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面向对象基础

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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
类 / classclass Person { }
小明实例 / mingPerson ming = new Person()
小红实例 / hongPerson hong = new Person()
小军实例 / junPerson jun = new Person()

同样的,“书”也是一种抽象的概念,所以它是类,而《Java核心技术》、《Java编程思想》、《Java学习笔记》则是实例:

现实世界计算机模型Java代码
类 / classclass Book { }
Java核心技术实例 / book1Book book1 = new Book()
Java编程思想实例 / book2Book book2 = new Book()
Java学习笔记实例 / book3Book book3 = new Book()

class和instance

所以,只要理解了class和instance的概念,基本上就明白了什么是面向对象编程。

class是一种对象模版,它定义了如何创建实例,因此,class本身就是一种数据类型:

class

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:

instances

定义class

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。

我们再看另一个Book类的定义:

class Book {
    public String name;
    public String author;
    public String isbn;
    public double price;
}

请指出Book类的各个字段。

创建实例

定义了class,只是定义了对象模版,而要根据对象模版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。

注意区分Person ming是定义Person类型的变量ming,而new Person()是创建Person实例。

有了指向这个实例的变量,我们就可以通过这个变量来操作实例。访问实例变量可以用变量.字段,例如:

ming.name = "Xiao Ming"; // 对字段name赋值
ming.age = 12; // 对字段age赋值
System.out.println(ming.name); // 访问字段name

Person hong = new Person();
hong.name = "Xiao Hong";
hong.age = 15;

上述两个变量分别指向两个不同的实例,它们在内存中的结构如下:

            ┌──────────────────┐
ming ──────>│Person instance   │
            ├──────────────────┤
            │name = "Xiao Ming"│
            │age = 12          │
            └──────────────────┘
            ┌──────────────────┐
hong ──────>│Person instance   │
            ├──────────────────┤
            │name = "Xiao Hong"│
            │age = 15          │
            └──────────────────┘

两个instance拥有class定义的nameage字段,且各自都有一份独立的数据,互不干扰。

练习

请定义一个City类,该class具有如下字段:

  • name: 名称,String类型
  • latitude: 纬度,double类型
  • longitude: 经度,double类型

实例化几个City并赋值,然后打印。

// City.java
----
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        City bj = new City();
        bj.name = "Beijing";
        bj.latitude = 39.903;
        bj.longitude = 116.401;
        System.out.println(bj.name);
        System.out.println("location: " + bj.latitude + ", " + bj.longitude);
    }
}

class City {
    ???
}

小结

在OOP中,classinstance是“模版”和“实例”的关系;

定义class就是定义了一种数据类型,对应的instance是这种数据类型的实例;

class定义的field,在每个instance都会拥有各自的field,且互不干扰;

通过new操作符创建新的instance,然后用变量指向它,即可通过变量来引用这个instance

访问实例字段的方法是变量名.字段名

指向instance的变量都是引用变量。


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