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。


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:

1.对象的行为:可以对对象施加哪些操作,或者可以对对象施加哪些方法?

2.对象的状态:当施加那些方法时,对象如何响应?

3.对象的标识:如何辨别具有相同行为与状态的不同对象?

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:

1.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。

2.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。

3.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:

1.构造器与类同名。

2.每个类可以有一个以上的构造器。

3.构造器可以有0个、1个或多个参数。

4.构造器没有返回值。

5.构造器总是伴随着new操作一起调用。

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:

  1 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:

  1 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:

  1 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:

  1 Date date = new Date();

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。

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。

  1 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。

  1 Date date;
2 String str = a.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:

  1 Date date = new Date();
2 String str = a.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:

  1 public class 类名{
2 数据类型 属性名称1;
3 数据类型 属性名称2;
4 …
5 }

例如:创建一个名为Employee的类:

  1 public class Employee {
2 private String name;
3 private double salary;
4
5 public Employee(String n, double s){
6 name = n;
7 salary = s;
8 }
9
10 public String getName(){
11 return name;
12 }
13 public void setName(String name) {
14 this.name = name;
15 }
16
17 public double getSalary(){
18 return salary;
19 }
20 public void setSalary(double salary) {
21 this.salary = salary;
22 }
23
24 public void raiseSalary(double byPercent){
25 double raise = salary * byPercent / 100;
26 salary += raise;
27 }
28 }

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。

注意:

raiseSalary()方法有两个参数。

第一个参数称为隐式参数,是出现在方法名前的Employee类对象。

如下程序所示,关键字this表示隐式参数。

  1 public void raiseSalary(double byPercent){
2 double raise = this.salary * byPercent / 100;
3 this.salary += raise;
4 }

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。)

  1 class Employee {
2 private final String name;
3
4 public String getName(){
5 return name;
6 }
7 }

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

  1 class Employee {
2 private static int stacId = 1
3 private int id;
4 }

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。

  1 class Employee {
2 private static int stacId = 1
3 private int id;
4
5 public static int getStacId(){
6 return stacId;
7 }
8 }

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。

  1 public Employee(String n, double s){
2 name = n;
3 salary = s;
4 }

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”:

  1 public Employee(String aName, double aSalary){
2 name = aName;
3 salary = aSalary;
4 }

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:

  1 public Employee(String name, double salary){
2 this.name = name;
3 this.salary = salary;
4 }

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。

  1 public class Employee {
2 private String name;
3 private double salary;
4 private static int stacId = 1;
5
6 public Employee(String name, double salary){
7 this.name = name;
8 this.salary = salary;
9 }
10
11 public Employee(double salary){
12 this("Employee #" + stacId, salary);
13 stacId++;
14 }
15
16 public String getName(){
17 return name;
18 }
19 public void setName(String name) {
20 this.name = name;
21 }
22
23 public double getSalary(){
24 return salary;
25 }
26 public void setSalary(double salary) {
27 this.salary = salary;
28 }
29
30 public void raiseSalary(double byPercent){
31 double raise = this.salary * byPercent / 100;
32 this.salary += raise;
33 }
34 }

创建一个测试;Employee类的测试类:

  1 public class EmployeeTest {
2 public static void main(String[] args){
3 Employee employee = new Employee(100);
4 }
5 }

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。

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:

1.在每个类名之前添加完整的包名。

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

这显然很繁琐。

2.使用import语句。

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:

1.一定要保证数据私有。这是最重要的,绝对不要破坏封装性。

2.一定要对数据初始化。Java不对局部变量进行初始化,但是会对对象的实例域进行初始化。最好不要依赖于系统的默认值,而是应该显式的初始化所有的数据,具体的初始化方式可以是提供默认值,也可以是在所有构造器中设置默认值。

3.不要在类中使用过多的基本类型。可以根据基本类型特点自定义类进行使用。

4.不是所有的域都需要独立的域访问器和域更改器。

5.将职责过多的类进行分解。

6.类名和方法名要能够体现它们的职责。

7.优先使用不可变的类。

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