Java 類與物件實戰：設計 Clock 類別實現時間顯示與驗證

需求分析

設計一個時鐘類 Clock，包含：

• 三個 int 型別成員變數：hour、minute、second
• 建構子初始化三個欄位
• show() 方法顯示時間，並驗證合法性 (時 0-23、分/秒 0-59)
• 主類建立多個物件測試各種邊界情況

Clock 類別實作

public class Clock {
    private int hour;      // 封裝：私有欄位
    private int minute;
    private int second;
    
    // 建構子初始化
    public Clock(int hour, int minute, int second) {
        this.hour = hour;
        this.minute = minute;
        this.second = second;
    }
    
    // 顯示時間並驗證
    public void show() {
        if (isValidTime()) {
            System.out.printf("現在時刻 %02d時 %02d分 %02d秒。%n", hour, minute, second);
        } else {
            System.out.println("你輸入的時間有誤，請重新輸入！");
        }
    }
    
    // 驗證邏輯獨立封裝
    private boolean isValidTime() {
        return hour >= 0 && hour < 24 
            && minute >= 0 && minute < 60 
            && second >= 0 && second < 60;
    }
    
    // Getter/Setter (擴充用)
    public int getHour() { return hour; }
    public void setHour(int hour) { this.hour = hour; }
    // ... minute, second 同理
}

測試主類

public class TestClock {
    public static void main(String[] args) {
        // 正常時間
        Clock c1 = new Clock(3, 34, 18);
        Clock c2 = new Clock(23, 34, 18);
        Clock c6 = new Clock(0, 0, 0);
        
        // 邊界錯誤時間
        Clock c3 = new Clock(25, 15, 55); // 時 > 23
        Clock c4 = new Clock(23, 64, 28); // 分 > 59
        Clock c5 = new Clock(23, 54, 78); // 秒 > 59
        
        // 批次測試
        Clock[] clocks = {c1, c2, c3, c4, c5, c6};
        for (Clock c : clocks) {
            c.show();
        }
    }
}

執行結果

現在時刻 03時 34分 18秒。
現在時刻 23時 34分 18秒。
你輸入的時間有誤，請重新輸入！
你輸入的時間有誤，請重新輸入！
你輸入的時間有誤，請重新輸入！
現在時刻 00時 00分 00秒。

關鍵知識點總結

1. 封裝性：欄位 private，透過建構子/方法存取
2. 建構子：同名無回傳型別，物件建立時自動呼叫
3. this 關鍵字：區分參數與欄位 (this.hour = hour)
4. 輸入驗證：防禦性程式設計，保護物件狀態一致性
5. 格式化輸出：printf / String.format 統一格式 (%02d 補零)
6. 物件陣列/集合批次操作：減少重複代碼

進階擴充建議

• 拋出異常替代列印錯誤：throw new IllegalArgumentException("Invalid time")
• 使用 java.time.LocalTime 替代手工實作 (Java 8+)
• 增加 tick() 方法模擬秒針走動
• 實作 Comparable<Clock> 支援時間比較排序
• 覆寫 toString()、equals()、hashCode()