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(OOP)是一种程序设计思想,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(POP),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。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。
2.类和对象
2.1 什么是类?
- 类:是一类具有相同特性的事物的抽象描述,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。
2.2 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,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 。
- 属性:tom、5kg、2 years、yellow。
- 行为:溜墙根走、蹦跶的跑、喵喵叫。
2.3 类与对象关系
- 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。
3.类的定义和对象的创建
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
3.1 类的创建
类的定义格式:
public class ClassName{
//成员变量
//成员方法
}
- 定义类:定义类的成员,包括成员变量和成员方法。
- 成员变量:和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main方法格式类似。只不过功能和形式更丰富了。
public class Person{
//成员变量
String name; //姓名
int age; // 年龄
boolean isMarried;
public void walk(){
System.out.println("人走路...")
}
public String display(){
return "名字:"+ name + ",年龄:" + age + ",Married:" + isMarried;
}
}
3.2 对象的创建
对象的定义格式
new 类名() // 匿名对象
// 把创建的对象用一个引用数据类型的变量保存起来
类型 对象名 = new 类名();
Q:对象名中存储的是什么? A: 对象地址
//如果两个类都在一个.java源文件中,只能有一个类是public的
class Student{
}
public class TestStudent{
//Java程序的入口
public static void main(String[] args){
System.out.println(new Student());//JavaBase.Student@4554617c
Student stu = new Student();
System.out.println(stu);//JavaBase.Student@74a14482
int[] arr = new int[5];
System.out.println(arr);//[I@1540e19d
}
}
从上述的运行结果可以看出, 学生对象和数组对象类似,直接打印对象名和数组名都是显示“类型@对象的hashCode值",所以类、数组都是引用数据类型,引用数据类型的变量中存储的是对象的地址,或者说指向堆中对象的首地址。
3.3 成员变量
3.3.1 成员变量分类
- 实例变量:没有static修饰,也叫对象属性,属于某个对象的。
- 静态变量:有static修饰,也叫类变量,属于整个类的,不是属于某个实例。
3.3.2 如何声明成员变量?
【修饰符】 class 类名{
【修饰符】 数据类型 属性名; // 属性有默认值
【修饰符】 数据类型 属性名 = 值; // 属性有初始值
}
例:声明一个中国人
class Chinese{
static String country;
String name;
char gender = '男'; // 显式赋值
}
3.3.3 如何在类外访问成员变量?
1.类变量
类名.静态成员变量 //推荐
对象名.静态成员变量 //不推荐
2.实例变量
对象名.普通成员变量 //只能使用这种方式
public class TestChinese{
public static void main(String[] args){
// 类变量的访问方式:类名.静态成员变量
System.out.println(Chinese.country)
Chinese c1 = new Chinese();
//对象名.普通成员变量
System.out.println(c1.name);
//静态的成员变量也可以通过对象.进行访问
//对象名.普通成员变量
System.out.println(c1.country);
System.out.println(c1.gender);
}
}
class Chinese{
static String country;
String name;
char gender = '男';
}
3.3.4 成员变量的特点
1.成员变量有默认值
基本类型 | 整数(byte,short,int,long) | 0 |
---|---|---|
浮点数(float,double) | 0.0 | |
字符(char) | ‘\u0000’ | |
布尔(boolean) | false | |
引用类型 | 数组,类,接口 | null |
2.类变量的值是所有对象共享,而实例变量的值是属于每个对象
public class TestChinese {
public static void main(String[] args) {
Chinese c1 = new Chinese();
Chinese c2 = new Chinese();
c1.name = "张三";
c2.name = "李四";
c2.gender = '女';
Chinese.country = "中国";//推荐
System.out.println("c1.country = " + c1.country + ",c1.name = " + c1.name + ",c1.gender = " + c1.gender);
System.out.println("c2.country = " + c2.country + ",c2.name = " + c2.name + ",c2.gender = " + c2.gender);
}
}
class Chinese {
static String country;
String name;
char gender = '男';
}
/** 输出结果:
* c1.country = 中国,c1.name = 张三,c1.gender = 男
* c2.country = 中国,c2.name = 李四,c2.gender = 女
/
3.3.5 成员变量的内存图
内存是计算机中重要的部件之一,它是与CPU进行沟通的桥梁。其作用是用于暂时存放CPU中的运算数据,以及与硬盘等外部存储器交换的数据。只要计算机在运行中,CPU就会把需要运算的数据调到内存中进行运算,当运算完成后CPU再将结果传送出来。编写的程序是存放在硬盘中的,在硬盘中的程序是不会运行的,必须放进内存中才能运行,运行完毕后会清空内存。Java虚拟机要运行程序,必须要对内存进行空间的分配和管理,每一片区域都有特定的处理数据方式和内存管理方式。
- 堆(Heap):存储对象(包括数组对象),new来创建的,都存储在堆内存。
- 方法区(Method Area):存储已被虚拟机加载的类信息、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码等数据。
- 本地方法栈(Native Method Stack):为当程序中调用了native的本地方法时,本地方法执行期间的内存区域。
- 程序计数器(Program Counter Register):程序计数器是CPU中的寄存器,它包含每一个线程下一条要执行的指令的地址。
- 虚拟机栈(VM Stack): 用于存储正在执行的每个Java方法的局部变量表等。局部变量表存放了编译期可知长度的各种基本数据类型、对象引用,方法执行完,自动释放。
举例说明
package JavaBase;
public class Test08FieldSave {
public static void main(String[] args) {
Chinese c1 = new Chinese();
c1.name = "张三";
//静态变量,也可以使用"对象名."进行访问
System.out.println(c1.country);
//普通成员变量通过"对象名."进行访问
System.out.println(c1.name);
Chinese c2 = new Chinese();
c2.name = "李四";
System.out.println(c2.country);
System.out.println(c2.name);
System.out.println("--------------------------------------");
//其中一个对象将静态变量的值修改了,其他对象都会改变
//因为静态变量只存一份
c1.country = "中华人民共和国";
System.out.println(c1.country);
System.out.println(c2.country);
System.out.println(Chinese.country);
//其中一个对象将普通成员变量修改了,其他对象不受影响
c1.name = "张三丰";
System.out.println(c1.name);
System.out.println(c2.name);
}
}
class Chinese {
//静态成员变量,所有中国人的国家的名称是一样,只需要存储一份
static String country = "中国";
//普通成员变量,每一个中国人的姓名是独立,每一个对象单独存储
String name;
}
/*
输出结果:
中国
张三
中国
李四
--------------------------------------
中华人民共和国
中华人民共和国
中华人民共和国
张三丰
李四
*/
3.4 成员方法
3.4.1 方法的概念
方法也叫函数,是一个独立功能的定义,是一个类中最基本的功能单元。把一个功能封装为方法的目的是,可以实现代码重用,从而简少代码量。
3.4.2 方法的原则
方法的使用原则:
-
(1) 必须先声明后使用
类,变量,方法等都要先声明后使用
-
(2) 不调用不执行,调用一次执行一次。
3.4.3 成员方法的分类
成员方法分为两类:
- 实例方法:没有static修饰的方法,必须通过实例对象来调用。
- 静态方法:有static修饰的方法,也叫类方法,可以由类名来调用。
3.4.4 如何声明成员方法?
-
- 方法声明的位置必须在类中方法外
-
- 语法格式
【修饰符】 返回值类型 方法名(【参数列表:参数类型1 参数名1,参数类型2 参数名, ...... 】){ 方法体; 【return 返回值;】 }
格式详解:
- 修饰符: 修饰符后面一一介绍,例如:public,static等都是修饰符;
- 返回值类型: 表示方法运行的结果的数据类型,方法执行后将结果返回到调用者【基本数据类型/引用数据类型/void】;
- 方法名:见名知意,能准确代表该方法功能的名字;
- 方法体:特定功能代码;
- return:结束方法,并将方法的结果返回;
- 如果返回值类型不是void,方法体中必须保证一定有return 返回值; 并且要求该返回值结果的类型与声明的返回值类型一致或兼容。
- 如果返回值类型为void时,return 后面不用跟返回值,甚至也可以没有return语句。
- return语句后面就不能再写其他代码了,否则会报错:Unreachable code
实例:
类{
方法1(){
}
方法2(){
}
}
3.4.5 如何在其他类中调用方法?
1.实例方法
对象名.普通方法(【实参列表】) //必须通过对象来访问
public class TestCircle {
public static void main(String[] args) {
Circle c1 = new Circle();
c1.radius = 1.2;
System.out.println("c1的面积:" + c1.area());
//普通方法只能通过"对象."进行访问
// System.out.println("c1的面积:" + Circle.area());
Circle c2 = new Circle();
c2.radius = 2.5;
System.out.println("c2的面积:" + c2.area());
}
}
class Circle{
double radius;
public double area() {
return Math.PI * radius * radius;
}
}
2.类方法
类名.类方法(【实参列表】) //推荐
对象名.类方法(【实参列表】) //不推荐
示例:
public class TestCount {
public static void main(String[] args) {
System.out.println(CountTools.max(4, 1));
//静态方法也可以通过“对象.”访问,就是麻烦点
CountTools c = new CountTools();
System.out.println(c.max(2, 5));
}
}
class CountTools{
static int max(int a, int b) {
return a > b ? a : b;
}
}
3.形参与实参
- 形参:在定义方法时方法名后面括号中声明的变量称为形式参数(简称形参)即形参出现在方法定义时。
- 实参:调用方法时方法名后括号中使用的值/变量/表达式称为实际参数(简称实参)即实参出现在方法调用时。
- 调用时,需要传“实参”,实参的个数、类型、顺序顺序要与形参列表一一对应;如果方法没有形参,就不需要也不能传实参。
3.4.6 在本类中访问本类的成员变量和成员方法
-
直接用,不需要加“对象名.“和"类名.”
-
唯一例外:静态方法中不能直接访问本类的非静态的成员变量和成员方法
class Circle{ double radius; //写一个方法,可以返回“圆对象”的详细信息 String getDetailInfo(){ return "半径:" + radius + ",面积:" + area() +",周长:" + perimeter(); } //写一个方法,可以返回“圆对象”的面积 double area(){ return Math.PI*radius*radius; } //写一个方法,可以返回“圆对象”的周长 double perimeter(){ return 2*Math.PI*radius; } }
3.4.7 方法调用内存分析
方法不调用不执行,调用一次执行一次,每次调用会有一个入栈动作,即给当前方法开辟一块独立的内存区域,用于存储当前方法的局部变量的值,当方法执行结束后,会释放该内存,称为出栈,如果方法有返回值,就会把结果返回调用处,如果没有返回值,就直接结束,回到调用处继续执行下一条指令。
栈结构:先进后出,后进先出。
3.4.8 方法的参数传递机制
方法的参数传递机制:实参给形参赋值
- 方法的形参是基本数据类型时,形参值的改变不会影响实参;
- 方法的形参是引用数据类型时,形参地址值的改变不会影响实参,但是形参地址值里面的数据的改变会影响实参,例如,修改数组元素的值,或修改对象的属性值。
- 注意:String、Integer等特殊类型容易错。
示例1:
class Test{
public static void swap(int a, int b){
int temp = a;
a = b;
b = temp;
}
public static void main(String[] args){
int x = 1;
int y = 2;
swap(x,y);//调用完之后,x与y的值不变
}
}
示例2:
class Test{
public static void change(MyData my){
my.num *= 2;
}
public static void main(String[] args){
MyData m = new MyData();
m.num = 1;
change(m);//调用完之后,m对象的num属性值就变为2
}
}
class MyData{
int num;
}
4.成员变量与局部变量的区别
成员变量: 静态变量、实例变量
-
- 声明位置和方式
- (1)静态变量:在类中方法外,并且有static修饰
- (2)实例变量:在类中方法外,没有static修饰
- (3)局部变量:在方法体{}中或方法的形参列表、代码块中
-
- 在内存中存储的位置不同
- (1)静态变量:方法区
- (2)实例变量:堆
- (3)局部变量:栈
-
- 生命周期
- (1)静态变量:和类的生命周期一样,因为它的值是该类所有对象共享的,早于对象的创建而存在。
- (2)实例变量:和对象的生命周期一样,随着对象的创建而存在,随着对象被GC回收而消亡,而且每一个对象的实例变量是独立的。
- (3)局部变量:和方法调用的生命周期一样,每一次方法被调用而在存在,随着方法执行的结束而消亡,而且每一次方法调用都是独立。
-
- 作用域
- (1)静态变量和实例变量:不谈作用域。在本类中,唯一的限制,静态方法或静态代码块中不能使用非静态的,其他都可以直接使用。在其他类中,能不能使用看修饰符(public,protected,private等)。
- (2)局部变量:有作用域。
-
- 修饰符
- (1)静态变量:public,protected,private,final,volatile等,一定有的是static。
- (2)实例变量:public,protected,private,final,volatile,transient等。
- (3)局部变量:final。
-
- 默认值
- (1)静态变量:有默认值
- (2)实例变量:有默认值
- (3)局部变量:没有,必须初始化;其中的形参比较特殊,靠实参给它初始化。
5.可变参数
在JDK1.5之后,如果定义一个方法时,此时某个形参的类型可以确定,但是形参的个数不确定,那么可以使用可变参数。格式:
【修饰符】 返回值类型 方法名(【非可变参数部分的形参列表,】参数类型... 形参名){ }
要求:
(1)一个方法最多只能有一个可变参数
(2)如果一个方法包含可变参数,那么可变参数必须是形参列表的最后一个
【修饰符】 返回值类型 方法名(【非可变参数部分的形参列表,】参数类型[] 形参名){ }
只是后面这种定义,在调用时必须传递数组,而前者更灵活,既可以传递数组,又可以直接传递数组的元素,这样更灵活了。
6.方法重载
- 方法重载:指在同一个类中,允许存在一个以上的同名方法,只要它们的参数列表不同即可,与修饰符和返回值类型无关。
- 参数列表:数据类型个数不同,数据类型不同,数据类型顺序不同。
- 重载方法调用:JVM通过方法的参数列表,调用不同的方法。
示例1:比较两个数据是否相等
比较两个数据是否相等。参数类型分别为两个
byte
类型,两个short
类型,两个int
类型,两个long
类型,并在main
方法中进行测试。
public class Method_Demo6 {
public static void main(String[] args) {
//定义不同数据类型的变量
byte a = 10;
byte b = 20;
short c = 10;
short d = 20;
int e = 10;
int f = 10;
long g = 10;
long h = 20;
// 调用
System.out.println(compare(a, b));
System.out.println(compare(c, d));
System.out.println(compare(e, f));
System.out.println(compare(g, h));
}
// 两个byte类型的
public static boolean compare(byte a, byte b) {
System.out.println("byte");
return a == b;
}
// 两个short类型的
public static boolean compare(short a, short b) {
System.out.println("short");
return a == b;
}
// 两个int类型的
public static boolean compare(int a, int b) {
System.out.println("int");
return a == b;
}
// 两个long类型的
public static boolean compare(long a, long b) {
System.out.println("long");
return a == b;
}
}