面向对象编程,是一种通过对象的方式,把现实世界映射到计算机模型的一种编程方法。
现实世界中,我们定义了“人”这种抽象概念,而具体的人则是“小明”、“小红”、“小军”等一个个具体的人。所以,“人”可以定义为一个类(class),而具体的人则是实例(instance)
现实世界 | 计算机模型 | Java代码 |
---|---|---|
人 | 类 / class | class Person{ } |
小明 | 实例 / ming | Person ming = new Person(); |
小红 | 实例 / hong | Person hong = new Person(); |
小军 | 实例 / jun | Person jun = new Person(); |
class和instance
只要理解了class和instance的概念,基本上就明白了什么事面向对象编程。
class是一个对象模板,它定义了如何创建实例,因此,class本身就是一种数据类型。
而instance是对象实例,instance是根据class创建的实例,可以创建多个instance,每个instance类型相同,但各自属性可能不相同。
创建实例
定义了class,只是定义了对象模板,而要根据对象模板创建出真正的对象实例,必须用new
操作符。
new
操作符可以创建一个实例,然后,我们需要定义一个引用类型的变量来指向这个实例:
Person ming = new Person();
上述代码创建了一个Person类型的实例,并通过变量ming
指向它。
方法
在Java中,创建一个类,例如,给这个类命名为Person
,就是定义一个class
:
class Person {
public String name;
public int age;
}
一个class
可以包含多个字段(field
),字段用来描述一个类的特征。上面的Person
类,我们定义了两个字段,一个是String
类型的字段,命名为name
,一个是int
类型的字段,命名为age
。因此,通过class
,把一组数据汇集到一个对象上,实现了数据封装。
public
是用来修饰字段的,它表示这个字段可以被外部访问。
但是,直接把field
用public
暴露给外部可能会破坏封装性。比如,代码可以这样写:
Person ming = new Person();
ming.name = "Xiao Ming";
ming.age = -99; // age设置为负数
这样就可以直接操作field
,容易造成逻辑混乱。为了避免外部代码直接去访问field
,我们可以用private
修饰field
,拒绝外部访问:
class Person{
private String name;
private int age;
}
把field
从public
改成private
,外部代码就不能访问这些field
,那我们定义这些field
有什么用?怎么才能给它赋值?怎么才能读取它的值?
所以我们需要使用方法(method
),来让外部代码可以简介修改field
。
虽然外部代码不能直接修改private
字段,但是,外部代码可以调用方法setName()
和setAge()
来间接修改private
字段。在方法内部,我们就有机会检查参数对不对。比如,setAge()
就会检查传入的参数,参数超出了范围,直接报错。这样外部代码就没有任何机会把age
设置成不合理的值。
对setName()
方法同样可以做检查,例如,不允许传入null
和空字符串:
public void setName(String name) {
if (name == null || name.isBlank()) {
throw new IllegalArgumentException("invalid name");
}
this.name = name.strip(); // 去掉首尾空格
}
同样,外部代码不能直接读取private
字段,但可以通过getName()
和getAge()
来间接获取private
字段的值。
所以,一个类通过定义方法,就可以给外部暴露一些操作的接口,同时,内部自己保证逻辑一致性。
调用方法的语法是实例变量.方法名(参数);
。一个方法调用就是一个语句,所以不要忘了在末尾加;
。
定义方法
从上面的代码可以看出,定义方法的语法是:
修饰符 方法返回类型 方法名(方法参数列表){
若干方法语句;
return 方法返回值;
}
方法返回值通过return
语句实现,如果没有返回值,返回类型设置为void
,可以省略return
。
private方法
有public
方法,自然就有private
方法。和private字段一样,private
方法是私有的,不允许外部调用,那我们定义private
方法有什么用?
定义private
方法的理由是内部方法是可以调用private
方法的。例如:
public class Main {
public static void main(String[] args) {
Person ming = new Person();
ming.setBirth(2008);
System.out.println(ming.getAge());
}
}
class Person {
private String name;
private int birth;
public void setBirth(int birth) {
this.birth = birth;
}
public int getAge() {
return calcAge(2020; // 调用private方法
}
// private方法:
private int calcAge(int currentYear) {
return currentYear - this.birth;
}
}
观察上述代码,calcAge()
是一个private
方法,外部代码无法调用,但是,内部方法getAge()
可以调用它。
此外,我们还注意到,这个Person
类只定义了birth
字段,没有定义age
字段,获取age
时,通过方法getAge()
返回的是一个实时计算的值,并非存储在某个字段的值。这说明方法可以封装一个类的对外接口,调用方不需要知道也不关心Person
实例在内部到底有没有age字段。
this变量
在方法内部,可以使用一个隐含的变量this
,它始终指向当前实例。因此,通过this.field就可以访问当前实例的字段。
如果没有命名冲突,就可以省略this
。例如:
class Person {
private String name;
public String getName() {
return name; // 相当于this.name
}
}
但是,如果有局部变量和字段重名,那么局部变量优先级更高,就必须加上this
:
class Person {
private String name;
public void setName(String name) {
this.name = name; // 前面的this不可少,少了就变成局部变量name了
}
}
方法参数
方法可以包含0个或任意个参数。方法参数用于接收传递给方法的变量值。调用方法时,必须严格按照参数的定义一 一传递。例如:
class Person {
...
public void setNameAndAge(String name, int age) {
...
}
}
调用这个setNameAndAge()
方法时,必须有两个参数,且第一个参数必须为String
,第二个参数必须为int
: