面向对象程序设计的基本概念

缺乏、安全感 2023-02-21 12:26 9阅读 0赞

原文链接：[面向对象设计—类和对象\*\*][Link 1]

## 1. 面向对象程序设计的基本概念 ##

Java是一种面向对象的编程语言。面向对象编程，英文是Object-Oriented Programming，简称OOP。

### **那什么是面向对象编程？** ###

面向对象其实是现实世界模型的自然延伸。可以将现实世界中的任何实体都看做是对象，对象之间通过消息相互作用。另外，现实世界中的任何实体都可归属于某类事物，任何对象都是某一类事物的实例。如果说传统的过程式编程语言是以过程为中心、以算法为驱动的话，面向对象的编程语言则是以对象为中心、以消息为驱动。用公式表示，过程式编程语言为：程序=算法+数据，面向对象编程语言为：程序=对象+消息。

所有的面向对象编程语言都支持3个概念，即**封装、多态性和继承**。现实世界中的对象均有属性和行为，映射到计算机程序上，属性则表示对象的数据，行为表示对象的方法（其作用是处理数据或同外界交互）。

所谓封装，就是用一个自主式框架把对象的数据和方法连在一起形成一个整体。可以说，对象是支持封装的手段，是封装的基本单位。类描述了一组有相同特性（属性）和相同行为（方法）的对象。在程序中，类实际上就是数据类型，例如整数、小数等。整数也有一组特性和行为。面向过程的语言与面向对象的语言的区别就在于，面向过程的语言不允许程序员自己定义数据类型，而只能使用程序中内置的数据类型。而为了模拟真实世界，为了更好地解决问题，我们往往需要创建解决问题所必需的数据类型。

接下来我们讨论以下几个词的具体概念：

*  对象
 *  类
 *  封装性
 *  继承性
 *  多态性

## 2. 类与对象 ##

#### 对象 ####

现在举个例子，比如现在由一辆汽车，汽车的外观是红色，并由发动机、方向盘、轮胎等组成，并且汽车可以行驶在马路上。如果将汽车搬到Java语言中，汽车就是一个对象，外观、发动机、方向盘、轮胎都属于汽车对象的属性，行驶的动作就是汽车对象的方法。

综上所述，对象的特征分为**静态特征**和**动态特征**两种。静态特征指对象的外观、性质、属性等，动态特征指对象具有的功能、行为等。

人们将对象的静态特征抽象为属性，用数据来描述，在Java语言中称之为变量；人们将对象的动态特征抽象为行为，用一组代码来表示，完成对数据的操作，在Java语言中称之为方法。一个对象由一组属性和一组对属性进行操作的方法构成。

#### 类 ####

将具有相同属性及相同行为的一组对象称为类。广义地讲，具有共同性质的事物的集合就称为类。比如我们现实世界中汽车就属于一个类。那么具体的某一辆汽车属于汽车对象。

#### 类的声明与创建 ####

##### 类声明 #####

语法：

class 类名称
    { 
    //类的成员变量
    //类的方法
    }

**实例：**

// 声明车类
    class Car{ 
        // 成员变量
        String color;
        
        // 类变量
        public static int count = 0;
        
        // 类方法
        public void drive(){ 
            // 局部变量
            int speed = 10;
            System.out.println("驾驶");
        }
        
    }

一个类可以包含以下类型变量：

*  **局部变量**：在方法、构造方法或者语句块中定义的变量被称为局部变量。变量声明和初始化都是在方法中，方法结束后，变量就会自动销毁。
 *  **成员变量**：成员变量是定义在类中，方法体之外的变量。这种变量在创建对象的时候实例化。成员变量可以被类中方法、构造方法和特定类的语句块访问。
 *  **类变量**：类变量也声明在类中，方法体之外，但必须声明为 static 类型。

##### 构造方法 #####

每个类都有构造方法。如果没有显式地为类定义构造方法，Java 编译器将会为该类提供一个默认构造方法。

在创建一个对象的时候，至少要调用一个构造方法。构造方法的名称必须与类同名，一个类可以有多个构造方法。

**实例：**

// 声明车类
    class Car{ 
        // 成员变量
        String color;
        
        //默认构造方法
        public Car(){ }
        
        public Car(String color){ 
        	this.color = color;
        }
        
        // 类方法
        public void drive(){ 
            System.out.println("驾驶");
        }
        
    }

##### 创建对象 #####

对象是根据类创建的。在Java中，使用关键字 new 来创建一个新的对象。创建对象需要以下三步：

*  **声明**：声明一个对象，包括对象名称和对象类型。
 *  **实例化**：使用关键字 new 来创建一个对象。
 *  **初始化**：使用 new 创建对象时，会调用构造方法初始化对象。

**实例：**

// 声明车类
    public class Car{ 
        // 成员变量
        String color;
        
        //默认构造方法
        public Car(){ 
            System.out.println("默认构造方法被调用");
        }
        
        // 类方法
        public void drive(){ 
            System.out.println("驾驶");
        }
        
        public static void main(String[] args){ 
            // 创建对象并使用 , 实例化的时候会调用对应的构造方法
            Car car = new Car();
            car.color = "红色";
            car.drive();
        }
    }

##### 对象使用 #####

如果要访问对象里的某个成员变量或方法，可以通过下面的语法来实现。

*  访问属性：对象名称.属性名
 *  访问方法：对象名称.方法名()

##### 对象比较 #####

有两种方式可用于对象间的比较，即“= =”运算符与equals()方法。“= =”运算符用于比较两个对象的内存地址值是否相等，equals()方法用于比较两个对象的内容是否一致。

// 声明车类
    public class Car{ 
        // 成员变量
        String color;
        
        //默认构造方法
        public Car(){ 
            System.out.println("默认构造方法被调用");
        }
        
        // 类方法
        public void drive(){ 
            System.out.println("驾驶");
        }
        
        public static void main(String[] args){ 
            Car car1 = new Car();
            Car car2 = new Car();
            Car car3 = car1;
            
            System.out.println(car1 == car3);
            System.out.println(car1.equals(car2));
        }
    }

##### 对象数组 #####

在前面已介绍过如何以数组来保存基本数据类型的变量。相同的，对象也可以用数组来存放，可通过下面两个步骤来实现。  
（1） 声明类类型的数组变量，并用new分配内存空间给数组。  
（2） 用new产生新的对象，并分配内存空间给它。

// 建立Car的数组
    Car[] car = new Car[3]; // 声明Car数组并分配内存空间
    
    // 将对象指向数组对应位置
    car[0] = new Car();
    car[1] = new Car();
    car[2] = new Car();

#### 方法 ####

###### 方法定义 ######

所有的方法均在类中声明。定义方法的一般形式如下。

修饰符 返回类型 方法名(参数列表) { 
    	//方法主体
        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：

// 声明车类
    public class Car{ 
        // 成员变量
        String color;
        
        //默认构造方法
        public Car(){ 
            System.out.println("默认构造方法被调用");
        }
        
        /** * 车辆发电不需要外部操作，自己内部就可以进行 */
        private void generateElectricity(){ 
            System.out.println("自动发电");
        }
        
        // 类方法
        public void drive(){ 
            System.out.println("驾驶");
            // 车辆启动行驶过程中就会发电
            generateElectricity();
        }
    
    }

###### 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，可以省略`this`。例如：

// 声明车类
    public class Car{ 
        // 成员变量
        String color;
        
        //默认构造方法
        public Car(String color){ 
            this.color = color;
        }
        
        private void generateElectricity(){ 
            System.out.println("自动发电");
        }
        
        // 类方法
        public void drive(){ 
            System.out.println("驾驶");
            // 车辆启动行驶过程中就会发电
            this.generateElectricity();
        }
    }

###### 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：

// 声明车类
    public class Car{ 
        
        /** * 车辆发电不需要外部操作，自己内部就可以进行 * @param gasoline 汽油 */
        private void generateElectricity(String gasoline){ 
            System.out.println("自动发电");
        }
        
        // 类方法
        public void drive(){ 
            System.out.println("驾驶");
            // 车辆启动行驶过程中就会发电
            this.generateElectricity("汽油");
        }
    }

generateElectricity带有一个参数gasoline，调用的时候也需要传递一个参数，如果发电还需要汽油的数量，那么可以这么写：

// 声明车类
    public class Car{ 
        
        /** * 车辆发电不需要外部操作，自己内部就可以进行 * @param gasoline 汽油 * @param count 油量 */
        private void generateElectricity(String gasoline,int count){ 
            System.out.println("自动发电");
        }
        
        // 类方法
        public void drive(){ 
            System.out.println("驾驶");
            // 车辆启动行驶过程中就会发电
            this.generateElectricity("汽油",10);
        }
    }

###### 可变参数 ######

可变参数用`类型...`定义，可变参数相当于数组类型：

public class Car{ 
        String[] addrArray;
        
        // 汽车导航，需要多个地址
        private void navigation(String... addr){ 
            System.out.println("导航");
            this.addrArray = addr;
        }
        
    }

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[Link 1]: http://www.coder306.cn/?page_id=354
[Java]: https://link.zhihu.com/?target=https://ke.qq.com/course/2737407?taid=9758427692254463&tuin=42cee513
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