java面向對象基礎(一)

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基礎 類有屬性和方法，它們對本類有效(作用範圍)。類的屬性就是成員變數，它預設會賦值初始化。類的方法是類具有的一些行為。 類是抽象的，將它們實例化後就是對象(通過new進行實例化)，各實例化後的對象都具有這些成員變數的屬性，且賦有具體的值，如果某對象沒有為成員變數賦值，則採用預設初始化時的值。每個n ...


基礎

類有屬性和方法，它們對本類有效(作用範圍)。類的屬性就是成員變數，它預設會賦值初始化。類的方法是類具有的一些行為。

類是抽象的，將它們實例化後就是對象(通過new進行實例化)，各實例化後的對象都具有這些成員變數的屬性，且賦有具體的值，如果某對象沒有為成員變數賦值，則採用預設初始化時的值。每個new出來的對象都有自己獨立的成員變數，但某個類的所有對象都共用類的方法，因為類方法只是一段放在代碼區的代碼，只有執行調用類方法時才會產生相關內容。

有了實例化後的對象，就可以引用對象的屬性並調用對象的方法(實際上是類的方法，方法是共用的，並不屬於某個單獨的對象)，這樣就可以實現這個對象的相關操作。引用對象的屬性方式為"對象名.成員變數"，調用對象的方法的方式為"對象名.方法"。雖說方法是各對象共用的，但顯然，"對象名1.方法1"的方法1執行時，方法內部的變數採用的都是對象名1的成員變數。

示例分析：

以一個三維空間上的點類來說，點具有三維坐標xyz，x、y、z就是它們的屬性，需要定義為點類的成員變數。點可以求出它到原點的距離、到另一個點的距離，求距離就是通過類的方法(函數)實現。通過new這個點類，就可以實實在在地創建一個點，new一次就一個點，每個點都有自己的xyz屬性，每個點的成員變數都在new出來的時候和對象一起存放在heap記憶體區。每個點都擁有大家共用的求距離方法getDistance()。於是，就可以將這個點類定義為下麵的形式：

class Point {

    //定義成員變數，即三個坐標，坐標可能是小數，因此定義為double類型
    double x; 
    double y;
    double z;

    //定義構造方法，使得以後在new一個點對象的時候為點的成員變數xyz賦值
    Point(double _x,double _y,double _z) {
        x = _x;
        y = _y;
        z = _z;
    }
    //有了構造方法，就可以new對象的時候賦值，例如賦值點p對象的xyz分別為1/2/3：
    //Point p =  new Point(1.0,2.0,3.0);

    //定義求兩點間距離的方法getDistance()。
    //涉及到兩個點：一個是調用該方法的點對象自身，一個是目標點對象
    //因此，需要將目標點對象作為方法的形參，並使用目標點的坐標屬性
    double getDistance(Point px) {
        return (x-px.x)*(x-px.x)+(y-px.y)*(y-px.y)+(z-px.z)*(z-px.z);
    }

    //有了方法，以後就可以調用該方法求距離，例如，求點(1,2,3)到原點(0,0,0)的距離
    //Point p = new Point(1.0,2.0,3.0);
    //Point p1 = new Point(0.0,0.0,0.0);
    //System.out.println(p.getDistance(p1));
    //這表示調用點p的方法，求點p到原點p1的距離，
    //p1的屬性賦值給方法的形參px(px指向點p1對象)，因此其坐標值為(0,0,0)
    //因為調用的是點p的方法，因此方法中的x/y/z是點p的成員變數值，即(1,2,3)
}

將上述代碼整理，並寫一個main方法，就可以實現一個計算兩點距離的小程式。例如，TestPoint.java文件內是如下內容：

class Point {
    double x,y,z;

    Point(double _x,double _y,double _z) {
        x = _x;
        y = _y;
        z = _z;
    }

    double getDistance(Point p){
        return (x-p.x)*(x-p.x)+(y-p.y)*(y-p.y)+(z-p.z)*(z-p.z);
    }
}

public class TestPoint {
    public static void main(String[] args) {
        Point p = new Point(1.0,2.0,3.0);
        Point p1 = new Point(1.0,0.0,0.0);
        System.out.println(p.getDistance(p1));
    }
}

從上面的例子中可以感受到，面向對象更抽象地說是面向類。在實現某個功能的時候，例如求兩個三維點之間的距離時，將點的屬性和求距離的方法定義到點類中，以後就不用管點的xyz屬性、求三維點之間距離的表達式方法，只要在需要時面向這個類new出點對象，它就有了點的xyz屬性，再調用點對象的求距離的方法就可以了。有了面向對象，求三維點距離時，只需知道兩件事：為成員變數xyz賦值；記得點類中的方法的名稱。這就像為了查看文本內容執行cat命令一樣，只要記得cat命令的名稱、功能和選項參數即可，無需關心cat的內部機制是如何讀取文本內容並將其顯示出來的。

在定義一個方法時，需要考慮三個問題：方法的名稱如何取、方法的參數、方法是否有返回值。方法的名稱暫且不說，方法的參數必須要考慮清楚，例如求兩點的距離時，參數可以是某個點的坐標，也可以直接是一個點對象。如果已經定義了點類，那麼使用點對象作為參數更符合面向對象的原則；方法的返回值同樣重要，返回值決定了這個方法的性質，例如判斷兩點間的距離是否大於20，就應該返回布爾類型，而不是double類型。

構造方法

構造方法和類同名，它的作用是在對象被new出來時做初始化行為。因為構造方法的目的是初始化，因此構造方法必須不能有返回值，即不能寫上數據類型或void關鍵字。

例如：

class Point {
    double x,y,z;

    //構造方法，註意其名稱必須為Point()
    Point(double _x,double _y,double _z) {
        x = _x;
        y = _y;
        z = _z;
    }
}

以後就可以在new對象的時候進行初始化，例如：

Point p = new Point(1,2,3);

如果沒有顯式定義構造方法，則隱含了一個空構造方法，例如下麵的代碼中，兩個class是完全等價的。

class Point {
    double x,y,z;
}

class Point {
    double x,y,z;
    Point() {}
}

因為初始化有預設的值，所以它們還等價於(0.0是初始化double時的預設值)：

class Point {
    double x,y,z;
    Point() {
        x = 0.0;
        y = 0.0;
        z = 0.0;
    }
}

正因為有隱含的空構造方法，才能在new對象的時候不使用任何參數就能進行成員變數的初始化。例如：

Point p = new Point();

在new對象的時候，對象的參數必須和構造方法完全對應，例如定義了構造方法Point(double _x,double _y,double _z)後，就只能new Point(value1,value2,value3)，而不能不接任何參數new Point()或接少於3個的參數new Point(value1,value2)。

方法的重載(overload)

當兩個或多個方法的名稱相同，只有參數不同時(可以是參數的個數、參數的數據類型不同)，它們就構成了方法的重載。

方法的重載大大減少了方法數量的定義。例如，要求兩個值中較大者，考慮到值可以是整形也可以是小數，於是使用如下方式：

public class Num {

    void intMax(int a,int b) {
        System.out.println(a>b ? a : b);
    }

    void doubleMax(double a,double b) {
        System.out.println(a>b ? a : b);
    }

    public static void main(String[] args) {
        Num n = new Num();
        n.intMax(2,3);
        n.doubleMax(2.0,3.0);
    }
}

這裡第一個方法intMax()和第二個方法doubleMax()實際上是重覆的，僅僅只是參數類型上不同。這樣的設計很不方便，不僅在比較數值時不知道應該調用哪一個方法，還要知道各個方法的區別。

而使用重載就不再有這樣的問題。

public class Num {

    void Max(int a,int b) {
        System.out.println(a>b ? a : b);
    }

    void Max(double a,double b) {
        System.out.println(a>b ? a : b);
    }

    public static void main(String[] args) {
        Num n = new Num();
        n.Max(2,3);
        n.Max(2.0,3.0);
    }
}

這兩個Max方法名稱相同，僅僅只是參數不同。在調用Max()的時候，根據傳遞的實參(2,3)和(2.0,3.0)，它能能夠區分出前者應該使用第一個Max()，後者使用第二個Max()。

重載的本質是在調用方法時能夠通過傳遞的參數個數、參數的值篩選出具體應該使用哪個方法。

例如下麵的方法中，前4個都能構成方法重載，而最後一個不能，因為它的定義方式不同。從本質上來說，是因為調用Max()傳遞兩個int整型數值時，無法確定是選擇第一個方法還是最後一個方法，而它們又正好是衝突的，因此它們不構成重載。

void Max(int a,int b) {}
void Max(int a,int b,int c) {}
void Max() {}
void Max(char a,char b)
Max(int a,int b) {}

this關鍵字

在類的方法定義中使用this關鍵字可以代表該方法的對象的引用，它是new出來的對象中指向對象自身的關鍵字。當必須指出當前所使用方法的對象是誰時需要使用this，使用this還可以避免成員變數和形參重名的問題。

public class TestThis {
    int i = 100;
    TestThis(int i) {
        this.i = i;   //i為形參i(就近原則)，this.i代表的是對象中的i，即成員變數i
                      //this在此避免了成員變數和形參同名的問題
    }

    TestThis increment() {
        ++i;           //由tt.increment()調用，因此i是成員變數
        return this;   //返回的this代表TestThis類的對象自身
                       //this在此表示對象自身
    }

    void print() {
        System.out.println("i=" + i);
    }

public static void main(String[] args) {
    TestThis tt = new TestThis(10);
    System.out.println("i= " + tt.i);
    tt.increment().increment().print();
    }
}

上述示例中，new TestThis創建了一個TestThis對象，tt指向該對象。tt.increment()表示調用一次tt對象的方法，此時i自增一次，並返回this，this代表的對象正是tt指向的對象，是TestThis類的對象，所以他也有increment()方法，所以還可以繼續執行increment()方法，最後再次返回this，最後執行print()方法，輸出自增兩次後的i值。

註意，雖然可以return this來返回自身對象的引用，但卻不能使用return super來返回父類對象的引用。也就是說，父類對象只能操作其內某個成員，不能直接返回父對象整體。

static關鍵字

static聲明的成員變數為靜態成員變數，它是該類的共用變數。在第一次使用時被初始化，對於該類的所有對象來說，static成員變數只有一份。

可以通過對象引用或直接通過類名來引用靜態成員。即使在沒有new出任何對象時，也能直接引用靜態成員，因為它屬於類。假如類名為T，靜態成員變數有i，靜態方法有m()，則可以直接使用T.i和T.m()分別引用。當new出來T的一個對象t時，可以使用t.i或t.m()，這和使用T.i和T.m()是完全等價的。(實際上，在不產生衝突的情況下，即使不寫類名也可以直接引用靜態變數、靜態方法)

用static聲明的方法為靜態方法，靜態方法不是針對某個對象來調用的。在調用靜態方法時，不會將對象的引用傳遞給它，所以在static方法中不可訪問非static的成員，即靜態方法中不可以訪問非靜態成員變數和其他非靜態方法。換句話說，因為靜態方法屬於類，靜態方法看不到heap中各對象中的成員，它只能看到data segment中的靜態成員。

public class Student {
    static int cnt = 0;  //static成員變數
    int id;
    String name;

    Student(String name) {
        id = ++cnt;
        this.name = name;
    }

    public void info() {
        System.out.println("id=" + id + ", name=" + name);
    }

    public static void main(String[] args) {
        Student.cnt = 100;   //在new之前就可以使用類名直接引用static成員變數並賦值
                             //還可以直接寫為"cnt = 100;"
        Student s1 = new Student("Malongshuai");
        Student s2 = new Student("Gaoxiaofang");
        s1.info();
        s2.info();
    }
}

在上面的例子中，靜態變數cnt使用類名直接訪問，並使用靜態變數cnt作為成員變數id的賦值基礎("id=++cnt;")。由於靜態變數只在最初進行了賦值，後續一直都通過自增的方式進行改變，這是靜態變數的廣為使用的功能："充當計數器"。

如果把上面的static關鍵字去掉，並註釋Student.cnt行，再編譯運行，那麼id的輸出結果將總是1，因為cnt作為成員變數被初始化，所有對象的cnt都一樣，從而導致id的值也一樣。

無論是靜態變數還是靜態方法，它們都可以在new出對象之前直接引用，這時還不存在對象，因此在靜態方法中無法使用非靜態的成員變數(它們還不存在)。正如上面的public static void main()，它是靜態的，可以直接引用cnt，它不需要在運行時先去new一個對象才能執行，否則main就太"不智能"，每次執行都要先new出對象。

如果將static關鍵字去掉，在編譯時將報如下錯誤：

λ javac Student.java
Student.java:16: 錯誤: 無法從靜態上下文中引用非靜態 變數 cnt
        Student.cnt=100;
               ^
1 個錯誤

 

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