java基础教程5 Java 对象和类

Java 对象和类

Java 是一种面向对象的编程语言，支持以下基本概念：

类（Class）：
- 定义对象的蓝图，包括属性和方法。
- 示例：public class Car { ... }
对象（Object）：
- 类的实例，具有状态和行为。
- 示例：Car myCar = new Car();
继承（Inheritance）：
- 一个类可以继承另一个类的属性和方法。
- 示例：public class Dog extends Animal { ... }
封装（Encapsulation）：
- 将对象的状态（字段）私有化，通过公共方法进行访问。
- 示例：
```
private String name; 
public String getName() { return name; }
```
多态（Polymorphism）：
- 对象可以表现为多种形态，主要通过方法重载和方法重写实现。
- 示例：
  - 方法重载：public int add(int a, int b) { ... } 和 public double add(double a, double b) { ... }
  - 方法重写：@Override public void makeSound() { System.out.println("Meow"); }
抽象（Abstraction）：
- 使用抽象类和接口定义必须实现的方法，而不提供具体实现。
- 示例：
  - 抽象类：public abstract class Shape { abstract void draw(); }
  - 接口：public interface Animal { void eat(); }
接口（Interface）：
- 定义类必须实现的方法，支持多重继承。
- 示例：public interface Drivable { void drive(); }
方法（Method）：
- 定义类的行为，包含在类中的函数。
- 示例：public void displayInfo() { System.out.println("Info"); }

方法重载（Method Overloading）：

同一个类中可以有多个同名的方法，但参数不同。

示例：

public class MathUtils {public int add(int a, int b) {return a + b;}public double add(double a, double b) {return a + b;}
}

本节重点研究对象和类的概念。

对象：对象是类的一个实例，具有状态和行为。例如，一条狗是一个对象，其状态包括颜色、名字、品种；行为包括摇尾巴、叫、吃等。
类：类是一个模板，描述一类对象的行为和状态。

下图中男孩（boy）和女孩（girl）为类（class），而具体的每个人为该类的对象（object）：

下图中汽车为类（class），而具体的每辆车为该汽车类的对象（object），对象包含汽车的颜色、品牌、名称等。

Java中的对象

让我们深入探讨对象的概念。在我们周围的真实世界中，有许多对象，比如汽车、狗和人等。每个对象都有其独特的状态和行为。

以狗为例，它的状态包括名字、品种和颜色，而它的行为则包括叫、摇尾巴和奔跑。

现实中的对象与软件对象之间有许多相似之处。

软件对象同样具有状态和行为。软件对象的状态由属性表示，而行为则通过方法来实现。

在软件开发中，方法用于操作对象的内部状态变化，而对象之间的交互也是通过方法来完成的。

Java 中的类

类可以看成是创建 Java 对象的模板。

通过上图创建一个简单的类来理解下 Java 中类的定义：

public class Dog {String breed;int size;String colour;int age;void eat() {}void run() {}void sleep() {}void name() {}
}

一个类可以包含以下类型变量：

局部变量：在方法、构造方法或者语句块中定义的变量被称为局部变量。变量声明和初始化都是在方法中，方法结束后，变量就会自动销毁。
成员变量：成员变量是定义在类中，方法体之外的变量。这种变量在创建对象的时候实例化。成员变量可以被类中方法、构造方法和特定类的语句块访问。
类变量：类变量也声明在类中，方法体之外，但必须声明为 static 类型。

一个类可以拥有多个方法，在上面的例子中：eat()、run()、sleep() 和 name() 都是 Dog 类的方法。

构造方法

每个类都有构造方法。如果没有显式地为类定义构造方法，Java 编译器将会为该类提供一个默认构造方法。

在创建一个对象的时候，至少要调用一个构造方法。构造方法的名称必须与类同名，一个类可以有多个构造方法。

下面是一个构造方法示例：

public class Puppy {public Puppy() {}public Puppy(String name) {// 这个构造器仅有一个参数：name}
}

创建对象

对象是根据类创建的。在Java中，使用关键字 new 来创建一个新的对象。创建对象需要以下三步：

声明：声明一个对象，包括对象名称和对象类型。
实例化：使用关键字 new 来创建一个对象。
初始化：使用 new 创建对象时，会调用构造方法初始化对象。

下面是一个创建对象的例子：

public class Puppy{   public Puppy(String name){      //这个构造器仅有一个参数：name      System.out.println("小狗的名字是 : " + name );    }   public static void main(String[] args){      // 下面的语句将创建一个Puppy对象      Puppy myPuppy = new Puppy( "tommy" );   } }

编译并运行上面的程序，会打印出下面的结果：

小狗的名字是 : tommy

访问实例变量和方法

通过已创建的对象来访问成员变量和成员方法，如下所示：

/* 实例化对象 */ Object referenceVariable = new Constructor(); /* 访问类中的变量 */ referenceVariable.variableName; /* 访问类中的方法 */ referenceVariable.methodName();

使用 Object 类型声明变量只能在编译时访问 Object 类中的方法和属性，但在运行时，你可以通过强制类型转换将其转换为特定类型，以便访问特定类型的方法和属性。

实例

下面的例子展示如何访问实例变量和调用成员方法：

Puppy.java 文件代码：

public class Puppy {private int age;private String name;// 构造器public Puppy(String name) {this.name = name;System.out.println("小狗的名字是 : " + name);}// 设置 age 的值public void setAge(int age) {this.age = age;}// 获取 age 的值public int getAge() {return age;}// 获取 name 的值public String getName() {return name;}// 主方法public static void main(String[] args) {// 创建对象Puppy myPuppy = new Puppy("Tommy");// 通过方法来设定 agemyPuppy.setAge(2);// 调用另一个方法获取 ageint age = myPuppy.getAge();System.out.println("小狗的年龄为 : " + age);// 也可以直接访问成员变量（通过 getter 方法）System.out.println("变量值 : " + myPuppy.getAge());}
}

编译并运行上面的程序，产生如下结果：

小狗的名字是 : tommy
小狗的年龄为 : 2
变量值 : 2

源文件声明规则

在本节的最后部分，我们将学习源文件的声明规则。当在一个源文件中定义多个类，并且还有import语句和package语句时，要特别注意这些规则。

一个源文件中只能有一个 public 类
一个源文件可以有多个非 public 类
源文件的名称应该和 public 类的类名保持一致。例如：源文件中 public 类的类名是 Employee，那么源文件应该命名为Employee.java。
如果一个类定义在某个包中，那么 package 语句应该在源文件的首行。
如果源文件包含 import 语句，那么应该放在 package 语句和类定义之间。如果没有 package 语句，那么 import 语句应该在源文件中最前面。
import 语句和 package 语句对源文件中定义的所有类都有效。在同一源文件中，不能给不同的类不同的包声明。

类有若干种访问级别，并且类也分不同的类型：抽象类和 final 类等。这些将在访问控制章节介绍。

除了上面提到的几种类型，Java 还有一些特殊的类，如：内部类、匿名类。

Java 包

包主要用来对类和接口进行分类。当开发 Java 程序时，可能编写成百上千的类，因此很有必要对类和接口进行分类。

import 语句

在 Java 中，如果给出一个完整的限定名，包括包名、类名，那么 Java 编译器就可以很容易地定位到源代码或者类。import 语句就是用来提供一个合理的路径，使得编译器可以找到某个类。

例如，下面的命令行将会命令编译器载入 java_installation/java/io 路径下的所有类

import java.io.*;

一个简单的例子

在该例子中，我们创建两个类：Employee 和 EmployeeTest。

首先打开代码编辑器，把下面的代码粘贴进去，将文件保存为 Employee.java。

Employee 类有四个成员变量：name、age、designation 和 salary，该类显式声明了一个构造方法，该方法只有一个参数。

Employee.java 文件代码：

import java.io.*;public class Employee {private String name;private int age;private String designation;private double salary;// Employee 类的构造器public Employee(String name) {this.name = name;}// 设置 age 的值public void setAge(int age) {this.age = age;}// 获取 age 的值public int getAge() {return age;}// 设置 designation 的值public void setDesignation(String designation) {this.designation = designation;}// 获取 designation 的值public String getDesignation() {return designation;}// 设置 salary 的值public void setSalary(double salary) {this.salary = salary;}// 获取 salary 的值public double getSalary() {return salary;}// 打印信息public void printEmployee() {System.out.println(this);}// 重写 toString 方法@Overridepublic String toString() {return "名字: " + name + "\n" +"年龄: " + age + "\n" +"职位: " + designation + "\n" +"薪水: " + salary;}
}

Java 程序都是从 main 方法开始执行，为了能运行这个程序，必须包含 main 方法并且创建一个实例对象。

下面给出 EmployeeTest 类，该类实例化 2 个 Employee 类的实例，并调用方法设置变量的值。

将下面的代码保存在 EmployeeTest.java文件中。

EmployeeTest.java 文件代码：

import java.io.*;public class EmployeeTest {public static void main(String[] args) {// 使用构造器创建两个对象Employee empOne = new Employee("onejson1");Employee empTwo = new Employee("onejson2");// 调用这两个对象的成员方法empOne.setAge(26);empOne.setDesignation("高级程序员");empOne.setSalary(1000);empOne.printEmployee();empTwo.setAge(21);empTwo.setDesignation("小白程序员");empTwo.setSalary(500);empTwo.printEmployee();}
}

编译这两个文件并且运行 EmployeeTest 类，可以看到如下结果：

$ javac EmployeeTest.java Employee.java
$ java EmployeeTest 
名字:onejson1
年龄:26
职位:高级程序员
薪水:1000.0
名字:onejson2
年龄:21
职位:小白程序员
薪水:500.0