Java 对象和类
Java作为一种面向对象语言。支持以下基本概念:
- 多态
- 继承
- 封装
- 抽象
- 类
- 对象
- 实例
- 方法
- 重载
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。
下图中男孩女孩为类,而具体的每个人为该类的对象:
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。
通过下面一个简单的类来理解下Java中类的定义:
public class Dog{ String breed; int age; String color; void barking(){ } void hungry(){ } void sleeping(){ } }
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:barking()、hungry()和sleeping()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 */ ObjectReference = new Constructor(); /* 访问类中的变量 */ ObjectReference.variableName; /* 访问类中的方法 */ ObjectReference.MethodName();
实例
下面的例子展示如何访问实例变量和调用成员方法:
public class Puppy{ int puppyAge; 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 void setAge( int age ){ puppyAge = age; } public int getAge( ){ System.out.println("小狗的年龄为 : " + puppyAge ); return puppyAge; } public static void main(String []args){ /* 创建对象 */ Puppy myPuppy = new Puppy( "tommy" ); /* 通过方法来设定age */ myPuppy.setAge( 2 ); /* 调用另一个方法获取age */ myPuppy.getAge( ); /*你也可以像下面这样访问成员变量 */ System.out.println("变量值 : " + myPuppy.puppyAge ); } }
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。
首先打开文本编辑器,把下面的代码粘贴进去。注意将文件保存为 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{ String name; int age; String designation; double salary; // Employee 类的构造器 public Employee(String name){ this.name = name; } // 设置age的值 public void empAge(int empAge){ age = empAge; } /* 设置designation的值*/ public void empDesignation(String empDesig){ designation = empDesig; } /* 设置salary的值*/ public void empSalary(double empSalary){ salary = empSalary; } /* 打印信息 */ public void printEmployee(){ System.out.println("名字:"+ name ); System.out.println("年龄:" + age ); System.out.println("职位:" + designation ); System.out.println("薪水:" + salary); } }
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("RUNOOB1"); Employee empTwo = new Employee("RUNOOB2"); // 调用这两个对象的成员方法 empOne.empAge(26); empOne.empDesignation("高级程序员"); empOne.empSalary(1000); empOne.printEmployee(); empTwo.empAge(21); empTwo.empDesignation("菜鸟程序员"); empTwo.empSalary(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 $ 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
java因强制要求类名(唯一的public类)和文件名统一,因此在引用其它类时无需显式声明。在编译时,编译器会根据类名去寻找同名文件。
package 的作用就是 c++ 的 namespace 的作用,防止名字相同的类产生冲突。Java 编译器在编译时,直接根据 package 指定的信息直接将生成的 class 文件生成到对应目录下。如 package aaa.bbb.ccc 编译器就将该 .java 文件下的各个类生成到 ./aaa/bbb/ccc/ 这个目录。
import 是为了简化使用 package 之后的实例化的代码。假设 ./aaa/bbb/ccc/ 下的 A 类,假如没有 import,实例化A类为:new aaa.bbb.ccc.A(),使用 import aaa.bbb.ccc.A 后,就可以直接使用 new A() 了,也就是编译器匹配并扩展了 aaa.bbb.ccc. 这串字符串。
为什么JAVA文件中只能含有一个Public类?
java 程序是从一个 public 类的 main 函数开始执行的,(其实是main线程),就像 C 程序 是从 main() 函数开始执行一样。 只能有一个
public 类是为了给类装载器提供方便。 一个 public 类只能定义在以它的类名为文件名的文件中。
每个编译单元(文件)都只有一个 public 类。因为每个编译单元都只能有一个公共接口,用 public 类来表现。该接口可以按照要求包含众多的支持包访问权限的类。如果有一个以上的 public 类,编译器就会报错。 并且 public类的名称必须与文件名相同(严格区分大小写)。 当然一个编译单元内也可以没有 public 类。
成员变量和类变量的区别
由static修饰的变量称为静态变量,其实质上就是一个全局变量。如果某个内容是被所有对象所共享,那么该内容就应该用静态修饰;没有被静态修饰的内容,其实是属于对象的特殊描述。
不同的对象的实例变量将被分配不同的内存空间, 如果类中的成员变量有类变量,那么所有对象的这个类变量都分配给相同的一处内存,改变其中一个对象的这个类变量会影响其他对象的这个类变量,也就是说对象共享类变量。
成员变量和类变量的区别:
1、两个变量的生命周期不同
成员变量随着对象的创建而存在,随着对象的回收而释放。
静态变量随着类的加载而存在,随着类的消失而消失。
2、调用方式不同
成员变量只能被对象调用。
静态变量可以被对象调用,还可以被类名调用。
3、别名不同
成员变量也称为实例变量。
静态变量也称为类变量。
4、数据存储位置不同
成员变量存储在堆内存的对象中,所以也叫对象的特有数据。
静态变量数据存储在方法区(共享数据区)的静态区,所以也叫对象的共享数据。
static 关键字,是一个修饰符,用于修饰成员(成员变量和成员函数)。
特点:
1、想要实现对象中的共性数据的对象共享。可以将这个数据进行静态修饰。
2、被静态修饰的成员,可以直接被类名所调用。也就是说,静态的成员多了一种调用方式。类名.静态方式。
3、静态随着类的加载而加载。而且优先于对象存在。
弊端:
1、有些数据是对象特有的数据,是不可以被静态修饰的。因为那样的话,特有数据会变成对象的共享数据。这样对事物的描述就出了问题。所以,在定义静态时,必须要明确,这个数据是否是被对象所共享的。
2、静态方法只能访问静态成员,不可以访问非静态成员。
因为静态方法加载时,优先于对象存在,所以没有办法访问对象中的成员。
3、静态方法中不能使用this,super关键字。
因为this代表对象,而静态在时,有可能没有对象,所以this无法使用。
什么时候定义静态成员呢?或者说:定义成员时,到底需不需要被静态修饰呢?
成员分两种:
1、成员变量。(数据共享时静态化)
该成员变量的数据是否是所有对象都一样:
如果是,那么该变量需要被静态修饰,因为是共享的数据。
如果不是,那么就说这是对象的特有数据,要存储到对象中。
2、成员函数。(方法中没有调用特有数据时就定义成静态)
如果判断成员函数是否需要被静态修饰呢?
只要参考,该函数内是否访问了对象中的特有数据:
如果有访问特有数据,那方法不能被静态修饰。
如果没有访问过特有数据,那么这个方法需要被静态修饰。
成员变量和静态变量的区别:
1、成员变量所属于对象。所以也称为实例变量。
静态变量所属于类。所以也称为类变量。
2、成员变量存在于堆内存中。
静态变量存在于方法区中。
3、成员变量随着对象创建而存在。随着对象被回收而消失。
静态变量随着类的加载而存在。随着类的消失而消失。
4、成员变量只能被对象所调用 。
静态变量可以被对象调用,也可以被类名调用。
所以,成员变量可以称为对象的特有数据,静态变量称为对象的共享数据。
类变量类型:
1.局部变量:在方法、构造方法、语句块中定义的变量。其声明和初始化在方法中实现,在方法结束后自动销毁
2.成员变量:定义在类中,方法体之外。变量在创建对象时实例化。成员变量可被类中的方法、构造方法以及特定类的语句块访问。
3.类变量:定义在类中,方法体之外,但必须要有 static 来声明变量类型。静态成员属于整个类,可通过对象名或类名来调用。