Java教程

Java 基础day07 面向对象 类与对象

本文主要是介绍Java 基础day07 面向对象 类与对象,对大家解决编程问题具有一定的参考价值,需要的程序猿们随着小编来一起学习吧!

第1章 面向对象思想

1.1 面向对象思想介绍

Java语言是一种面向对象的程序设计语言,而面向对象思想是一种程序设计思想,我们在面向对象思想的指引下,使用Java语言去设计、开发计算机程序。 这里的对象泛指现实中一切事物,每种事物都具备自己的属性行为。面向对象思想就是在计算机程序设计过程中,参照现实中事物,将事物的属性特征、行为特征抽象出来,描述成计算机事件的设计思想。 它区别于面向过程思想,强调的是通过调用对象的行为来实现功能,而不是自己一步一步的去操作实现。

面向对象思想总结:
    1.面向过程:当要实现一个功能时,需要亲力亲为,处理每个细节
    2.面向对象:当要实现一个功能时,不关心具体的实现步骤,只关心结果,找一个具有该功能的类,帮我们做事
    3.面向对象的思想
        (1)面向对象是基于面向过程的编程思想.
        (2)面向过程:强调的是每一个功能的步骤
        (3)面向对象:强调的是对象,然后由对象去调用功能
    4.特点
        (1)是一种更符合我们思考习惯的思想
        (2)可以将复杂的事情简单化
        (3)角色发生了转换,将我们从执行者变成了指挥者

1.2 面向对象举例说明

洗衣服:

  • 面向过程:把衣服脱下来-->找一个盆-->放点洗衣粉-->加点水-->浸泡10分钟-->揉一揉-->清洗衣服-->拧干-->晾起来

  • 面向对象:把衣服脱下来-->打开全自动洗衣机-->扔衣服-->按钮-->晾起来

区别:

  • 面向过程:强调步骤。

  • 面向对象:强调对象,这里的对象就是洗衣机。

特点:

面向对象思想是一种更符合我们思考习惯的思想,它可以将复杂的事情简单化,并将我们从执行者变成了指挥者。面向对象的语言中,包含了三大基本特征,即封装、继承和多态。

1.3 类和对象引入

环顾周围,你会发现很多对象,比如桌子,椅子,同学,老师等。桌椅属于办公用品类,师生都是人类。那么什么是类呢?什么是对象呢?

1.3.1 什么是类

  • :是一组具有类似属性和行为的集合。可以看成是一类事物的模板,使用事物的属性特征和行为特征来描述该类事物。

现实中,描述一类事物:

  • 属性:就是该事物的状态信息。

  • 行为:就是该事物能够做什么。

举例:人类。

属性:名字、年龄、性别、身高等等。
行为:吃饭、睡觉、工作等等。

1.3.2 什么是对象

  • 对象:是一类事物的具体体现。对象是类的一个实例(对象并不是找个女朋友),必然具备该类事物的属性和行为。

现实中,一类事物的一个实例:一个人。

举例:一个人。

属性:张三丰、120、男、175。
行为:吃饭、睡觉、练武。

1.3.3 类与对象的关系

  • 类是对一类事物的描述,是抽象的

  • 对象是一类事物的实例,是具体的

  • 类是对象的模板,对象是类的实体

 

第2章 类与对象

在Java语言中,参考现实世界的类与对象并以面向对象的思想进行了语言设计,把一些事物按类划分,再以对象的形式进行管理。

2.1 类的定义

语法:

访问权限修饰符 class 类名 {
   //成员变量   属性特征
   //成员方法   行为特性
}

说明:

  • 定义类:就是对业务或者现实中的某一实实在在的分类物以Java语言中的类进行定义并分类管理,参考现实类有属性和行为两个关键特征,所以Java中的类也包括属性和行为。

  • 访问权限修饰符:就是Java中控制当前类是否可见,被谁可见的关键字,包括有public、protected、default 、private(具体功能后续会进行说明),通常类的权限修饰符都为public。

  • class:定义Java类的关键字。

  • 类名:就是我们要创建具体的什么类,给取个见名知意名字。比如,学生类Student、老师类Teacher等。

  • 成员变量:和以前定义变量几乎是一样的(可以类比现实对象的属性)。只不过位置发生了改变。在类中,方法外。

  • 成员方法:可以类比显示对象的行为动作,描述了此类的所有对象可以有什么行为,以及怎么行动(之前的main()方法就是一个例子)。

示例:

public class Student {
    // 成员变量
    String username;//姓名
    int age; //年龄
​
    //成员方法
    //学习的方法
    public static void study() {
       System.out.println("好好学习,天天向上");
    }
    // 跑步的方法
    public void run(String username,int distance) {
       System.out.println(username+" 今天跑了"+distance+"m");
    }
}

2.2 对象的创建

Java类有了,但还只是一个抽象的概念的东西,如果要使用,必须创造出一个个具体的对象。

语法:

类名 对象名 = new 类名();

目前,Java中只要是创建类对象,就使用到new关键字即可。

使用对象访问类中的成员:

对象名.成员变量;
对象名.成员方法();

示例:

public class StudentTest {
  public static void main(String[] args) {
    // 创建对象格式:类名 对象名 = new 类名();
    Student s = new Student();
    System.out.println(s); //com.hopu.classobject.Student@15db9742
  } 
}

对象的创建及基本使用:

public class StudentTest {
      public static void main(String[] args) {
        // 创建对象格式:类名 对象名 = new 类名();
        Student s = new Student();
        System.out.println(s); //com.hopu.classobject.Student@15db9742
​
        // 直接输出成员变量值
        System.out.println("姓名:"+s.username); //null
        System.out.println("年龄:"+s.age); //0
        System.out.println("----------");
​
        //给成员变量赋值
        s.username = "佐佐木希";
        s.age = 32;
​
        // 再次输出成员变量的值
        System.out.println("姓名:"+s.username); //佐佐木希
        System.out.println("年龄:"+s.age); //32
        System.out.println("----------");
​
        // 调用成员方法
        s.study(); // "好好学习,天天向上"
        s.run("tom",123); // 跑步
      } 
}

从上面的示例结果可以看出,对象创建后直接输出对象的成员变量没有报错,有一些默认初始化值。具体见如下表,这个与之前讲解的数组的默认初始化值是一样的。

数据类型默认值
基本类型整数(byte,short,int,long)0
浮点数(float,double)0.0
字符(char)'\u0000'
布尔(boolean)false
引用类型数组,类,接口null

2.3 类与对象练习

定义手机类:

public class Phone {
  // 成员变量
  String brand; //品牌
  int price; //价格
  String color; //颜色
​
  // 成员方法
  //打电话
  public void call(String name) {
    System.out.println("给"+name+"打电话");
  }
​
  //发短信
  public void sendMessage() {
    System.out.println("群发短信");
  }
}

定义测试类:

public class PhoneTest {
  public static void main(String[] args) {
    //创建对象
    Phone p = new Phone();
​
    //输出成员变量值
    System.out.println("品牌:"+p.brand);//null
    System.out.println("价格:"+p.price);//0
    System.out.println("颜色:"+p.color);//null
    System.out.println("------------");
​
    //给成员变量赋值
    p.brand = "锤子";
    p.price = 2999;
    p.color = "棕色";
​
    //再次输出成员变量值
    System.out.println("品牌:"+p.brand);//锤子
    System.out.println("价格:"+p.price);//2999
    System.out.println("颜色:"+p.color);//棕色
    System.out.println("------------");
​
    //调用成员方法
    p.call("紫霞");
    p.sendMessage();
  }
}

2.4 对象内存分析

1、一个对象,调用一个方法内存图:

 

通过上图,我们可以理解,在栈内存中运行的方法,遵循"先进后出,后进先出"的原则。变量p指向堆内存中的空间,寻找方法信息,去执行该方法。

但是,这里依然有问题存在。创建多个对象时,如果每个对象内部都保存一份方法信息,这就非常浪费内存了,因为所有对象的方法信息都是一样的。那么如何解决这个问题呢?请看如下图解。

对象调用方法时,根据对象中方法标记(地址值),去类中寻找方法信息。这样哪怕是多个对象,方法信息只保存一份,节约内存空间。

2.5 成员变量与局部变量

在前面介绍类的定义时,介绍了Java类中包括有成员变量与方法两个核心部分。而Java中变量根据定义位置的不同,我们给变量起了不同的名字。如下图所示:

 

说明:

  • 在类中的位置不同 重点

    • 成员变量:类中,方法外

    • 局部变量:方法中或者方法声明上(形式参数)

  • 作用范围不一样 重点

    • 成员变量:类中

    • 局部变量:方法中

  • 初始化值的不同 重点

    • 成员变量:有默认值

    • 局部变量:没有默认值。必须先定义,赋值,最后使用

  • 在内存中的位置不同 了解

    • 成员变量:堆内存

    • 局部变量:栈内存

  • 生命周期不同 了解

    • 成员变量:随着对象的创建而存在,随着对象的消失而消失

    • 局部变量:随着方法的调用而存在,随着方法的调用完毕而消失

总结:

局部变量和成员变量的区别
1.在类中的位置不同【重点】
    成员变量:类中,方法外
    局部变量:方法中或者方法声明上(形式参数)
2.在内存中的位置不同(了解)
    成员变量:堆内存
    局部变量:栈内存
3.生命周期不同(了解)
    成员变量:随着对象的创建而存在,随着对象的消失而消失
    局部变量:随着方法的调用而存在,随着方法的调用完毕而消失
4.初始化值的不同【重点】
    成员变量:有默认值
    局部变量:没有默认值。必须先定义,赋值,最后使用
5.作用范围不一样【重点】
    成员变量:类中
    局部变量:方法中

第3章 方法

3.1 方法概述

3.1.1 Java方法引入

我们在学习运算符的时候,都为每个运算符单独的创建一个新的类和main方法,我们会发现这样编写代码非常的繁琐,而且重复的代码过多。能否避免这些重复的代码呢,就需要使用方法来实现。

同时,结合前面介绍的Java语言面向对象的设计思想,一个类中会包括有行为,而这个行为就是一个动态的实现,因此,也可以使用方法来实现。

  • 方法:就是将具有独立功能的代码块组织成为一个整体,使其具有特殊功能的代码集。

当需要这个功能的时候,就可以去调用。这样即实现了代码的复用性,也解决了代码冗余的现象,同时还封装了一个类应有的行为特性。

3.1.2 方法定义

语法:

访问权限修饰符 静态修饰符 返回值类型 方法名(参数类型 参数名,参数类型 参数名...){
    执行代码... 
    return 返回语句;
}

说明:

  • 访问权限修饰符: 与之前类定义时使用的权限修饰符类似,指定方法的可用范围。

  • 静态修饰符:定义了该方法可以被如何访问,其关键字为static(静态的意思)。如果方法前有static关键字,不用创建类对象直接使用类就可以直接访问;如果没有static关键字,必须创建出具体的对象,使用对象才能访问该方法。

  • 返回值类型: 方法执行完成后的返回结果类型。如果方法没有返回值,使用 void关键字即可;如果有返回值,要根据返回值的类型来确定,是什么返回值类型就用什么类型。

  • 方法名:为我们定义的方法起名,满足标识符的规范,用来调用方法。

  • 参数类型: 定义的方法可能需要传递一个动态的数据,可以用方法参数进行接收。其中,参数类型表示限定了当前方法允许接收的参数类型。

  • 参数名:与参数类型是一一对应的,用来接收调用方法时传递的参数值。参数类型与参数名统称为参数列表,多个参数列表直接可以用逗号“,”分隔。

  • 执行代码:就是一个方法里面具体干的事。

  • return:方法中的执行代码执行后要返回的结果。如果有返回值,就用“return 返回的结果”来表示;如果没有要返回的结果,可以直接用一个return关键字即可,甚至可以省略。

示例:

public class MethodTest {
    //1、普通无参、无返回值方法
    public void print() {
        System.out.println("这是一个普通的无参、无返回值方法");
        return;  // 无返回值方法,return关键字可以省略
    }
    // 2、普通有参、无返回值方法
    public void printSum(int a,int b) {
        int sum=a+b;
        System.out.println(a+"与"+"b的和为:"+sum);
    }
    // 3、普通有参数、有返回值的方法
    public int getMax(int a,int b) {
        int max=a>b ? a : b;
        return max;
    }
    // 4、静态有参数、有返回值的方法
    public int getAbs(int a) {
        if(a<0) {
            return -a;
        }else {
            return a;
        }
    }
}

3.1.3 方法练习

1、定义一个无参无返回值的方法

  • 需求:定义一个普通方法,方法中打印“hello world”语句。

  • 实现:

public class MethodTest2 {
    public void print() {
        System.out.println("hello world");
    }
}

2、定义一个静态有参有返回值的方法

  • 需求:定义一个静态方法,接收两个int类型参数,通过该方法实现求a的n次方,并返回结果(这里只计算a和n为正整数即可)。

  • 实现:

    // 2、静态有参有返回值方法
    public static int pow(int a,int n) {
        int result=1;
        for (int i = 0; i < n; i++) {
            result*=a;
        }
        return result;
    }

3.1.4 定义方法的注意事项

  • 方法不能嵌套定义

方法只能定义在类中,不支持在方法中再嵌套定义方法。

public class MethodDemo {
    public static void main(String[] args) {
​
    }
    public static void methodOne() {
        public static void methodTwo() {
            // 这里会引发编译错误!!!
        }
    }
}
  • 返回值类型,必须要和return语句返回的类型相同或者比返回值类型范围小,否则编译失败 。

// 返回值类型要求是int
public static int getSum() {
    return 5;// 正确,int类型
    return 1.2;// 错误,类型不匹配
    return true;// 错误,类型不匹配
}
  • 不能在return 后面写代码,return 意味着方法结束,所有后面的代码永远不会执行,属于无效代码。

public static int getSum(int a,int b) {
    return a + b;
    System.out.println("Hello World");// 错误,return已经结束,这里不会执行,无效代码
}
  • void表示无返回值,可以省略return,也可以单独的书写return,后面不加数据

public class MethodDemo {
    public static void main(String[] args) {
​
    }
    public static void methodTwo() {
        return;  // 也可以省略return,后续不能编写其他代码
    }
}

3.2 main()方法详解

在Java中,main()方法是Java应用程序的入口方法,也就是说,程序在运行的时候,第一个执行的方法就是main()方法,这个方法和其他的方法有很大的不同,比如方法的名字必须是main,方法必须是public static void 类型的,方法必须接收一个字符串数组的参数等等。

main方法的定义格式通常固定如下:

public class Demo {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("Hello Word");
    }
}

图解:

 

说明:

  • 为什么是公共的(public)

    Java设计了几个访问修饰符,包括:private、default 、protected、public。 在Java中声明为public的任何方法或变量都可以从该类的外部访问。 而JVM访问main方法显然不是在类的内部访问,因此main方法需要定义为public的方法。

  • 为什么是静态的(static)

    静态可以让JVM调用main方法的时候更加方便,不需要通过对象调用。关于static关键字我们知道的是,static关键字修饰的方法,可以不用通过创建一个实例去访问,而是可以通过类名直接访问。并且static修饰的方法以及变量存储在虚拟机当中的方法区当中,而非堆内存当中。那么,对于虚拟机来说也是一样的道理。main方法定义为static的,则对于虚拟机来说,在程序启动之后并不需要创建一个实例,就可以去调用这个main方法。

  • 为什么没有返回值(void)

    void表示main方法没有返回值,没有返回值的原因是因为Java不需要main方法向操作系统返回退出信息。如果main方法正常退出,那么Java应用层序的退出代码为0,表示成功的运行了程序。

  • main

    main的名称不能变是为了JVM能够识别程序运行的起点,main方法可以被重载,重载的main方法不会被执行。main方法作为程序初始线程的起点,任何其他线程均由该线程启动。JVM内部有两种线程,非守护线程和守护线程,main方法属于非守护线程,守护线程通常由JVM自己使用,Java程序也可以表明自己的线程是守护线程。当程序中所有的非守护线程终止时,JVM退出。也可以用Runtime类或者System.exit()来退出。

  • String [] args

    String[] args,是main方法中唯一可以改变的地方!args是arguments的缩写,只是一个变量默认名,习惯性写作它,但是也可以改变的,只要符合命名规则随便你写成什么。在使用集成开发工具的今天,String[] args更像是一种摆设了,很多初学者都不知道它的作用,其实它是程序运行传入的一个参数组。

3.3 方法调用

上面小节,只是在在类中定义了各种类型的方法,但是没法执行并查看效果,因此,这里需要进一步解释方法的调用。

3.3.1 方法调用基本介绍

方法在前面介绍过,其实就是类的一个行为,所以,要调用具体的一个行为,就需要说明执行哪个具体对象的方法。因此,标准的方法调用,应该是先创建对象,然后使用对象来调用具体的方法。

示例:

// 先创建具体的Student对象
Student s = new Student();
// 接着,使用对象来调用具体方法
s.run("tom",123);

注意:

在前面介绍了,我们在定义方法时可以使用static关键字将方法定义为静态方法(关于static关键字后面会详细说明),此时,如果再要调用类中的方法,可以省略创建对象的步骤,直接用类名调用即可。

// 对于类中的static静态方法,直接使用类名调用即可
Student.study();

下面几个小节中,为了方便不同参数、返回值的方法调用的演示讲解,我们就直接默认在当前类中定义的static静态方法进行说明,如果是其他类中的普通方法,则需要提前创建对象,然后使用对象调用方法。

3.3.2 无参无返回值的方法调用

调用格式:

  • 不同类的方法调用

对象名.普通方法名();
类名.静态方法名();
  • 同类方法方法调用

this.方法名();   // this关键字可以省略

示例:

// 1、调用其他类的具体方法
Student s = new Student();
s.run("tom",123);
Student.study();
​
// 2、调用本类中的相关方法
method();

图解:

public static void main(String[] args) {
    //调用定义的方法method
    method();
}
//定义方法,被main方法调用
public static void method() {
    System.out.println("这是一个方法");
}

 

总结:每个方法在被调用执行的时候,都会进入栈内存,并且拥有自己独立的内存空间,方法内部代码调用完毕之后,会从栈内存中弹栈消失。

3.3.3 有参无返回值的方法调用

调用格式:

  • 不同类的方法调用

对象名.普通方法名(参数1,参数2);
类名.静态方法名(参数1,参数2);
  • 同类方法方法调用

this.方法名(参数1,参数2);   // this关键字可以省略

示例:

printSum(5,6);

图解:

public static void main(String[] args) {
    //调用定义的方法method
    printSum(5,6);
}
//定义方法,被main方法调用
public static void printSum(int a,int b){
    int sum = a + b;
    System.out.println(sum);
}

 

3.3.4 有返回值的方法调用

调用格式:

数据类型 变量名 = 方法名 ( 参数 ) ;

示例:

int result = getSum(5,6);

注意:

方法的返回值通常会使用变量接收,否则该返回值将无意义。

图解:

 

3.4 方法的参数传递

可以理解当我们要调用一个方法时,我们会把指定的数值,传递给方法中的参数,这样方法中的参数就拥有了这个指定的值,可以使用该值,在方法中运算了。这种传递方式,我们称为参数传递。

  • 在这里,定义方法时,参数列表中的变量,我们称为形式参数

  • 调用方法时,传入给方法的数值,我们称为实际参数

3.4.1 基本数据类型作为方法参数

示例:

public class Demo01Args {
    public staticvoid main(String[] args) {
        // 定义变量
        inta = 10;
        intb = 20;
        System.out.println("a:" + a + ",b:" + b);// a:10,b:20
        change(a, b);
        System.out.println("a:" + a + ",b:" + b);// a:10,b:20
    }
​
    public static void change(int a, int b) { // a=10,b=20
        System.out.println("a:" + a + ",b:" + b);// a:10,b:20
        a *= 10; // a=100;
        b *= 10;// b=200;
        System.out.println("a:" + a + ",b:" + b);// a:100,b:200
    }
}

注意:形式参数的改变不影响实际参数。

图解:

 

3.4.2 引用数据类型作为方法参数

示例:

public class Demo02Args {
    public static void main(String[] args) {
        // 定义数组
        int[] arr = { 10, 20};
        System.out.println(arr[0]);
        System.out.println(arr[1]);
        System.out.println("----------------");
        change(arr);
        System.out.println(arr[0]);
        System.out.println(arr[1]);
    }
​
    public static void change(int[] arr) {
        arr[0] = arr[0]*10;
        arr[1] = arr[1]*10;
    }
}

注意:引用类型,作为方法参数,形式参数的改变会影响实际参数。

图解:

 

 

第4章 方法重载

4.1 重载概念

  • 方法重载:指在同一个类中,允许存在一个以上的同名方法,只要它们的参数列表不同即可,与修饰符和返回值类型无关。

    • 多个方法在同一个类中

    • 多个方法具有相同的方法名

    • 多个方法的参数不相同,类型不同或者数量不同

  • 注意

    • 参数列表:个数不同,数据类型不同,顺序不同。

    • 重载方法调用:JVM通过方法的参数列表,调用不同的方法。

练习:判断哪些方法是重载关系。

public static void method(){}
public static void method(int a){}
static void method(int a,int b){}
public static void method(double a,int b){}
public static void method(int a,double b){}
public void method(int i,double d){}
public void method(){}
public static void method(int i,int j){}

4.2 方法重载练习

  • 需求:在一个类中定义三个方法,一个方法接收2个int类型的参数并返回求和结果;一个方法接收2个double类型并直接打印求和结果;一个方法接收3个int类型的参数并返回求和结果。

  • 代码:

public class MethodOverloadTest {
    // 1、2个int类型参数的方法求和
    public int getSum(int a,int b) {
        return a+b;
    }
    // 2、2个double类型参数的方法求和
    public void getSum(double a,double b) {
        System.out.println(a+b);
    }
    // 2、3个int类型参数的方法求和
    public int getSum(int a,int b,int c) {
        return a+b+c;
    }
}

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