Java - 类和对象

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Java 是一种面向对象的编程语言。在 Java 中，类和对象 是面向对象编程系统中的基本且重要的特性，Java 支持以下基本的 OOP 概念：

Classes
Objects
Inheritance
Polymorphism
Encapsulation
Abstraction
Instance
Method
Message Passing

在本教程中，我们将学习 Java 类和对象、类和对象的创建、访问类方法等内容。

什么是 Java 类？

类是一个蓝图，用于创建单个对象（或者说，类是对象类型的数据类型）。在 Java 中，一切都与类和对象相关。每个类都有其方法和属性，这些可以通过对象来访问和操作。

例如，如果你想为学生创建一个类，那么“Student”就是一个类，而学生记录（如student1、student2等）就是对象。

我们也可以将类视为一个工厂（用户定义的蓝图）来生产对象。

Java 类的特性

类不占用任何内存字节。
类就像现实世界的实体，但它不是现实世界的实体。它是一个蓝图，我们在其中指定功能。
类主要包含两样东西：方法和数据成员。
类也可以是嵌套类。
类遵循所有 OOP 规则，如 inheritance、encapsulation、abstraction 等。

类变量的类型

一个类可以包含以下任何类型的变量。

Local variables − 在方法、构造函数或代码块内定义的变量称为局部变量。变量将在方法内声明和初始化，当方法执行完毕时变量将被销毁。
Instance variables − 实例变量是类内的变量，但位于任何方法外部。这些变量在类实例化时初始化。实例变量可以从该类中的任何方法、构造函数或代码块内访问。
Class variables − 类变量是在类内声明的变量，位于任何方法外部，并使用 static 关键字。

创建（声明）Java 类

要创建（声明）一个类，需要使用访问修饰符，后跟class关键字和类名。

创建 Java 类的语法

使用以下语法在 Java 中创建（声明）类：

access_modifier class class_name{
  data members;
  constructors;
  methods;
  ...;
}

Java 类的示例

在这个示例中，我们创建了一个名为“Dog”的类。其中，类的属性是breed、age和color。类的方法是setBreed()、setAge()、setColor()和printDetails()。

// 创建一个 Java 类
class Dog {
  // 声明并初始化属性
  String breed;
  int age;
  String color;

  // 设置狗的品种、年龄和颜色的方法
  public void setBreed(String breed) {
    this.breed = breed;
  }
  public void setAge(int age) {
    this.age = age;
  }
  public void setColor(String color) {
    this.color = color;
  }

  // 打印所有三个值的方法
  public void printDetails() {
    System.out.println("狗的详细信息：");
    System.out.println(this.breed);
    System.out.println(this.age);
    System.out.println(this.color);
  }
}

什么是 Java 对象？

object 是 class 类型的变量，它是面向对象编程系统中的基本组件。一个 class 具有方法和数据成员（属性），这些方法和数据成员通过 object 进行访问。因此，object 是 class 的一个实例。

如果我们观察现实世界，会发现周围有很多对象，比如汽车、狗、人等。所有这些对象都有状态和行为。

以狗为例，它的状态包括 - 名字、品种和颜色，行为包括 - 吠叫、摇尾巴和奔跑。

如果将软件对象与现实世界的对象进行比较，它们具有非常相似的特性。软件对象也有状态和行为。软件对象的状态存储在字段中，行为通过方法体现。因此，在软件开发中，方法操作对象的内部状态，对象之间的通信也通过方法进行。

创建（声明）Java 对象

如前所述，class 为对象提供了蓝图。因此，基本上，对象是从 class 创建的。在 Java 中，使用 new 关键字来创建新对象。

从 class 创建对象有三个步骤 −

Declaration − 声明一个带有对象类型的变量名。
Instantiation − 使用 'new' 关键字创建对象。
Initialization − 'new' 关键字后跟构造函数调用。此调用初始化新对象。

创建 Java 对象的语法

考虑以下在 Java 中创建 class 对象的语法：

Class_name object_name = new Class_name([parameters]);

注意：parameters 是可选的，可以在使用 class 中的构造函数时使用。

创建 Java 对象的示例

在这个示例中，我们创建了 Dog class 的一个名为 obj 的对象，并访问其方法。

// 创建一个 Java class
class Dog {
  // 声明并初始化属性
  String breed;
  int age;
  String color;

  // 设置狗的品种、年龄和颜色的方法
  public void setBreed(String breed) {
    this.breed = breed;
  }
  public void setAge(int age) {
    this.age = age;
  }
  public void setColor(String color) {
    this.color = color;
  }

  // 打印所有三个值的方法
  public void printDetails() {
    System.out.println("狗的详细信息：");
    System.out.println(this.breed);
    System.out.println(this.age);
    System.out.println(this.color);
  }
}

public class Main {
  public static void main(String[] args) {
    // 创建 Dog class 的对象
    Dog obj = new Dog();

    // 设置属性
    obj.setBreed("Golden Retriever");
    obj.setAge(2);
    obj.setColor("Golden");

    // 打印值
    obj.printDetails();
  }
}

输出

狗的详细信息：
Golden Retriever
2
Golden

访问实例变量和方法

实例变量和方法通过创建的对象来访问。要访问实例变量，以下是完全限定路径 −

/* 首先创建一个对象 */
ObjectReference = new Constructor();

/* 现在按以下方式调用变量 */
ObjectReference.variableName;

/* 现在按以下方式调用类方法 */
ObjectReference.MethodName();

示例

在这个示例中，我们创建了一个名为 Puppy 的类。在 Puppy 类的构造函数中，会打印小狗的名字，这样当对象创建时，就会打印其名字。我们添加了一个实例变量 puppyAge，并使用 getter/setter 方法来操作年龄。在 main 方法中，使用 new 操作符创建一个对象。使用 setAge() 方法更新年龄，并使用 getAge() 打印年龄。

public class Puppy {
   int puppyAge;

   public Puppy(String name) {
      // 这个构造函数有一个参数，<i>name</i>。
      System.out.println("Name chosen is :" + name );
   }

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

   public int getAge( ) {
      System.out.println("Puppy's age is :" + puppyAge );
      return puppyAge;
   }

   public static void main(String []args) {
      /* 对象创建 */
      Puppy myPuppy = new Puppy( "tommy" );

      /* 调用类方法设置小狗的年龄 */
      myPuppy.setAge( 2 );

      /* 调用另一个类方法获取小狗的年龄 */
      myPuppy.getAge( );

      /* 也可以按以下方式访问实例变量 */
      System.out.println("Variable Value :" + myPuppy.puppyAge );
   }
}

输出

如果我们编译并运行上述程序，它将产生以下结果 −

Name chosen is :tommy
Puppy's age is :2
Variable Value :2

使用类和对象概念的规则

现在让我们来看看源文件声明规则（使用 Java 类和对象方法）。这些规则在源文件中声明类、import 语句和 package 语句时是必不可少的。

每个源文件只能有一个 public 类。
一个源文件可以有多个非 public 类。
public 类的名称也应该是源文件的名称，并在末尾附加 .java。例如 − 类名是 public class Employee{}，则源文件应为 Employee.java。
如果类定义在 package 中，则 package 语句应是源文件中的第一条语句。
如果存在 import 语句，则它们必须写在 package 语句和类声明之间。如果没有 package 语句，则 import 语句应是源文件的第一行。
Import 和 package 语句将适用于源文件中所有类。不可能为源文件中的不同类声明不同的 import 和/或 package 语句。

类有几种访问级别，并且有不同类型的类；abstract classes、final classes 等。我们将在访问修饰符章节中解释所有这些。

除了上述类型的类之外，Java 还有一些特殊的类，称为 Inner classes 和 Anonymous classes。