Java入门篇（六）——类和对象

　　写到这里终于写到了入门篇的最后一个知识点了。类和对象是Java中经常被提到的两个词汇，实际上可以将类看作对象的载体，它定义了对象所具有的功能。Java是面向对象的语言，因此掌握类与对象是学习Java语言的基础。

　　类和对象的概念就不在此描述了，这篇随笔还是主要从代码方面入手，在学习本篇前建议先了解一下类和对象的概念、实例的概念以及面向对象程序的特点，也即封装、继承、多态。

一、类

　　类是封装对象的属性和行为的载体，在Java语言中对象的属性以成员变量的形式存在，而对象的方法以成员方法的形式存在。

　　1. 类的构造方法

　　构造方法是一个与类同名的方法，对象的创建就是通过构造方法完成的，构造方法分为有参构造方法和无参构造方法，区别就在于有没有参数。说这么多概念是不是感觉有点麻木，直接看下面的例子吧。

public class Example {
   
    public Example()  {                              // 定义无参构造方法
        System.out.println("无参构造方法"); 
    }
    
    public Example(String name) {                   // 定义有参构造方法
        System.out.println("有参构造方法");
    }

} 

　　在定义构造方法时，构造方法没有返回值，且构造方法不需要void关键字进行修饰。“public”是构造方法的修饰符，“Example”是构造方法的名称。

　　在构造方法中可以为成员变量赋值，这样当实例化一个本类的对象时，相应的成员变量也将被初始化。

　　2. 类的主方法

　　主方法其实我们已经见过很多次了，Java编译器通过主方法来执行程序，是类的入口点，语法格式如下：

public static void main(String[] args) {
    // ...
}

　　“static”是指主方法是静态的，若在其中调用其它方法，则该方法也必须是静态的；”void”是指主方法没有返回值；“String[] args”是指主方法的形参为数组，用args[0]~args[n]分别表示程序的第一到第n个参数，可以使用args.length获取参数的个数。

　　3. 成员变量

　　对象的属性称为成员变量，也可称为属性。下面以学生类（可比作学生证）举个例子：

public class Student {
    private int id;                    // 定义一个int型成员变量，学号
    private String name;            // 定义一个String型成员变量， 姓名
    
    public Student() {                // 定义无参构造方法
        
    }
    public Student(int id, String name) {    // 定义有参构造方法
        this.id = id;
        this.name = name;
    }
    
    public void setName(String name) {            // 定义一个setName()方法，用于导入学生姓名
        this.name = name;                    // 将参数值赋给成员变量
    }
    public String getName() {        // 定义一个getName()方法，用于获取学生姓名
        return this.name;
    }
    
    public Student getStudent() {        // 返回Student类引用
        return this;
    }
}

　　这就是个比较全的例子了，在Java语言中使用class关键字来定义类，Student是类的名称；在Student类中定义了三个成员变量，分别为学号和姓名，可设置初始值也可不设置初始值，若不设置初始值则会有默认值；private关键字用于定义一个私有成员，后面会介绍public、protected和private。接下来的两个构造方法上面已经提到过了，this关键字用于引用对象的成员变量和方法，在后面会有所介绍。一般在这样的类中每一个变量都会有set和get方法，set方法是带参数的方法没有返回值，get方法是有返回值的方法，用于获取。最后还有一个getStudent()方法，它的类型是Student类的，用于返回Student类的引用，用this关键字实现。

　　4. 成员方法

　　成员方法对应类的行为，就是上述实例中的getName()和setName()方法，分别为获取学生姓名和设置学生姓名的方法，语法格式如下：

权限修饰符 返回值类型 方法名(参数类型 参数名){
    // ...
    return 返回值;
}

　　若无返回值，返回值类型用void关键字表示，如上述setName()方法。若有返回值，返回值类型要与方法返回值类型一致。

　　5. 局部变量

　　如果在成员方法中定义一个变量，那么这个变量别称为局部变量。例如在上述Student类中的getName()方法中定义一个局部变量id如下：

public String getName() {    
    int id = 0;                        // 定义一个局部变量
    return id + this.name;
}

　　局部变量是在方法执行时创建，在方法执行结束时被销毁，使用时必须赋值或初始化。所以局部变量的有效范围从该变量的声明开始到该变量的结束为止。

　　若一个方法中含有与成员变量同名的局部变量，则方法中对这个变量的访问以局部变量进行访问。例如id，在上述方法中id=0，而不是Student类中的成员变量id的值。

　　6. 静态变量、常量和方法

　　由static修饰的变量、常量和方法被称作静态变量、常量和方法。静态成员是属于类所有的，区别于个别对象，可以在本类或其他类中使用类名和“.”运算符调用，这个在之前的篇幅中的例子也出现过，语法格式为： 类名.静态类成员 。

public class StaticTest {
    final static double PI = 3.1415926;        // 在类中定义静态常量
    static int id;                        // 在类中定义静态变量
    
    public static void demo01() {
        System.out.println("test");
    }
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(StaticTest.PI);        // 调用静态常量
        System.out.println(StaticTest.id);        // 调用静态变量
        StaticTest.demo01();                    // 调用静态方法
    }
    
}

　　7. 权限修饰符

　　Java中的权限修饰符主要包括private、public和protected，这些修饰符控制着对类和类的成员变量以及成员方法的访问。区别见下表：

访问位置	类修饰符
	private	protected	public
本类	可见	可见	可见
同包其他类或子类	不可见	可见	可见
其他包的类或子类	不可见	不可见	可见

　　若一个类的访问权限为不可见，这个类将隐藏其内的所有数据，以免用户直接访问它。当声明类时不使用public、protected或private修饰符设置类的权限，则这个类预设为包存取范围，即只有同一个包中的类可以调用这个类的成员变量或成员方法。

　　要特别注意以下情况，在项目中com.adamjwh包下创建AnyClass类，该类使用默认权限时：

package com.adamjwh;

class AnyClass {
    public void doString() {
        // ...
    }
}

　　此时，即使AnyClass类中的doString()方法又被设置成public访问权限，其访问权限也与AnyClass类的访问权限相同。因为Java规定，类的权限设定会约束类的成员上的权限设定，所以上述代码等同于下面的代码：

package com.adamjwh;

class AnyClass {
    void doString() {
        // ...
    }
}

　　8. this关键字

　　在Java中，this关键字被隐式地用于引用对象的成员变量和方法，如前面“成员变量”中的例子：

public void setName(String name) {            // 定义一个setName()方法，用于导入学生姓名
    this.name = name;                    // 将参数值赋给成员变量
}

　　setName()方法中，this.name指定的就是Student类中name变量，而“this.name=name”语句中第二个name则指定的是形参name。实质上，setName()方法实现的功能就是将形参name的值赋予成员变量name。

　　this除了可以调用成员变量或成员方法之外，还可以作为方法的返回值。如前面“成员变量”中的例子：

public Student getStudent() {        // 返回Student类引用
    return this;
}

　　在getStudent()方法中，方法的返回值为Student类，所以方法体中使用return this这种形式将Student类的对象进行返回。

二、对象

　　Java是面向对象的程序设计语言，对象是由类抽象出来的，所有的问题都是通过对象来处理，对象可以操作类的基本属性和方法解决相应的问题。

　　1. 对象的创建

　　在Java中可以使用new操作符调用构造方法创建对象，语法格式如下：

Test test = new Test();
Test test = new Test("a");

　　test对象被创建出来时，test对象就是一个对象的引用，这个引用在内存中为对象分配了存储空间，可以在构造方法中初始化成员变量，当创建对象时，自动调用构造方法。

　　在Java中对象和实例事实上可以通用，下面看一个创建对象的实例。

public class CreateObject {
    public CreateObject() {        // 构造方法
        System.out.println("test");
    }
    public static void main(String[] args) {
        new CreateObject();        //  创建对象

　　在上述实例的主方法中使用new操作符创建对象，在创建对象的同时，自动调用构造方法中的代码。

　　2. 访问对象的属性和行为

　　当用户使用new操作符创建一个对象后，可以使用“对象.类成员”来获取对象的属性和行为。话不多说，直接上代码。

public class ObjectTest {

    int i = 2018;        // 成员变量
    public void call() {    // 成员方法
        for(i=0; i<3; i++) {
            System.out.print(i + " ");
            if(i == 2 ) {
                System.out.println();        // 换行
            }
        }
    }
    
    public ObjectTest() {        // 构造方法
    }
    
    public static void main(String[] args) {
        ObjectTest o1 = new ObjectTest();        // 创建一个对象
        ObjectTest o2 = new ObjectTest();        // 创建另一个对象
        o2.i = 60;        // 给第二个类成员变量赋值
        
        System.out.println("第一个实例对象调用变量i的结果为："+ o1.i);
        o1.call();
        System.out.println("第二个实例对象调用变量i的结果为："+ o2.i);
        o2.call();
    }

}

　　运行结果如下：

　　

　　这里我们可以看到，虽然使用两个对象调用同一个成员变量，结果却不相同，因为在打印这个成员变量的值之前将该值重新赋值为60，但在赋值时使用的是第二个对象o2调用的成员变量，所以在第一个对象o1调用成员变量打印该值时仍然是成员变量的初始值。所以两个对象的产生是相互独立的。

 　　如果希望成员变量不被其中任何一个对象改变，可以使用static关键字，也即改第三行代码为 static int i = 2018; ，运行结果如下：

　　

 　　这里由于第19行代码“o2.i=60;”改变了静态成员变量的值，所以使对象o1调用成员变量的值也变为了60；当“o1.i”执行完后，再次调用call()方法，使i的值又重新赋值为0，循环打印，最后i为3，退出循环，所以对象o2调用成员变量的值变成了3。

　　3. 对象的引用、比较和销毁

　　对象引用的语法格式为： 类名 引用对象名称 ，例如一个Student类的引用可以为： Student student; ，引用与对象相关联的语法为： Student student = new Student(); .

　　对象的比较有“==”运算符和equals()方法两种，区别在上一篇中已经介绍过了。equals()方法是String类中的方法，用于比较两个对象引用所指的内容是否相等；而“==”运算符比较的是两个对象引用的地址是否相等。

　　对象的销毁利用的是Java中的垃圾回收机制，用户不必担心废弃的对象占用内存，垃圾回收器将回收无用的占用内存的资源。会被Java虚拟机视为垃圾的对象主要包括以下两种情况：

　　（1） 对象引用超过其作用范围；

　　（2） 将对象赋值为null；

　　虽然垃圾回收机制已经很完善，但垃圾回收器只能回收那些由new操作符创建的对象。所以Java中提供了一个finalize()方法，如果用户在类中定义了finalize()方法，在垃圾回收时首先调用该方法，并且在下一次垃圾回收动作发生时，才能真正的回收对象占有的内存。由于垃圾回收不受人为控制，Java还提供了System.gc()方法强制启动垃圾回收器，作用是告知垃圾回收器来清理。

　　

　　到此就是Java入门篇的全部内容了，要熟练使用Java语言还有许多知识等着我们去挖掘，掌握入门篇的知识应付学校的考试之类的是没有问题的，如果还想做一些游戏或项目，还需要进一步学习Java语言的知识，下一篇开始就是Java的进阶篇了，主要内容包括接口、继承、多态、异常处理、输入输出、Java集合类以及Swing程序设计（图形界面）等等。