Java 對象和類

Java作為一種面向對象語言。支持以下基本概念：

  • 多態
  • 繼承
  • 封裝
  • 抽象
  • 類
  • 對象
  • 實例
  • 方法
  • 重載

本節我們重點研究對象和類的概念。

  • 對象：對象是類的一個實例（對象不是找個女朋友），有狀態和行為。例如，一條狗是一個對象，它的狀態有：顏色、名字、品種；行為有：搖尾巴、叫、吃等。
  • 類：類是一個範本，它描述一類對象的行為和狀態。

下圖中男孩（boy）、女孩（girl）為類（class），而具體的每個人為該類的對象（object）：

Java中的對象

現在讓我們深入瞭解什麼是對象。看看周圍真實的世界，會發現身邊有很多對象，車，狗，人等等。所有這些對象都有自己的狀態和行為。

拿一條狗來舉例，它的狀態有：名字、品種、顏色，行為有：叫、搖尾巴和跑。

對比現實對象和軟體對象，它們之間十分相似。

軟體對象也有狀態和行為。軟體對象的狀態就是屬性，行為通過方法體現。

在軟體開發中，方法操作對象內部狀態的改變，對象的相互調用也是通過方法來完成。

Java中的類

類可以看成是創建Java對象的範本。

通過下麵一個簡單的類來理解下Java中類的定義：

public class Dog{ String breed; int age; String color; void barking(){ } void hungry(){ } void sleeping(){ } }

一個類可以包含以下類型變數：

  • 局部變數：在方法、構造方法或者語句塊中定義的變數被稱為局部變數。變數聲明和初始化都是在方法中，方法結束後，變數就會自動銷毀。
  • 成員變數：成員變數是定義在類中，方法體之外的變數。這種變數在創建對象的時候實例化。成員變數可以被類中方法、構造方法和特定類的語句塊訪問。
  • 類變數：類變數也聲明在類中，方法體之外，但必須聲明為static類型。

一個類可以擁有多個方法，在上面的例子中：barking()、hungry()和sleeping()都是Dog類的方法。

構造方法

每個類都有構造方法。如果沒有顯式地為類定義構造方法，Java編譯器將會為該類提供一個默認構造方法。

在創建一個對象的時候，至少要調用一個構造方法。構造方法的名稱必須與類同名，一個類可以有多個構造方法。

下麵是一個構造方法示例：

public class Puppy{ public Puppy(){ } public Puppy(String name){ // 這個構造器僅有一個參數：name } }

創建對象

對象是根據類創建的。在Java中，使用關鍵字new來創建一個新的對象。創建對象需要以下三步：

  • 聲明：聲明一個對象，包括對象名稱和對象類型。
  • 實例化：使用關鍵字new來創建一個對象。
  • 初始化：使用new創建對象時，會調用構造方法初始化對象。

下麵是一個創建對象的例子：

public class Puppy{ public Puppy(String name){ //這個構造器僅有一個參數：name System.out.println("小狗的名字是 : " + name ); } public static void main(String[] args){ // 下麵的語句將創建一個Puppy對象 Puppy myPuppy = new Puppy( "tommy" ); } }

編譯並運行上面的程式，會列印出下麵的結果：

小狗的名字是 : tommy

訪問實例變數和方法

通過已創建的對象來訪問成員變數和成員方法，如下所示：

/* 實例化對象 */ Object referenceVariable = new Constructor(); /* 訪問類中的變數 */ referenceVariable.variableName; /* 訪問類中的方法 */ referenceVariable.methodName();

實例

下麵的例子展示如何訪問實例變數和調用成員方法：

public class Puppy{ int puppyAge; public Puppy(String name){ // 這個構造器僅有一個參數：name System.out.println("小狗的名字是 : " + name ); } public void setAge( int age ){ puppyAge = age; } public int getAge( ){ System.out.println("小狗的年齡為 : " + puppyAge ); return puppyAge; } public static void main(String[] args){ /* 創建對象 */ Puppy myPuppy = new Puppy( "tommy" ); /* 通過方法來設定age */ myPuppy.setAge( 2 ); /* 調用另一個方法獲取age */ myPuppy.getAge( ); /*你也可以像下麵這樣訪問成員變數 */ System.out.println("變數值 : " + myPuppy.puppyAge ); } }

編譯並運行上面的程式，產生如下結果： 

小狗的名字是 : tommy
小狗的年齡為 : 2
變數值 : 2

原始檔案聲明規則

在本節的最後部分，我們將學習原始檔案的聲明規則。當在一個原始檔案中定義多個類，並且還有import語句和package語句時，要特別注意這些規則。

  • 一個原始檔案中只能有一個public類
  • 一個原始檔案可以有多個非public類
  • 原始檔案的名稱應該和public類的類名保持一致。例如：原始檔案中public類的類名是Employee，那麼原始檔案應該命名為Employee.java。
  • 如果一個類定義在某個包中，那麼package語句應該在原始檔案的首行。
  • 如果原始檔案包含import語句，那麼應該放在package語句和類定義之間。如果沒有package語句，那麼import語句應該在原始檔案中最前面。
  • import語句和package語句對原始檔案中定義的所有類都有效。在同一原始檔案中，不能給不同的類不同的包聲明。

類有若干種訪問級別，並且類也分不同的類型：抽象類和final類等。這些將在訪問控制章節介紹。

除了上面提到的幾種類型，Java還有一些特殊的類，如：內部類、匿名類。

Java包

包主要用來對類和介面進行分類。當開發Java程式時，可能編寫成百上千的類，因此很有必要對類和介面進行分類。

Import語句

在Java中，如果給出一個完整的限定名，包括包名、類名，那麼Java編譯器就可以很容易地定位到源代碼或者類。Import語句就是用來提供一個合理的路徑，使得編譯器可以找到某個類。

例如，下麵的命令行將會命令編譯器載入java_installation/java/io路徑下的所有類

import java.io.*;

一個簡單的例子

在該例子中，我們創建兩個類：Employee 和 EmployeeTest。

首先打開文本編輯器，把下麵的代碼粘貼進去。注意將檔保存為 Employee.java。

Employee類有四個成員變數：name、age、designation和salary。該類顯式聲明了一個構造方法，該方法只有一個參數。

Employee.java 檔代碼：

import java.io.*; public class Employee{ String name; int age; String designation; double salary; // Employee 類的構造器 public Employee(String name){ this.name = name; } // 設置age的值 public void empAge(int empAge){ age = empAge; } /* 設置designation的值*/ public void empDesignation(String empDesig){ designation = empDesig; } /* 設置salary的值*/ public void empSalary(double empSalary){ salary = empSalary; } /* 列印資訊 */ public void printEmployee(){ System.out.println("名字:"+ name ); System.out.println("年齡:" + age ); System.out.println("職位:" + designation ); System.out.println("薪水:" + salary); } }

程式都是從main方法開始執行。為了能運行這個程式，必須包含main方法並且創建一個實例對象。

下麵給出EmployeeTest類，該類實例化2個 Employee 類的實例，並調用方法設置變數的值。

將下麵的代碼保存在 EmployeeTest.java檔中。

EmployeeTest.java 檔代碼：

import java.io.*; public class EmployeeTest{ public static void main(String[] args){ /* 使用構造器創建兩個對象 */ Employee empOne = new Employee("zaixian1"); Employee empTwo = new Employee("zaixian2"); // 調用這兩個對象的成員方法 empOne.empAge(26); empOne.empDesignation("高級程式員"); empOne.empSalary(1000); empOne.printEmployee(); empTwo.empAge(21); empTwo.empDesignation("線上程式員"); empTwo.empSalary(500); empTwo.printEmployee(); } }

編譯這兩個檔並且運行 EmployeeTest 類，可以看到如下結果：

$ javac EmployeeTest.java
$ java EmployeeTest
名字:zaixian1
年齡:26
職位:高級程式員

薪水:1000.0
名字:zaixian2
年齡:21
職位:線上程式員

薪水:500.0