的概念是如此的复杂而又抽象，我们来整理一下：

• 类是用来描绘对象的蓝图，可以用类来批量生产对象。
• 属于同一个类的对象拥有相同的行为（方法）和属性条目，尽管属性的具体值可能不同。
• 各个对象独立地拥有各自的属性值。
• 要创建对象，需要使用构造函数。Kotlin 为每个类生成默认的构造函数。
• 要在创建对象后做额外的工作，可以用 init 将其添加到类定义中。
• 构造函数可以接受参数，写在类名后的 () 中。
• 对属性的赋值可以简化，只需要把属性放在构造函数参数的相应位置。

不过上述的这么多内容依然不是类与对象的全部。在下一小节我们会介绍继承 —— 这个令面向对象编程真正广泛应用的核心科技。