Java 物件和類

Java 物件和類

Java作為一種面嚮物件語言。支援以下基本概念：

  • 多型
  • 繼承
  • 封裝
  • 抽象
  • 類
  • 物件
  • 例項
  • 方法
  • 過載

本節我們重點研究物件和類的概念。

  • 物件：物件是類的一個例項（物件不是找個女朋友），有狀態和行為。例如，一條狗是一個物件，它的狀態有：顏色、名字、品種；行為有：搖尾巴、叫、吃等。
  • 類：類是一個模板，它描述一類物件的行為和狀態。

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

下圖中汽車為類（class），而具體的每輛車為該汽車類的物件（object），物件包含了汽車的顏色、品牌、名稱等。

Java中的物件

現在讓我們深入瞭解什麼是物件。看看周圍真實的世界，會發現身邊有很多物件，車，狗，人等等。所有這些物件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。

對比現實物件和軟體物件，它們之間十分相似。

軟體物件也有狀態和行為。軟體物件的狀態就是屬性，行為通過方法體現。

在軟體開發中，方法操作物件內部狀態的改變，物件的相互呼叫也是通過方法來完成。

Java 中的類

類可以看成是建立 Java 物件的模板。

通過上圖建立一個簡單的類來理解下 Java 中類的定義：

public class Dog { String breed; int size; String colour; int age; void eat() { } void run() { } void sleep(){ } void name(){ } }

一個類可以包含以下型別變數：

  • 區域性變數：在方法、構造方法或者語句塊中定義的變數被稱為區域性變數。變數宣告和初始化都是在方法中，方法結束後，變數就會自動銷燬。
  • 成員變數：成員變數是定義在類中，方法體之外的變數。這種變數在建立物件的時候例項化。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：類變數也宣告在類中，方法體之外，但必須宣告為 static 型別。

一個類可以擁有多個方法，在上面的例子中：eat()、run()、sleep() 和 name() 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預設構造方法。

在建立一個物件的時候，至少要呼叫一個構造方法。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。

下面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引數：name } }

建立物件

物件是根據類建立的。在Java中，使用關鍵字 new 來建立一個新的物件。建立物件需要以下三步：

  • 宣告：宣告一個物件，包括物件名稱和物件型別。
  • 例項化：使用關鍵字 new 來建立一個物件。
  • 初始化：使用 new 建立物件時，會呼叫構造方法初始化物件。

下面是一個建立物件的例子：

public class Puppy{ public Puppy(String name){ //這個構造器僅有一個引數：name System.out.println("小狗的名字是 : " + name ); } public static void main(String[] args){ // 下面的語句將建立一個Puppy物件 Puppy myPuppy = new Puppy( "tommy" ); } }

編譯並執行上面的程式，會打印出下面的結果：

小狗的名字是 : tommy

訪問例項變數和方法

通過已建立的物件來訪問成員變數和成員方法，如下所示：

/* 例項化物件 */ Object referenceVariable = new Constructor(); /* 訪問類中的變數 */ referenceVariable.variableName; /* 訪問類中的方法 */ referenceVariable.methodName();

例項

下面的例子展示如何訪問例項變數和呼叫成員方法：

public class Puppy{ int puppyAge; public Puppy(String name){ // 這個構造器僅有一個引數：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){ /* 建立物件 */ Puppy myPuppy = new Puppy( "tommy" ); /* 通過方法來設定age */ myPuppy.setAge( 2 ); /* 呼叫另一個方法獲取age */ myPuppy.getAge( ); /*你也可以像下面這樣訪問成員變數 */ System.out.println("變數值 : " + myPuppy.puppyAge ); } }

編譯並執行上面的程式，產生如下結果： 

小狗的名字是 : tommy
小狗的年齡為 : 2
變數值 : 2

原始檔宣告規則

在本節的最後部分，我們將學習原始檔的宣告規則。當在一個原始檔中定義多個類，並且還有import語句和package語句時，要特別注意這些規則。

  • 一個原始檔中只能有一個 public 類
  • 一個原始檔可以有多個非 public 類
  • 原始檔的名稱應該和 public 類的類名保持一致。例如：原始檔中 public 類的類名是 Employee，那麼原始檔應該命名為Employee.java。
  • 如果一個類定義在某個包中，那麼 package 語句應該在原始檔的首行。
  • 如果原始檔包含 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 語句應該在原始檔中最前面。
  • import 語句和 package 語句對原始檔中定義的所有類都有效。在同一原始檔中，不能給不同的類不同的包宣告。

類有若干種訪問級別，並且類也分不同的型別：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型別，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原始碼或者類。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，下面的命令列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，我們建立兩個類：Employee 和 EmployeeTest。

首先開啟文字編輯器，把下面的程式碼貼上進去。注意將檔案儲存為 Employee.java。

Employee 類有四個成員變數：name、age、designation 和 salary。該類顯式聲明瞭一個構造方法，該方法只有一個引數。

Employee.java 檔案程式碼：

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; } // 設定age的值 public void empAge(int empAge){ age = empAge; } /* 設定designation的值*/ public void empDesignation(String empDesig){ designation = empDesig; } /* 設定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。為了能執行這個程式，必須包含main方法並且建立一個例項物件。

下面給出EmployeeTest類，該類例項化2個 Employee 類的例項，並呼叫方法設定變數的值。

將下面的程式碼儲存在 EmployeeTest.java檔案中。

EmployeeTest.java 檔案程式碼：

import java.io.*; public class EmployeeTest{ public static void main(String[] args){ /* 使用構造器建立兩個物件 */ Employee empOne = new Employee("itread011"); Employee empTwo = new Employee("itread012"); // 呼叫這兩個物件的成員方法 empOne.empAge(26); empOne.empDesignation("高階程式設計師"); empOne.empSalary(1000); empOne.printEmployee(); empTwo.empAge(21); empTwo.empDesignation("菜鳥程式設計師"); empTwo.empSalary(500); empTwo.printEmployee(); } }

編譯這兩個檔案並且執行 EmployeeTest 類，可以看到如下結果：

$ javac EmployeeTest.java
$ java EmployeeTest 
名字:itread011
年齡:26
職位:高階程式設計師
薪水:1000.0
名字:itread012
年齡:21
職位:菜鳥程式設計師
薪水:500.0