【Java学习笔记】4.Java 对象和类

前言

本章介绍Java的对象和类。

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（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：

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：nameSystem.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();

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：nameSystem.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("csdn1");Employee empTwo = new Employee("csdn2");// 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:csdn1
年龄:26
职位:高级程序员
薪水:1000.0
名字:csdn2
年龄:21
职位:菜鸟程序员
薪水:500.0

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。