三、对象与类

2019-03-29  本文已影响0人  Dcl_Snow

面向对象程序设计概述

面向对象的程序设计（简称OOP）时当今主流的程序设计范型，已经取代了“结构化”过程化程序设计开发技术，Java是完全面向对象的。

类

类设计构造对象的模板或蓝图，由类构造对象的过程称为创建类的实例。
封装（有时称为数据隐藏）是与对象有关的一个重要概念，从形式上看，封装不过是将数据行为组合在一个包中，并对对象的使用者隐藏了数据的实现方式，封装给对象赋予了“黑盒”特征，这是提高重用性和可靠性的关键。

对象

对象的三个主要特征：

同一个类的所有对象实例，由于支持相同的行为而具有家族式的相似性，对象的行为是用可调用的方法定义的。
方法：在Java中，方法就是用来完成解决某件事情或实现某个功能的办法。

类之间的关系

在类之间，最常见的关系如下：
依赖：即“uses-a”关系，是一种最明显的/最常见的关系。如果类B的方法操纵类A的对象，则说类B依赖于类A。
聚合（也叫关联）：即“has-a”关系，是一种易于理解的关系。如果类B的对象包含类A的对象，则意味着聚合关系。
继承：即“is-a”关系，是一种用于表示特殊与一般的关系的。 如果类B扩展类A，类B不但包含从类A继承的方法，还可以拥有很多自定义的额外功能。

预定义类

预定义类，就是指JDK中或者其他的jar包中已经定义好可以直接使用的类（如：String类，Math类，Date类，Arrays类等）。
在Java中，没有类就无法做任何事情。

对象与对象变量

要想使用对象，就必须先构造对象，并指定其初始状态，然后对对象应用方法。
在Java程序设计语言中，使用构造器构造新实例，构造器是一种特殊的方法，用来构造并初始化对象。
构造器具有以下特征：

以Date类为例，其构造器名为Date，想要构造一个Date对象，需要在构造器前面加上new操作符：

new Date();

这个对象被初始化为当前的日期和时间。
如果需要的化，这个对象也可以作为一个参数传递给一个方法：

System.out.println(new Date());

也可以将一个方法应用与这个对象，Date类中有一个toString方法：

String s = new Date().toString();

当希望构造的对象可以多次使用时，可以将对象存放在一个变量中：

Date date = new Date();

\color{red}{注意：一个对象变量并没有实际包含一个对象，而仅仅引用一个对象。}
\color{red}{在Java中，任何对象变量的值都是对存储在另一个地方的一个对象的引用。new操作符的返回值也是一个引用。}

Date date;

声明了一个Date类型的date变量，现在date作为一个对象变量，可以引用Date类型的对象，但其本身不是一个对象，也没有引用对象。此时不能将任何Date方法应用于这个变量上。

Date date;
String str = date.toString();

将会产生编译错误。
必须首先从初始化变量date，才能使用toString方法：

Date date = new Date();
String str = date.toString();

用户自定义类

用户自己创建的类，按照类的定义标准，可以在类中包含多个方法与属性，来供用户使用。
Java代码映射成现实事物的过程就是定义类的过程。
类的定义格式：
创建java文件，与类名相同：

public class 类名{
    数据类型  属性名称1；
    数据类型  属性名称2；
    …
}

例如：创建一个名为Employee的类：

public class Employee {
    private String name;
    private double salary;
    
    public Employee(String n, double s){
        name = n;
        salary = s;
    }

    public String getName(){
        return name;
    }
    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
    
    public double getSalary(){
        return salary;
    }
    public void setSalary(double salary) {
        this.salary = salary;
    }

    public void raiseSalary(double byPercent){
        double raise = salary * byPercent / 100;
        salary += raise;
    }
}

这里自定义创建了的Employee类，包含name和salary两个域（属性），Employee()和raiseSalary()两个方法，其中Employee()方法为构造方法。
\color{red}{注意：raiseSalary()方法有两个参数。}
\color{red}{第一个参数称为隐式参数，是出现在方法名前的Employee类对象。}
\color{red}{如下程序所示，关键字this表示隐式参数。}

  public void raiseSalary(double byPercent){
        double raise = this.salary * byPercent / 100;
        this.salary += raise;
    }

\color{red}{第二个参数位于方法名后面括号中的数值（double byPercent），这是一个显式参数。}
程序中getName()和getSalary()方法为访问器方法，setName()和setSalary()方法为更改器方法。
通过private私有化域name，在通过访问器方法和更改其方法进行访问和更改域值的方式，就是简单的封装了。

final实例域

可以将实例域定义为final，构建对象时必须初始化这样的域。
必须确保在每一个构造器执行后，这个域的值被设置，并且在后面的操作中，不能再对它进行修改。
final修饰符大都应用于基本类型域，或不可变类的域。（如果类中的每个方法都不会改变其对象，这种类就是不可变类，例如：String类。）

class Employee {
    private final String name;

    public String getName(){
        return name;
    }
}

将Employee类中的name域声明为final，这样在对象构建之后，这个值不会再被修改，即没有setName()方法。

静态域与静态方法（static）

静态域

class Employee {
    private static int stacId = 1
    private int id;
}

类中将stacId定义为static，那么这个类的所有的实例将共享一个static域stacId，即使一个实例对象都没有，这个静态域仍然存在。
但是如果这个类有2个实例对象，则有2个实例域id。
静态方法
静态方法是一种不能向对象实施操作的方法，可以认为静态方法是没有this参数的方法。

class Employee {
    private static int stacId = 1
    private int id;
    
    public static int getStacId(){
        return stacId;
    }
}

静态方法getStacId 不能访问id实例域，因为它不能操作对象，但是可以访问自身类中的静态域。

对象构造

重载

Java允许在一个类中定义多个名称相同的方法，但是参数的类型或个数必须不同，这就是方法的重载。
程序有可能针对各种（例如同类运算：加法）不同种情况（2个数相加、3个数相加）都各自定义一个方法，如果每个方法的名称都不相同，在调用时就很难分清哪种情况该调用哪个方法，重载存在的意义就是解决这个问题，使用相同的方法名对各种不同情况做处理。

默认域的初始化

如果再构造器中没有显式的给域赋予初值，那么就会被自动的赋予为默认值（数值型为0，布尔型为false，对象引用为null）。

无参数的构造器

很多类都包含一个无参数的构造器，对象由无参数构造器创建时，其状态会设置为适当的默认值（即构造器中初始化的值）。
若编写一个类时，没有编写构造器，那么系统就会提供一个无参数构造器。这个构造器将所有的实例域设置为默认值（数值型数据设置为0，布尔型数据设置为false，所有对象变量设置为null）。
若类中提供了至少一个构造器，但是没有提供无参数的构造器，则在构造对象时如果没有提供参数就会被视为不合法，将会产生错误。

参数名

首先是参数的命名问题。

 public Employee(String n, double s){
        name = n;
        salary = s;
    }

这样做有一个缺陷，只有阅读代码才能了解参数n和s的含义。
有两种方式避免这个问题：
1.在每个参数前面加一个“a”：

 public Employee(String aName, double aSalary){
        name = aName;
        salary = aSalary;
    }

2.基于这样的事实：参数变量用同样的名字将实例域屏蔽起来，但是可以采用this.xxx的形式：

 public Employee(String name, double salary){
        this.name = name;
        this.salary = salary;
    }

调用另一个构造器

关键字“this”引用方法的隐式参数，但是它还有另一个含义。
若构造器的第一个语句形如this(...)，这个构造器将调用同一个类的另一个构造器。

public class Employee {
    private String name;
    private double salary;
    private static int stacId = 1;

    public Employee(String name, double salary){
        this.name = name;
        this.salary = salary;
    }

    public Employee(double salary){
        this("Employee #" + stacId, salary);
        stacId++;
    }

    public String getName(){
        return name;
    }
    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public double getSalary(){
        return salary;
    }
    public void setSalary(double salary) {
        this.salary = salary;
    }

    public void raiseSalary(double byPercent){
        double raise = this.salary * byPercent / 100;
        this.salary += raise;
    }
}

创建一个测试；Employee类的测试类：

public class EmployeeTest {
    public static void main(String[] args){
        Employee employee = new Employee(100);
    }
}

通过debug可以看到Employee(double)构造器将调用Employee(String,double)构造器，这样使用this关键字非常有用，对公共的构造器代码部分只需要编写一次即可。

包

使用包的主要原因时确保类名的唯一性。
类的导入
一个类可以使用所属包中的所有类，以及其他包中的公有类（public class）。
访问另一个包中的共有类有2中方式：

java.time.LocalDate today = java.time.LocalDate.now();

这显然很繁琐。

可以使用import语句导入一个特定的类或者整个包。import语句应该位于源文件的顶部（但是位于package语句的而后面）。

注释位置

类注释必须放在import语句之后，类定义之前。
方法注释必须放在所描述的方法之前。
域注释通常只需对公有域（静态常量）进行注释。

类设计技巧

可以使得设计出来的类更具有OOP专业水准的几点技巧：

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