类和对象
面向对象概述
面向对象的基本概念
- 对象（Object）
- 定义：对象是现实世界中实体的抽象，具有状态（属性）和行为（方法）。
- 特点：
- 状态：描述对象的静态特征（如汽车的品牌、颜色）。
- 行为：描述对象的动态特征（如汽车的启动、加速）。
示例：
// 定义一个汽车对象
Car myCar = new Car();
myCar.brand = "Toyota"; // 状态
myCar.start(); // 行为
- 类（Class）
- 定义：类是对象的模板，描述一类对象的共同特征和行为。
- 关系：类是抽象，对象是类的实例。
示例：
// 定义汽车类
public class Car {
// 状态（成员变量）
String brand;
int speed;
// 行为（方法）
void start() {
System.out.println("Car is starting...");
}
}
- 消息传递
- 定义：对象之间通过方法调用进行交互，包含接收对象、方法名和参数。
示例：
class Calculator {
int add(int a, int b) {
return a + b;
}
}
public class Main {
public static void main(String[] args) {
Calculator cal = new Calculator();
int result = cal.add(3, 5); // 消息传递：调用add方法
System.out.println("结果：" + result); // 输出：8
}
}
面向对象的基本特征
- 封装（Encapsulation）
- 核心思想：隐藏内部细节，通过公共接口访问数据。
- 实现方式：
- 使用 private 保护成员变量。
- 通过 public 的 getter 和 setter 方法操作数据。
示例：
class BankAccount {
private double balance;
public void deposit(double amount) {
if (amount > 0) {
balance += amount;
System.out.println("存款成功，余额：" + balance);
}
}
public void withdraw(double amount) {
if (amount > 0 && amount <= balance) {
balance -= amount;
System.out.println("取款成功，余额：" + balance);
}
}
}
- 继承（Inheritance）
- 核心思想：子类继承父类的属性和方法，实现代码复用。
- 语法：使用 extends 关键字。
示例：
class Animal {
String name;
void eat() {
System.out.println(name + "在吃东西");
}
}
class Dog extends Animal {
void bark() {
System.out.println(name + "汪汪叫");
}
}
// 使用继承类
public class Main {
public static void main(String[] args) {
Dog myDog = new Dog();
myDog.name = "多多";
myDog.eat(); // 调用父类方法
myDog.bark(); // 调用子类特有方法
}
}
- 多态（Polymorphism）
- 核心思想：同一方法在不同场景下有不同实现。
- 实现方式：
- 方法重载：同一类中同名方法参数不同。
- 方法覆盖：子类重写父类方法。
示例：
// 方法重载
class MathUtils {
int add(int a, int b) {
return a + b; }
double add(double a, double b) {
return a + b; }
}
// 方法覆盖
class Animal {
String name;
void eat() {
System.out.println(name + "在吃东西");
}
}
class Cat extends Animal {
@Override
void eat() {
System.out.println("猫吃鱼");
}
}
面向对象编程（OOP）的优势
易维护： 封装和继承使得代码结构更加清晰，各个模块之间的耦合度降低，当需要修改某个功能时，只需要修改相关的类和方法，而不会影响到其他部分的代码。
可重用： 通过继承和组合，可以复用已有的类和方法，减少代码的重复编写，提高开发效率。
可扩展： 多态性使得代码具有良好的扩展性，当需要添加新的功能或类型时，只需要创建新的子类并实现相应的方法即可，而不需要修改现有的代码。
类的定义与对象操作
类的定义
类声明：
[访问修饰符] [修饰符] class 类名 [extends 父类名] [implements 接口名列表] {
// 类体
}
类声明包含访问修饰符（如 public 或缺省）、类名、继承信息（使用 extends 关键字）和实现接口信息（使用 implements 关键字）。如果没有指定继承的类，默认继承自 Object 类。例如以下代码示例：
// 公共类，可被其他包中的类访问
public class MyClass {
// 类体
}
// 缺省访问修饰符，只能在同一个包中访问
class AnotherClass {
// 类体
}
// 继承自 MyClass 类
class SubClass extends MyClass {
// 类体
}
类体的定义：
类体包含构造方法、成员变量和成员方法。
成员变量：
成员变量也称为属性，用于存储类或对象的状态信息。
语法：[访问修饰符] [修饰符] 数据类型 变量名 [= 初始值];
说明：
- 访问修饰符：如 public、private、protected 或默认（无修饰符），用于控制成员变量的访问权限。
- 修饰符：例如 static（静态变量，属于类而不是对象）、final（常量，值不可变）等。
- 数据类型：可以是基本数据类型（如 int、double 等）或引用数据类型（如 String、自定义类等）。
- 初始值：可选，用于在声明变量时为其赋初始值。
构造方法：
构造方法用于创建类的对象，并对对象的成员变量进行初始化。
语法：
[访问修饰符] 类名(参数列表) {
// 构造方法体
}
说明：
- 访问修饰符：控制构造方法的访问权限。
- 类名：构造方法的名称必须与类名相同。
- 参数列表：可以包含零个或多个参数，用于接收创建对象时传递的值。
- this 关键字：用于引用当前对象，在构造方法中可用于区分成员变量和局部变量。
成员方法：
成员方法用于定义类的行为，实现特定的功能。
语法：
[访问修饰符] [修饰符] 返回值类型 方法名(参数列表) {
// 方法体
[return 返回值;]
}
说明：
- 访问修饰符：控制方法的访问权限。
- 修饰符：如 static（静态方法，属于类而不是对象）、final（最终方法，不能被重写）等。
- 返回值类型：指定方法返回值的数据类型，如果方法不返回任何值，则使用 void。
- 方法名：遵循 Java 命名规范，通常采用小驼峰命名法。
- 参数列表：可以包含零个或多个参数，用于接收调用方法时传递的值。
- return 语句：用于从方法中返回一个值，返回值的类型必须与方法声明的返回值类型一致。
以下是一个 Car 类的类声明以及类体定义的代码示例：
public class Car {
private String brand;
private int wheels;
public Car(String brand, int wheels) {
this.brand = brand;
this.wheels = wheels;
}
// 成员方法，无返回值，打印汽车信息
public void displayInfo() {
System.out.println("Brand: " + brand + ", Wheels: " + wheels);
}
// 成员方法，有返回值，返回轮子数量
public int getWheels() {
return wheels;
}
}
对象的创建与使用
对象创建：
对象创建有两种格式，以上面的 Car 类为例：
- 先声明对象的引用，然后使用 new 关键字实例化对象。
Car car;
car = new Car();
- 声明对象的引用的同时使用 new 关键字实例化对象。（推荐这种格式）
Car car = new Car();
访问成员：
使用点号运算符（.）访问类的成员变量和调用成员方法。以下是一个对象 rectangle 访问 Rectangle 类中成员变量以及调用成员方法的代码示例：
class Rectangle {
double length;
double width;
public double getArea() {
return length * width;
}
public static void main(String[] args) {
Rectangle rectangle = new Rectangle();
rectangle.length = 5;// 通过（ .成员变量 ）来定义成员变量
rectangle.width = 3;
double area = rectangle.getArea();// 通过（ .成员方法 ）来访问成员方法
System.out.println("矩形的长是：" + rectangle.