（四）面向对象

一、面向对象思想

1.1 概述

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和行为。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。

举例

　　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。

 

1.2 类和对象

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，师生都是人类。那么什么是类呢？什么是对象呢？

 

什么是类

类：是一组相关属性和行为的集合。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：小猫。

　　属性：名字、体重、年龄、颜色。

　　行为：走、跑、叫。

 

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：一只小猫。

举例：一只小猫。

　　属性：tom、5kg、2 years、yellow。

　　行为：溜墙根走、蹦跶的跑、喵喵叫。

 

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。

 

 

1.3 类的定义

事物与类的对比

现实世界的一类事物：

　　属性：事物的状态信息。

　　行为：事物能够做什么。

Java中用class描述事物也是如此：

　　成员变量：对应事物的属性

　　成员方法：对应事物的行为

 

类的定义格式

public class ClassName {
     //成员变量 
    //成员方法 
}

定义类：就是定义类的成员，包括成员变量和成员方法。

成员变量：和以前定义变量几乎是一样的。只不过位置发生了改变。在类中，方法外。

成员方法：和以前定义方法几乎是一样的。只不过把static去掉

public class Student { 
    //成员变量 
    String name；//姓名 
    int age；//年龄
    //成员方法 
    //学习的方法 
    publicvoid study() { 
        System.out.println("好好学习，天天向上"); 
    }
    //吃饭的方法 
    publicvoid eat() { 
        System.out.println("学习饿了要吃饭"); 
    } 
}

 

1.4 对象的使用 

对象的使用格式

创建对象： 

类名 对象名 = new 类名();

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()；

public class Test01_Student { 
    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:"+s); //cn.itcast.Student@100363 
        //直接输出成员变量值 
        System.out.println("姓名："+s.name); //null 
        System.out.println("年龄："+s.age); //0 
        System.out.println("‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐"); 
        //给成员变量赋值 
        s.name = "赵丽颖"; 
        s.age = 18; 
        //再次输出成员变量的值 
        System.out.println("姓名："+s.name); 
        //赵丽颖 
        System.out.println("年龄："+s.age); //18 
        System.out.println("‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐"); 
        //调用成员方法 
        s.study(); // "好好学习，天天向上" 
        s.eat(); // "学习饿了要吃饭" 
    }
}

 

成员变量的默认值 

 

 

1.5 类与对象的练习

 

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 Test02Phone { 
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(); 
    } 
}

 

1.6 对象内存图

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。

 

两个对象，调用同一方法内存图

 

 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。 

 

一个引用，作为参数传递到方法中内存图

引用类型作为参数，传递的是地址值。

 

1.7 成员变量和局部变量区别

 

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：

 

 

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

 

二、封装

 

2.1 封装概述

面向对象编程语言是对客观世界的模拟，客观世界里成员变量都是隐藏在对象内部的，外界无法直接操作和修改。封装可以被认为是一个保护屏障，防止该类的代码和数据被其他类随意访问。要访问该类的数据，必须通过指定的方式。适当的封装可以让代码更容易理解与维护，也加强了代码的安全性。

 

原则

将属性隐藏起来，若需要访问某个属性，提供公共方法对其访问。

 

2.2 封装的步骤

1. 使用 private 关键字来修饰成员变量。

2. 对需要访问的成员变量，提供对应的一对 getXxx 方法 、 setXxx 方法。 

 

2.3 封装的操作——private关键字

private的含义

1. private是一个权限修饰符，代表最小权限。

2. 可以修饰成员变量和成员方法。

3. 被private修饰后的成员变量和成员方法，只在本类中才能访问。

 

private的使用格式

private 数据类型 变量名 ；

 

1. 使用 private 修饰成员变量，代码如下：

public class Student { 
    private String name; 
    private int age; 
}

2. 提供 getXxx 方法 / setXxx 方法，可以访问成员变量，代码如下：

public class Student { 

    private String name; 
    private int age; 

    public void setName(String n) { 
    name = n; 
    }

    public String getName() { 
    return name; 
    }

    public void setAge(int a) { 
    age = a; 
    }

    public int getAge() { 
    return age; 
    } 
}

 

2.4 封装优化1——this关键字

我们发现 setXxx 方法中的形参名字并不符合见名知意的规定，那么如果修改与成员变量名一致，是否就见名知意了呢？代码如下： 

public class Student { 
    private String name; 
    private int age; 
    
    public void setName(String name) { 
        name = name; 
    }
    public void setAge(int age) { 
        age = age; 
    } 
}

经过修改和测试，我们发现新的问题，成员变量赋值失败了。也就是说，在修改了 setXxx() 的形参变量名后，方法并没有给成员变量赋值！这是由于形参变量名与成员变量名重名，导致成员变量名被隐藏，方法中的变量名，无法访问到成员变量，从而赋值失败。所以，我们只能使用this关键字，来解决这个重名问题。

 

this的含义 

this代表所在类的当前对象的引用（地址值），即对象自己的引用。

记住 ：方法被哪个对象调用，方法中的this就代表那个对象。即谁在调用，this就代表谁。 

 

this使用格式

this.成员变量名；

使用 this 修饰方法中的变量，解决成员变量被隐藏的问题，代码如下：

public class Student { 

    private String name; 
    private int age; 

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

    public String getName() { 
        return name; 
    }
    public void setAge(int age) { 
        //age = age; 
        this.age = age; 
    }

    public int getAge() { 
        return age;
    }
}

方法中只有一个变量名时，默认也是使用 this 修饰，可以省略不写。

 

 

2.5 封装优化2——构造方法 

 

当一个对象被创建时候，构造方法用来初始化该对象，给对象的成员变量赋初始值

无论你与否自定义构造方法，所有的类都有构造方法，因为Java自动提供了一个无参数构造方法，一旦自己定义了构造方法，Java自动提供的默认无参数构造方法就会失效。

 

构造方法的定义格式

修饰符 构造方法名(参数列表){ 
    // 方法体 
}

构造方法的写法上，方法名与它所在的类名相同。它没有返回值，所以不需要返回值类型，甚至不需要void。使用构造方法后，代码如下：

public class Student { 
    private String name; 
    private int age; 
    // 无参数构造方法 
    public Student() {} 
    // 有参数构造方法 
    public Student(String name,int age) { 
        this.name = name; 
        this.age = age; 
    } 
}

注意事项

1. 如果你不提供构造方法，系统会给出无参数构造方法。

2. 如果你提供了构造方法，系统将不再提供无参数构造方法。

3. 构造方法是可以重载的，既可以定义参数，也可以不定义参数。

 

2.6 标准代码——JavaBean

JavaBean 是 Java语言编写类的一种标准规范。符合 JavaBean 的类，要求类必须是具体的和公共的，并且具有无参数的构造方法，提供用来操作成员变量的 set 和 get 方法。 

 

public class ClassName{ 

    //成员变量 
    //构造方法 
    //无参构造方法【必须】 
    //有参构造方法【建议】 
    //成员方法 
    //getXxx() 
    //setXxx() 
}

编写符合 JavaBean 规范的类，以学生类为例，标准代码如下： 

public class Student { 
    //成员变量 
    private String name; 
    private int age; 

    //构造方法 
    public Student() {}
     
    public Student(String name,int age) { 
        this.name = name; 
        this.age = age; 
    }

    //成员方法 
    publicvoid setName(String name) { 
        this.name = name; 
    }

    public String getName() { 
        return name; 
    }

    publicvoid setAge(int age) { 
        this.age = age; 
    }

    publicint getAge() { 
        return age; 
    } 
}

测试类，代码如下：

public class TestStudent { 
    public static void main(String[] args) { 
        //无参构造使用 
        Student s= new Student(); 
        s.setName("柳岩"); 
        s.setAge(18); 
        System.out.println(s.getName()+"‐‐‐"+s.getAge());

        //带参构造使用 
        Student s2= new Student("赵丽颖",18); 
        System.out.println(s2.getName()+"‐‐‐"+s2.getAge()); 
    } 
}