Java 对象和类
Java 作为一种面向对象的编程语言,支持以下基本概念:
1、类(Class):
- 定义对象的蓝图,包括属性和方法。
- 示例:
public class Car { ... }
2、对象(Object):
- 类的实例,具有状态和行为。
- 示例:
Car myCar = new Car();
3、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 { ... }
4、封装(Encapsulation):
- 将对象的状态(字段)私有化,通过公共方法访问。
- 示例:
private String name; public String getName() { return name; }
5、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"); }
- 方法重载:
6、抽象(Abstraction):
- 使用抽象类和接口来定义必须实现的方法,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(); }
- 抽象类:
7、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(); }
8、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"); }
9、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; } }
本节我们重点研究对象和类的概念。
- 对象:对象是类的一个实例(对象不是找个女朋友),有状态和行为。例如,一条狗是一个对象,它的状态有:颜色、名字、品种;行为有:摇尾巴、叫、吃等。
- 类:类是一个模板,它描述一类对象的行为和状态。
下图中男孩(boy)、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),对象包含了汽车的颜色、品牌、名称等。
Java中的对象
现在让我们深入了解什么是对象。看看周围真实的世界,会发现身边有很多对象,车,狗,人等等。所有这些对象都有自己的状态和行为。
拿一条狗来举例,它的状态有:名字、品种、颜色,行为有:叫、摇尾巴和跑。
对比现实对象和软件对象,它们之间十分相似。
软件对象也有状态和行为。软件对象的状态就是属性,行为通过方法体现。
在软件开发中,方法操作对象内部状态的改变,对象的相互调用也是通过方法来完成。
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:
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:
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:
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:
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:
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:
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:
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:RUNOOB1 年龄:26 职位:高级程序员 薪水:1000.0 名字:RUNOOB2 年龄:21 职位:菜鸟程序员 薪水:500.0