(二)Java 对象和类
目录
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一. 前言
? ? 在理解 Java 的类和对象之前,先简单介绍一下面向对象的程序设计。程序设计是通过对象对程序进行设计,对象代表一个实体,实体可以清楚地被识别。
? ? 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、消息解析。
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,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。
二.?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。
三.?Java 中的类
3.1. 类定义
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。
3.2. 构造方法
? ? 构造方法又叫构造函数,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
}
}
3.3. 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("Puppy Name is :" + 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:
Puppy Name is :tommy
3.4.?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:
public class Puppy {
int puppyAge;
public Puppy(String name) {
// 这个构造器仅有一个参数:name
System.out.println("Passed Name is :" + name);
}
public void setAge(int age) {
puppyAge = age;
}
public int getAge() {
System.out.println("Puppy's age is :" + 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("Variable Value :" + myPuppy.puppyAge);
}
}
编译并运行上面的程序,产生如下结果:
Passed Name is :tommy
Puppy's age is :2
Variable Value :2
3.5.?源文件声明规则
? ? 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。关于内部类的介绍可以参见《Java 内部类详解》。
四. 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。
4.1. 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.*;
4.2. 代码示例
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:
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("Name:"+ name);
System.out.println("Age:" + age);
System.out.println("Designation:" + designation);
System.out.println("Salary:" + 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:
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("James Smith");
Employee empTwo = new Employee("Mary Anne");
// 调用这两个对象的成员方法
empOne.empAge(26);
empOne.empDesignation("Senior Software Engineer");
empOne.empSalary(1000);
empOne.printEmployee();
empTwo.empAge(21);
empTwo.empDesignation("Software Engineer");
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:
C:\> javac Employee.java
C:\> vi EmployeeTest.java
C:\> javac EmployeeTest.java
C:\> java EmployeeTest
Name:James Smith
Age:26
Designation:Senior Software Engineer
Salary:1000.0
Name:Mary Anne
Age:21
Designation:Software Engineer
Salary:500.0
五. 课后习题
1.?写出一个类 People,并由该类做基类派生出子类 Employee 和 Teacher。其中 People 类具有name、age 两个保护成员变量,分别为 String 类型、整型,且具有公有的 getAge 成员函数,用于返回 age 变量的值。Employee 类具有保护成员变量 empno,Teacher 类有 teano 和 zc 成员变量。
2. 创建 Rectangle 类,添加属性 width、height;在 Rectangle 类中添加两种方法计算矩形的周长和面积;编程利用 Rectangle 输出一个矩形的周长和面积。
3. 设计一个 User 类,其中包括用户名、口令等属性以及构造方法(至少重载2个)。获取和设置口令的方法,显示和修改用户名的方法等。编写应用程序测试 User 类。
4.?定义一个 Student 类,其中包括用户名、姓名、性别、出生年月等属行以及 init() —— 初始化各属性、display() —— 显示各属性、modify() —— 修改姓名等方法。实现并测试这个类。
5.?从上题的 Student 类中派生出 Granduate(研究生)类,添加属性:专业 Subject、导师Adviser。重载相应的成员方法。并测试这个类。
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