1. 对象和类(上)
1.1. 面向对象程序设计
1.1.1. 面向过程的结构化程序设计
首先来看一个需求,实现员工信息管理,将员工简历信息中的数据:姓名、性别、年龄、薪水, 存储在信息管理系统中进行操作。可以定义一个输出雇员信息的方法进行数据的输出,传递4个参数,代码如下:
/** 打印员工信息的方法 */ public static void printEmpInfo(String name,int age, chargender,double salary) { System.out.println("--------------------"); System.out.println("姓名: " + name); System.out.println("年龄:" + age); System.out.println("性别:" + gender); System.out.println("薪水:" + salary); }
在Main() 方法中声明雇员信息数据(分别为4个变量), 然后调用如上的输出雇员方法进行数据的输出,当提工资后,再调用输出方法输出,代码如下:
/** 打印雇员信息 */ public static void main (String[ ] args ){ //雇员1 String emp1Name = "黄河大虾"; int emp1Age = 25; char emp1Gender = '男'; double emp1Salary = 8000.00; //打印员工信息 printEmpInfo(emp1Name, emp1Age, emp1Gender, emp1Salary); //修改员工工资(增长20%)并打印 emp1Salary *= 120.0 / 100.0; printEmpInfo(emp1Name, emp1Age,emp1Gender, emp1Salary); }
如上代码的实现方式即为面向过程的结构化程序设计, 何为面向过程?面向过程是一种以过程为核心的编程思想,即分析出解决问题所需要的步骤,然后使用方法将这些步骤一步一步的实现,使用的时候,在main方法中一个一个依次调用就可以了。
分析如上代码,看看结构化程序的弊端所在,首先,如上代码缺乏对数据的封装,变量emp1Name,emp1Age,emp1Gender,emp1Salary为4个完全独立的变量, 并不是一个整体。其次,数据和方法(对数据的操作)的分离,在打印雇员信息方法中,传递了4个参数,而这4个参数与在main方法中所定义的4个变量并无直接关系。这就是面向过程程序设计的弊端,那如何解决?使用面向对象的程序设计。
1.1.2. 什么是抽象数据类型
面向对象的第一步就是抽象数据类型,所谓抽象数据类型可以理解为:将不同类型的数
据的集合组成个整体用来描述一种新的事物。像如上程序中,可以将姓名、年龄、性别、工资这4个不同类型的数据组成一个整体来描述雇员这个新事物。
1.1.3. 什么是类
类定义了一种抽象数据类型,而类不但定义了抽象数据类型的组成(成员变量),同时还定义了对该类型可以实施的操作(方法)。看如下代码定义了雇员类:
- /** 定义雇员类 */
- public classEmp{
- String name;
- int age;
- char gender;
- double salary;
- }
在如上的实例代码中,仅仅定义了Emp类型的组成,即成员变量。该类定义了4个成员变量:String类型的name用于存放名字;int类型的age用于存放年龄;char类型的gender用于存放性别;double类型的salary用于存放工资。
这个时候printEmpInfo()方法的参数也可以进行修改了, 可以将其改为Emp类型(Emp是一种抽象数据类型),这样可以看出是将一个雇员信息当作了一个整体来操作,看如下代码:
- public static void printEmpInfo(Emp emp) {
- System.out.println("--------------------");
- System.out.println("姓名: " + emp.name);
- System.out.println("年龄:" + emp.age);
- System.out.println("性别:" + emp.gender);
- System.out.println("薪水:" + emp.salary);
- }
当调用如上方法时,需要传递一个Emp类型的数据,称之为Emp类型的对象。每个Emp类型的对象都包含name、age、gender和salary四个成员,通过“.”的方式进行访问。下面看一下在main ()方法中的调用代码:
- public static void main(String[] args) {
- Emp emp1 = new Emp(); //使用new关键字创建Emp类型的对象
- emp1.name = "黄河大虾";
- emp1.age = 25;
- emp1.gender = ‘男‘;
- emp1.salary = 8000; //为该对象的各个成员变量赋值
- printEmpInfo(emp1);
- emp1.salary *= 120.0 / 100.0;
- printEmpInfo(emp1); //使用该对象调用printEmpInfo方法
- }
分析如上几段代码可以看出,定义了Emp类以后,提升了代码的模块化以及代码的重用性,但程序依然存在问题,即:打印信息的方法是只针对Emp数据的操作,属于Emp自身的方法,需要实现数据和方法(对该类数据的操作)的统一,也就是说,可以将打印信息的方法也放在Emp中定义,修改后的完整代码如下所示:
- /**进一步修改后的雇员类*/
- public classEmp{
- String name;
- int age;
- char gender;
- double salary;
- /**打印信息的方法*/
- public void printInfo() { //定义在类中,可直接对成员变量进行操作
- System.out.println("--------------------");
- System.out.println("姓名: " + name);
- System.out.println("年龄:" + age);
- System.out.println("性别:" + gender);
- System.out.println("薪水:" + salary);
- }
- }
- /**针对修改后的Emp类的使用方式*/
- public class EmpManager {
- public static void main(String[] args) {
- Emp emp2 = new Emp();
- emp2.name = "白发馍女";
- emp2.age = 24;
- emp2.gender = ‘女‘;
- emp2.salary = 6000;
- /**调用方法打印信息*/ //创建完Emp对象后,对其成员变量赋值,然后调
- emp2.printInfo(); //用其printInfo()方法打印各个成员变量信息
- emp2.salary *= 125.0 / 100.0;
- emp2.printInfo();
- }
- }
通过上面的代码,很好的实现了对数据的封装,并且实现了数据与方法的统一。这种方式即为面向对象方式,即:以对象为中心来构建软件系统。
1.2. 定义一个类
1.2.1. 定义类的成员变量
类是一种引用数据类型。类为对象的模板,简单的说就是分类。
类的定义包括“成员变量”的定义和“方法”的定义,其中“成员变量”用于描述一类对象共同的数据结构。在Java语言中,类的成员变量的定义可以使用如下语法:
- class 类名 {
- 成员变量类型变量名称;
- ………
- }
定义好类之后,可以创建该类的对象,对象创建之后,其成员变量可以按照默认的方式初始化;对象成员变量的默认初始化值规则如下图 - 5所示:
图- 5
1.2.2. 定义类的方法
类中除了定义成员变量,还可以定义方法,用于描述对象的形为,封装对象的功能。在Java语言中,可以按照如下方式定义类中的方法:
- class 类名 {
- 返回值类型 方法名称(参数列表) {
- 方法体………
- }
- … … …
- }
下面,通过案例对成员方法进行演示,需求:为方块类定义drop()方法如下所示:
- class Cell {
- int row ; int col ;
- /**方块下落的方法*/
- public void drop ( ) {
- row ++; //行++,即下落
- }
- }
调用方法,也和访问成员变量一样,通过“.”符号,代码如下:
- /** 创建方块类对象,调用下落方法,并打印效果*/
- class TestCell {
- public static void main(String args[]){
- System.out.println("-------绘制Cell-----");
- Cell cell = new Cell();
- cell.row = 15;
- cell.col = 6;
- printCell(cell);
- System.out.println("----Cell下落一行----");
- //调用drop方法,下落一行
- cell.drop();
- printCell(cell);
- }
- }
1.3. 创建并使用对象
1.3.1. 使用new关键字创建对象
类定义完成后,可以使用new关键字来创建对象。new运算的语法为: new 类名();此创建对象的过程也通常称为实例化。
javax.swing.JFrame是JDK提供的一个类,用于封装显示在桌面上的一个窗体。使用new JFrame()可以创建一个窗体对象,如下图 – 1所示:
图- 1
1.3.2. 引用类型变量
为了能够对实例化的对象进行访问控制,需一个特殊的变量,即引用。对引用有两点需要说明:
- 引用类型变量可以存储该类对象的地址信息,通常称为“指向该类的对象”,当一个引用类型变量指向该类的对象,就可以通过这个变量对对象实施访问。
- 除8种基本类型之外,用类、接口、数组等声明的变量都称为引用类型变量,简称“引用”。
可以看图 – 3,描述了类、对象、引用之间的关系:
图- 3
当创建了引用类型变量之后,就可以通过引用来访问对象的成员变量或调用方法,如下代码所示:
- Emp emp = new Emp();
- emp.name=“黄河大侠”; //访问对象的成员变量
- JFrame frame = new JFrame();
- frame.setSize(200,300); //调用方法
1.3.3. 访问对象的成员变量、调用方法
当创建了引用后,即可以通过引用来访问对象的成员变量,以及调用方法。看如下的示例:
- Cell c = new Cell();
- c.row = 2;
- c.col = 3; //访问成员变量
- c.drop();
- c.moveLeft(2);
- String str = c.getCellInfo(); //调用方法
1.3.4. 引用类型变量的赋值
引用类型变量存储的是对象的地址信息, 对引用类型变量的赋值, 除了使用上面的new关键字以外,还可以有另外一种赋值方式, 即:相同类型的引用类型变量之间相互赋值。 需要注意的是:引用类型变量之间的赋值不会创建新的对象,但有可能会使两个以上的引用指向同一个对象。 请看如下代码:
- Emp e1 = new Emp();
- Emp e2 = e1; //将e1的值(对象的地址信息)赋给e2,e2和e1指向相同的对象。
- e1.name =“黄河大虾”;
- e2.name = “白发馍女”;
- System.out.println(e1.name);
如上代码的输出结果为:白发馍女。因为e1与e2存储的地址相同,也就意味着e1与e2指向了同一个对象,那么对该对象的修改,将会影响所有对该对象的引用。
1.3.5. null和NullPointerException
对于引用类型变量,除了上面的两种赋值方式之外,还可以对其赋值为null。null的含义为“空”,表示还没有指向任何对象。例如:
- Emp emp = null; //引用emp中的值为null,没有指向任何对象;
- emp = new Emp(); //引用emp指向了一个Emp对象;
需要注意:当一个引用的值为null的时候,如果通过引用访问对象成员变量或者调用方法是不和逻辑的(因其没有指向某对象,自然不会有属性和方法)。此时,会产生NullPointerException(空指针异常)。异常的详细概念后面详细讲。请看下面的代码,将就产生NullPointerException:
- JFrame frame = null;
- frame.setSize(200,300);