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Java 类和对象

article 2024/11/15 17:38:14

Java 是当今最具影响力和领先的编程语言之一，这得益于其面向对象的特性。Java 的组织方式使得你在其中编写的每一样东西都成为类或对象。

什么是类？

类在 Java 中是一个蓝图或模板，用于描述对象的状态和行为。它是一个容器，存储数据成员（变量）和方法（函数）。这些数据成员和方法对特定包中的所有对象都是通用的。

类的组成部分：

访问修饰符：public、private、protected、default
类名：根据预定义的命名约定，由程序员决定的类的名称。
类体：主要包含可执行语句。

除了这些，类还可以包括关键字：

super：如果你使用超类
implements：如果你从同一个类继承成员、方法和实例
interface：如果你从不同的类继承成员、方法和实例

类的类型

在 Java 中，类可以分为两种类型：

内置类：内置类是随 Java 开发工具包 (JDK) 提供的预定义类。我们也可以称这些内置类为库。一些内置类的例子包括：
- java.lang.System
- java.util.Date
- java.util.ArrayList
- java.lang.Thread
用户定义类：用户定义类是用户在实时编程环境中定义和操作的类。用户定义类可以分为三种类型：
- 具体类：用户定义的标准类，存储方法和数据成员。
```
class Con {
    // 类体
}
```
- 抽象类：与具体类类似，但需要用 abstract 关键字定义。如果希望实例化抽象类，则应包含一个抽象方法。否则，只能继承。
```
abstract class AbstClas {
    // 方法
    abstract void demo();
}
```
- 接口：接口类似于类，但不同之处在于类描述了对象的态度和行为，而接口包含类实现的行为。这些接口只包含方法的签名，而不包含实际的方法。
```
public interface Demo {
    public void signature1();
    public void signature2();
}

public class Demo2 implements Demo {
    public void signature1() {
        // 实现
    }

    public void signature2() {
        // 实现
    }
}
```

如何创建类

你可以使用以下语法在 Java 中定义一个典型的类：

<访问修饰符> class <类名> {
    // 类体
}

示例：

public class Student {
    String name;
    int rollno;
    String section;

    void study() {
    }

    void write() {
    }

    void play() {
    }
}

创建类的规则

当你在 Java 中使用类时，必须遵守以下规则：

必须使用 class 关键字声明类：
- 每个类的定义必须以 class 关键字开始。
每个类名应以大写字母开头：
- 类名的第一个字母应为大写。如果类名包含多个单词，应使用驼峰命名法（Camel Case），即每个单词的首字母大写，例如 MyFirstClass。
一个 Java 文件可以包含任意数量的默认类，但不能包含超过一个公共类：
- 一个 .java 文件可以包含多个类，但只能有一个类是 public 类。并且，public 类的名称必须与文件名相同。
类名中不应使用特殊字符：
- 类名只能包含字母、数字和下划线（_），但不能以数字开头。
可以通过在类前面写多个接口名称并用逗号分隔来实现多个接口：
- 一个类可以实现多个接口，接口名称之间用逗号分隔。例如：
```
public class MyClass implements Interface1, Interface2, Interface3 {
    // 类体
}
```
一个 Java 类只能继承一个父类：
- Java 不支持多继承，即一个类只能继承一个父类。但是，可以通过实现多个接口来达到类似的效果。例如：
```
public class SubClass extends SuperClass {
    // 类体
}
```

示例

以下是一个简单的 Java 类的示例，展示了上述规则的应用：

// 正确的类名使用驼峰命名法
public class MyFirstClass implements Runnable, Serializable {

    // 类体
    private String name;

    public MyFirstClass(String name) {
        this.name = name;
    }

    @Override
    public void run() {
        System.out.println("Running: " + name);
    }

    // 其他方法
    public void display() {
        System.out.println("Displaying: " + name);
    }

    public static void main(String[] args) {
        MyFirstClass obj = new MyFirstClass("Example");
        obj.display();
        Thread t = new Thread(obj);
        t.start();
    }
}

什么是 Java 对象？

对象是面向对象编程（OOP）范式中最基本的单位。它表示现实世界中的实体，并通过调用方法来操纵这些实体。在 Java 中，对象由以下三个主要部分组成：

标识：
- 定义：这是用户赋予的唯一名称，允许对象与其他项目中的对象进行交互。
- 示例：学生的姓名（例如，"张三"）。
行为：
- 定义：对象的行为是在类中声明的方法。这些方法定义了对象可以执行的操作，使对象能够与其他对象进行交互。
- 示例：学习、玩耍、写作。这些行为可以对应于类中的方法，例如：
```
void study() {
    System.out.println("正在学习");
}

void play() {
    System.out.println("正在玩耍");
}

void write() {
    System.out.println("正在写作");
}
```
状态：
- 定义：对象的状态是由类中的变量（也称为属性或字段）表示的。这些变量存储了对象的具体信息，反映了对象的当前状况。
- 示例：班级、学号、百分比。这些状态可以对应于类中的变量，例如：
```
String className;
int rollNumber;
double percentage;
```

示例

以下是一个具体的示例，展示了如何在 Java 中定义一个类并创建一个对象：

// 定义一个 Student 类
public class Student {
    // 状态
    String name;
    String className;
    int rollNumber;
    double percentage;

    // 构造方法
    public Student(String name, String className, int rollNumber, double percentage) {
        this.name = name;
        this.className = className;
        this.rollNumber = rollNumber;
        this.percentage = percentage;
    }

    // 行为
    void study() {
        System.out.println(name + " 正在学习");
    }

    void play() {
        System.out.println(name + " 正在玩耍");
    }

    void write() {
        System.out.println(name + " 正在写作");
    }

    // 主方法，用于测试
    public static void main(String[] args) {
        // 创建一个 Student 对象
        Student student = new Student("张三", "高一", 101, 85.5);

        // 调用对象的方法
        student.study();
        student.play();
        student.write();

        // 打印对象的状态
        System.out.println("学生姓名: " + student.name);
        System.out.println("班级: " + student.className);
        System.out.println("学号: " + student.rollNumber);
        System.out.println("百分比: " + student.percentage);
    }
}

输出

运行上述代码将产生以下输出：

张三 正在学习
张三 正在玩耍
张三 正在写作
学生姓名: 张三
班级: 高一
学号: 101
百分比: 85.5

如何在 Java 中创建对象？

如前所述，类是任何对象的蓝图。因此，一旦声明了类，只需要实例化它即可创建对象。创建对象涉及三个阶段：

声明
实例化
初始化

示例：

public class Student {
    public Student(String name) {
        System.out.println("传递的参数是: " + name);
    }

    public static void main(String[] args) {
        Student myStudent = new Student("Steven");
    }
}

// 输出：
// Steven

Java 类和对象的关键区别

类和对象之间的关键区别如下：

类：
- 类是创建对象的蓝图。
- 类是一个逻辑实体。
- 使用的关键词是 class。
- 类只设计或声明一次。
- 声明类时，计算机不会分配内存。
对象：
- 对象是类的副本。
- 对象是一个物理实体。
- 使用的关键词是 new。
- 可以使用一个类创建任意数量的对象。
- 声明对象时，计算机分配内存。