java中的类与对象

面向对象编程主要有三个特征：封装、继承和多态。

 

封装

 

一个简单的问题

 

一个能输出圆的面积的Java应用程序。

public class ComputerCircleArea {
   public static void main(String args[]) {
       double radius;     //半径
       double area;       //面积
       radius=163.16;
       area=3.14*radius *radius; //计算面积
       System.out.printf("半径是%5.3f的园的面积:\n%5.3f\n",radius,area);
   }
}

事实上, 如果其他Java应用程序也想计算圆的面积，同样需要知道计算圆面积的算法，即也需要编写和这里同样多的代码。
现在提出如下问题：
     能否将和圆有关的数据以及计算圆面积的代码进行封装，使得需要计算圆面积的Java应用程序的主类无需编写计算面积的代码就可以计算出圆的面积呢？

面向对象的一个重要思想就是通过抽象得到类，即将某些数据以及针对这些数据上的操作封装在一个类中，也就是说，抽象的关键点有两点一是数据，二是数据上的操作。
  我们对所观察的圆做如下抽象：
    ☃圆具有半径之属性。
     ☃可以使用半径计算出圆的面积。
现在根据如上的抽象，编写出如下的Circle类。
    class Circle {
       double radius;      //圆的半径
       double getArea() {   //计算面积的方法
       double area=3.14*radius*radius;
       return area;
       }
   }
(1)类声明:上述代码第一行中的class Circle称作类声明，Circle是类名。
(2)类体:类声明之后的一对大括号"{"，"}"以及它们之间的内容称作类体，大括号之间的内容称作类体的内容。

以下将在一个Java应用程序的主类中使用Circle类创建对象，该对象可以完成计算圆面积的任务，而使用该对象的Java应用程序的主类，无需知道计算圆面积的算法就可以计算出圆的面积。
        由于类也是一种数据类型，因此可以使用类来声明一个变量，那么，在Java语言中，用类声明的变量就称之为一个对象。

◆用Circle声明一个名字为circle的对象的代码如下：
     Circle circle;
◆为Circle类声明的circle对象分配变量的代码如下：
     circle = new Circle();
◆对象通过使用“.”运算符操作自己的变量和调用方法。对象操作自己的变量的的格式为：对象.变量;
      例如，circle.radius=100;
◆调用方法的格式为: 对象.方法;
      例如，circle.getArea();

 

类

类是组成Java程序的基本要素。类封装了一类对象的状态和方法。类是用来定义对象的模板。
   类的实现包括两部分：类声明和类体。
  基本格式为：
  class 类名 {
        类体的内容
  }
class是关键字，用来定义类。
    "class  类名" 是类的声明部分，类名必须是合法的Java标识符。
    两个大括号以及之间的内容是类体。

 

类声明

◆类声明 ： class  类名
   例如：
  class Retangle {
       … …
  }
 其中的“class Retangle”称作类声明；“Retangle”是类名。

◆  给类命名时，遵守下列编程风格（这不是语法要求的，但应当遵守）：
(1) 如果类名使用拉丁字母，那么名字的首字母使用大写字母，如。
(2) 类名最好容易识别、见名知意。当类名由几个“单词”复合而成时，每个单词的首字母使用大写。

 

类体

◆ 类声明之后的一对大括号“{”，“}”以及它们之间的内容称作类体，大括号之间的内容称作类体的内容。
◆类体的内容由两部分构：
   一部分是变量的声明，用来刻画属性；
   另一部分是方法的定义，用来刻画功能。
       下面是一个类名为Retangle的类，
       类体内容的变量声明部分给出了两个double类型的变量width和heightr；
       方法定义部分定义了getArea()方法。
class Rectangle {
    double width;                //变量声明部分,矩形的宽
    double height;              //变量声明部分,矩形的高
    double getArea() {       //定义计算面积的方法
         return width*height;
    }
}

成员变量和局部变量

 

类体分为两部分：一部分是变量的声明，另一部分是方法的定义。
       类体中变量声明部分所声明的变量被称作类的成员变量。在方法体中声明的变量和方法的参数被称作局部变量。
1．成员变量的类型：成员变量的类型可以是Java中的任何一种数据类型，包括基本类型整型、浮点型、字符型；引用类型：数组、对象和接口（对象和接口见后续内容）。
2．成员变量的有效范围：成员变量在整个类内都有效，其有效性与它在类体中书写的先后位置无关。
3．编程风格
（1）一行只声明一个变量。
（2）变量的名字符合标识符规定。
（3）变量名字见名知意，避免容易混淆的变量名字。

方法

类体分为两部分：一部分是变量的声明，另一部分是方法的定义。
        方法的定义包括两部分：方法声明和方法体。一般格式为：
          方法声明部分 {
                 方法体的内容
          }
1．方法声明     方法声明包括方法名和方法的返回类型，如：
       double getArea() {
                return width*height;
      }
   关注方法的返回类型、方法的参数、方法的名字
2．方法体
    方法声明之后的一对大括号"{" ，"}"以及之间的内容称作方法的方法体。方法体的内容包括局部变量的声明和Java语句。
    在方法体中声明的变量和方法的参数被称作局部变量。
3．区分成员变量和局部变量
       如果局部变量的名字与成员变量的名字相同，则成员变量被隐藏，即这个成员变量在这个方法内暂时失效。

需要注意的问题

 

类体的内容由两部分构成：一部分是变量的声明，另一部分是方法的定义。
   对成员变量的操作只能放在方法中，方法可以对成员变量和该方法体中声明的局部变量进行操作。
      在声明成员变量时可以同时赋予初值，但是不可以在类体中有单独的赋值语句（类体中不可以有变量的声明和方法的定义以外的其它语句）。

class A {
     int a=12;
     float b=12.56f;
}

但是不可以这样做：
class A {
  int a;
   float b;
   a=12;     //非法，这是赋值语句（语句不是变量的声明，只能出现在方法体中）
   b=12.56f;  //非法
}

类的UML图

UML(Unified Modeling Language Diagram)图属于结构图，常被用于描述一个系统的静态结构。一个UML中通常包含有类(Class)的UML图，接口(Interface)的UML图以及泛化关系(Generalization)的UML图、关联关系(Association)的UML图、依赖关系(Dependency)的UML图和实现关系(Realization)的UML图。
       在类的UML图中，使用一个长方形描述一个类的主要构成，将长方形垂直地分为三层。

 第1层是名字层；
     第2层是变量层，也称属性层；
     第3层是方法层，也称操作层。

类与Java应用程序的基本结构

 

一个Java应用程序（也称为一个工程）是由若干个类所构成，这些类可以在一个源文件中，也可以分布在若干个源文件中。
        Java允许在一个Java源文件中编写多个类，但其中的多个类至多只能有一个类使用public修饰。
        如果源文件中有多个类，但没有public类，那么源文件的名字只要和某个类的名字相同，并且扩展名是.java就可以了。

如果有一个类是public类,那么源文件的名字必须与这个类的名字完全相同,扩展名是.java。编译源文件将生成多个扩展名为.class的字节码文件，每个字节码文件的名字与源文件中对应的类的名字相同，这些字节码文件被存放在与源文件相同的目录中 。

 

构造方法与对象的创建

 类是面向对象语言中最重用的一种数据类型，可以用它来声明变量。
    在面向对象语言中，用类声明的变量被称作对象。
   和基本数据类型不同，在用类声明对象后，还必须要创建对象，即为声明的对象分配变量(确定对象所具有的属性)，当使用一个类创建一个对象时，也称给出了这个类的一个实例。通俗的讲，类是创建对象的“模板”，没有类就没有对象。
   构造方法和对象的创建密切相关 。

构造方法

 

构造方法是一种特殊方法，它的名字必须与它所在的类的名字完全相同，而且没有类型。
    允许一个类中编写若干个构造方法，但必须保证他们的参数不同，即参数的个数不同，或者是参数的类型不同。

需要注意的是
（1） 如果类中没有编写构造方法，系统会默认该类只有一个构造方法，该默认的构造方法是无参数的，且方法体中没有语句。
（2）如果类里定义了一个或多个构造方法，那么Java不提供默认的构造方法 。

 

创建对象

 

1．对象的声明    一般格式为：
     类的名字  对象名字;
     如：Rectangle rectOne;
     这里Rectangle是一个类的名字，rectOne是声明的对象的名字。
2.为声明的对象分配内存
    使用new运算符和类的构造方法为声明的对象分配变量,即创建对象。如果类中没有构造方法,系统会调用默认的构造方法。如： rectOne = new Rectangle();

3．对象的内存模型
（1）声明对象时的内存模型
（2）对象分配内存后的内存模型
4．创建多个不同的对象  

 

使用对象

 

对象不仅可以操作自己的变量改变状态，而且能调用类中的方法产生一定的行为。
    通过使用运算符“.”，对象可以实现对自己的变量访问和方法的调用。
1．对象操作自己的变量（对象的属性）
      对象创建之后，就有了自己的变量，即对象的实体。通过使用运算符“.”，对象可以实现对自己的变量的访问，访问格式为：对象.变量;
2．对象调用类中的方法（对象的功能）
     对象创建之后，可以使用运算符“.”调用创建它的类中的方法，从而产生一定的行为功能，调用格式为：   对象.方法;
3．体现封装
     当对象调用方法时，方法中出现的成员变量就是指分配给该对象的变量。
    例子3 
      rectOne.getArea();
      rectTwo.getArea();
  注：当对象调用方法时，方法中的局部变量被分配内存空间。方法执行完毕，局部变量即刻释放内存。需要注意的是，局部变量声明时如果没有初始化，就没有默认值，因此在使用局部变量之前，要事先为其赋值。

对象的引用和实体

 

1．避免使用空对象: 没有实体的对象称作空对象，空对象不能使用，即不能让一个空对象去调用方法产生行为。
2．垃圾收集:  一个类声明的两个对象如果具有相同的引用,那么二者就具有完全相同的实体。

class Point {
    int x,y;
    void setXY(int m,int n) {
        x = m;
        y = n;
    }
}

public class E {
   public static void main(String args[]) {
      Point p1,p2; 
      p1 = new Point();
      p2 = new Point();
      System.out.println("p1的引用:"+p1);
      System.out.println("p2的引用:"+p2);
      p1.setXY(1111,2222);
      p2.setXY(-100,-200);
      System.out.println("p1的x,y坐标:"+p1.x+","+p1.y);
      System.out.println("p2的x,y坐标:"+p2.x+","+p2.y);
      p1 = p2;
      System.out.println("将p2的引用赋给p1后：");
      System.out.println("p1的引用:"+p1);
      System.out.println("p2的引用:"+p2);
      System.out.println("p1的x,y坐标:"+p1.x+","+p1.y);
      System.out.println("p2的x,y坐标:"+p2.x+","+p2.y);
   }
}

参数传值

 

方法中最重要的部分之一就是方法的参数，参数属于局部变量，当对象调用方法时，参数被分配内存空间，并要求调用者向参数专递值，即方法被调用时，参数变量必须有具体的值。

传值机制

 在Java中，方法的所有参数都是“传值”的，也就是说，方法中参数变量的值是调用者指定的值的拷贝。
        例如，如果向方法的int型参数x传递一个int值，那么参数x得到的值是传递的值的拷贝。

基本数据类型参数的传值

对于基本数据类型的参数，向该参数传递的值的级别不可以高于该参数的级别 。
    比如，不可以向int型参数传递一个float值，但可以向double型参数传递一个float值。
    在前面的例子4中有，对象调用setXY(int m,int n)设置自己的x,y坐标值，因此，对象在调用setXY(int m,int n)方法时，必须向方法的参数m和n传递值。

引用类型参数的传值

当参数是引用类型时，“传值”传递的是变量中存放的“引用”，而不是变量所引用的实体。

对象的组合

类的成员变量可以是Java允许的任何数据类型，因此，一个类可以把对象作为自己的成员变量，如果用这样的类创建对象，那么该对象中就会有其它对象，也就是说该对象将其他对象作为自己的组成部分(这就是人们常说的Has-A)。

圆锥体

对圆锥体作一个抽象。属性：底圆，高
                                              功能：计算体积
        圆锥体的底圆应当是一个对象，比如Circle类声明的对象，圆锥体的高可以是double型的变量，即圆锥体将Circle类的对象作为自己的成员。

 

关联关系和依赖关系的UML图

1．关联关系:  如果A类中成员变量是用B类声明的对象，那么A和B的关系是关联关系，称A关联于B或A组合了B。
如果A关联于B，那么UML通过使用一个实线连A和B的UML图，实线的起始端是A的UML图，终点端是B的UML图，但终点端使用一个指向B的UML图的方向箭头表示实线的结束。

 

2．依赖关系:    如果A类中某个方法的参数是用B类声明的对象或某个方法返回的数据类型是B类对象，那么A和B的关系是依赖关系，称A依赖于B。
      如果A依赖于B，那么UML通过使用一个虚线连A和B的UML图，虚线的起始端是A的UML图，终点端是B的UML图，但终点端使用一个指向B的UML图的方向箭头表示虚线的结束。

 

实例成员与类成员

实例变量和类变量的声明

类的成员变量可细分为实例变量和类变量。
       在声明成员变量时，用关键字static给予修饰的称作类变量，否则称作实例变量（类变量也称为static变量，静态变量）.
例如：
        class Dog {
             float x;      //实例变量
             static int y;   //类变量
         }
        Dog类中，x是实例变量，而y是类变量。
        需要注意的是static需放在变量的类型的前面。

 实例变量和类变量的区别

1．不同对象的实例变量互不相同
2．所有对象共享类变量
3．通过类名直接访问类变量

 实例方法和类方法的定义

类中的方法也可分为实例方法和类方法。方法

声明时，方法

类型前面不加关键字static修饰的是实例方法、加

static关键字修饰的是类方法(静态方法)。