Java从入门到精通-类和对象（一）
0. 类和对象
1. 面向对象概述
Java面向对象编程（Object-Oriented Programming，OOP）是一种强大的编程范式，它基于对象、类、封装、继承和多态等核心概念。这种编程范式使得代码更加模块化、可维护、可重用和可扩展。
1.1 对象和类
在Java中，一切都是对象。对象是程序中的基本单位，它代表现实世界中的实体或概念。例如，我们可以考虑一个简单的汽车对象：
class Car {
String color;
int speed;
void start() {
System.out.println("汽车启动了！");
}
void accelerate() {
System.out.println("汽车加速中...");
}
}
在示例中，我们定义了一个名为Car的类，它具有颜色（color）和速度（speed）这两个属性，以及两个方法（start()和accelerate()）。这个类描述了汽车的特征和行为。
1.2 封装
封装是OOP的一个关键概念，它指的是将数据和方法封装在类内部，以保护数据的安全性。只有类的方法可以访问和修改类的数据，外部代码无法直接访问或修改数据。这提高了代码的可维护性和安全性。让我们看一个封装的示例：
class BankAccount {
private double balance;
public void deposit(double amount) {
if (amount > 0) {
balance += amount;
}
}
public double getBalance() {
return balance;
}
}
在示例中，balance属性被声明为private，这意味着只有BankAccount类的方法才能访问它。外部代码必须通过公共方法（deposit()和getBalance()）来操作和获取账户余额。
1.3 继承
继承是OOP的另一个关键概念，它允许一个类（子类/派生类）继承另一个类（父类/基类）的属性和方法。子类可以重用父类的代码，并且可以添加自己的特定属性和方法。这有助于代码重用和建立层次化结构。示例如下：
class Animal {
void eat() {
System.out.println("动物吃东西");
}
}
class Dog extends Animal {
void bark() {
System.out.println("狗在叫");
}
}
在示例中，Animal类定义了eat()方法，而Dog类继承了Animal类，并添加了自己的bark()方法。这使得Dog类既可以调用eat()方法，也可以调用bark()方法。
1.4 多态
多态是OOP的另一个强大概念，它允许不同类的对象对相同的消息（方法调用）作出不同响应。多态允许对象根据其实际类型执行不同的行为。示例如下：
class Shape {
void draw() {
System.out.println("绘制形状");
}
}
class Circle extends Shape {
@Override
void draw() {
System.out.println("绘制圆形");
}
}
class Square extends Shape {
@Override
void draw() {
System.out.println("绘制正方形");
}
}
在示例中，Shape类定义了draw()方法，而Circle和Square类都继承了Shape类并重写了draw()方法。这意味着可以创建Shape、Circle和Square对象，并调用它们的draw()方法，它们会根据实际类型执行不同的绘制行为。
2. 类
类是面向对象编程的基本构建块之一。类定义了对象的结构和行为。让我们深入了解类的概念，包括成员变量、成员方法、权限修饰符、局部变量、局部变量的有效范围、this关键字以及类的构造方法。
2.1 类的基本结构
一个类的基本结构通常包括以下部分：
public class ClassName {
// 成员变量（属性）
dataType variable1;
dataType variable2;
// 构造方法
public ClassName(parameters) {
// 构造方法的初始化代码
}
// 成员方法
returnType methodName(parameters) {
// 方法体
}
// 其他成员方法
}
1. 成员变量（属性）：
- 成员变量是类的属性，用于存储对象的状态信息。
- 定义了类的特征或数据。
2. 构造方法：
- 构造方法是一个特殊的方法，用于初始化对象的属性。
- 在创建对象时自动调用，通常用于执行必要的初始化操作。
- 构造方法的名称与类名相同。
3. 成员方法：
- 成员方法定义了对象可以执行的操作。
- 定义了类的行为或操作。
2.2 成员变量
成员变量是类的属性，它们用于存储对象的状态信息。在类中声明成员变量时，可以使用不同的权限修饰符，如private、public、protected等，以控制其可访问性。例如：
public class Student {
// 成员变量
public String name; // 公共成员变量
private int age; // 私有成员变量
protected double gpa; // 受保护的成员变量
}
2.3 构造方法
构造方法是用于初始化对象的特殊方法。每个类可以有一个或多个构造方法，根据不同的参数列表进行重载。构造方法的名称必须与类名相同，它没有返回值。
public class Student {
private String name;
private int age;
// 构造方法
public Student(String name, int age) {
this.name = name;
this.age = age;
}
}
在示例中，Student类有一个构造方法，接受姓名和年龄作为参数，用于初始化学生对象的属性。
2.4 成员方法
成员方法定义了对象可以执行的操作。它们用于定义类的行为或操作。成员方法的声明包括返回类型、方法名、参数列表和方法体。
public class Calculator {
// 成员方法：加法
public int add(int num1, int num2) {
return num1 + num2;
}
// 成员方法：除法
public double divide(double dividend, double divisor) {
if (divisor != 0) {
return dividend / divisor;
} else {
System.out.println("除数不能为零");
return Double.NaN; // 返回NaN表示不是一个数字
}
}
}
在示例中，Calculator类定义了两个成员方法，add()和divide()，分别用于执行加法和除法操作。
2.5 权限修饰符
Java提供了不同的权限修饰符，用于控制成员变量和成员方法的可访问性：
public：可以在任何地方访问。private：只能在类内部访问。protected：只能在同一包内或子类中访问。- 默认（无修饰符）：只能在同一包内访问。
2.6 局部变量和有效范围
局部变量是在方法或代码块内部声明的临时变量。它们的作用域仅限于声明它们的代码块内部。例如：
public class Example {
public void someMethod() {
int x = 10; // 局部变量，只能在someMethod()方法内部访问
}
}
2.7 this关键字
this关键字用于引用当前对象的引用。它可以用于区分成员变量和局部变量，特别是在成员方法中。例如：
public class Person {
private String name;
public void setName(String name) {
// 使用this关键字来引用成员变量
this.name = name;
}
}
在示例中，使用this.name来引用成员变量，以区分成员变量和方法参数的name。