Java 物件和類別


Java作為一種物件導向語言。支援以下基本概念：

  •                 多型態

  •                 繼承

  •                 包裝

  •                 抽象

  •                 類別

  •                 物件

  •                 實例

  •                 方法

  •                 重載

本節我們將重點放在物件和類別的概念上。

  • 物件：物件是類別的一個實例（物件不是找個女朋友），有狀態和行為。例如，一隻狗是一個對象，它的狀態有：顏色、名字、品種；行為有：搖尾巴、叫、吃等。

  • 類別：類別是一個模板，它描述一類物件的行為和狀態。

下圖中男孩女孩為類，而特定的每個人為類別的物件：

object-class.jpg

        Java中的物件


現在讓我們深入了解什麼是物件。看看周圍真實的世界，會發現身邊有很多對象，車，狗，人等等。所有這些物件都有自己的狀態和行為。

拿一隻狗來舉例，它的狀態有：名字、品種、顏色，行為有：叫、搖尾巴和跑。

比較現實對象和軟體對象，它們之間十分相似。

軟體物件也有狀態和行為。軟體物件的狀態就是屬性，行為透過方法體現。

在軟體開發中，方法操作物件內部狀態的改變，物件的相互呼叫也是透過方法來完成。

Java中的類別

類別可以看成是建立Java物件的模板。

透過下面一個簡單的類別來理解下Java中類別的定義：

public class Dog{
   String breed;
   int age;
   String color;
   void barking(){
   }
   
   void hungry(){
   }
   
   void sleeping(){
   }
}

一個類別可以包含以下類型變數：

  • # #局部變數：在方法、建構方法或語句區塊中定義的變數稱為局部變數。變數宣告和初始化都是在方法中，方法結束後，變數就會自動銷毀。

  • 成員變數：成員變數是定義在類別中，方法體之外的變數。這種變數在創建物件的時候實例化。成員變數可以被類別中方法、建構方法和特定類別的語句區塊存取。

  • 類別變數：類別變數也宣告在類別中，方法體之外，但必須宣告為static型別。

一個類別可以有多個方法，在上面的範例中：barking()、hungry()和sleeping()都是Dog類別的方法。

建構方法

每個類別都有建構方法。如果沒有明確地為類別定義建構方法，Java編譯器將會為此類別提供一個預設構造方法。

在建立一個物件的時候，至少要呼叫一個建構方法。建構方法的名稱必須與類別同名，一個類別可以有多個建構方法。

下面是建構方法範例：

public class Puppy{
   public Puppy(){
   }

   public Puppy(String name){
      // 这个构造器仅有一个参数：name
   }
}

建立物件

物件是根據類別建立的。在Java中，使用關鍵字new來建立一個新的物件。建立對象需要以下三個步驟：

  • 聲明：宣告一個對象，包括物件名稱和物件類型。

  • 實例化：使用關鍵字new來建立一個物件。

  • 初始化：使用new建立物件時，會呼叫建構方法初始化物件。

下面是一個建立物件的範例：

public class Puppy{
   public Puppy(String name){
      //这个构造器仅有一个参数：name
      System.out.println("Passed Name is :" + name ); 
   }
   public static void main(String []args){
      // 下面的语句将创建一个Puppy对象
      Puppy myPuppy = new Puppy( "tommy" );
   }
}

編譯並執行上面的程序，會列印出下面的結果：

Passed Name is :tommy

存取實例變數和方法

透過已建立的物件來存取成員變數和成員方法，如下所示：

/* 实例化对象 */
ObjectReference = new Constructor();
/* 访问其中的变量 */
ObjectReference.variableName;
/* 访问类中的方法 */
ObjectReference.MethodName();

實例

下面的範例展示如何存取實例變數和呼叫成員方法：

public class Puppy{
   int puppyAge;
   public Puppy(String name){
      // 这个构造器仅有一个参数：name
      System.out.println("Passed Name is :" + name ); 
   }

   public void setAge( int age ){
       puppyAge = age;
   }

   public int getAge( ){
       System.out.println("Puppy's age is :" + puppyAge ); 
       return puppyAge;
   }

   public static void main(String []args){
      /* 创建对象 */
      Puppy myPuppy = new Puppy( "tommy" );
      /* 通过方法来设定age */
      myPuppy.setAge( 2 );
      /* 调用另一个方法获取age */
      myPuppy.getAge( );
      /*你也可以像下面这样访问成员变量 */
      System.out.println("Variable Value :" + myPuppy.puppyAge ); 
   }
}

編譯並執行上面的程序，產生以下結果：

Passed Name is :tommy
Puppy's age is :2
Variable Value :2

來源檔案宣告規則

在本節的最後部分，我們將學習原始檔案的聲明規則。當在一個原始檔中定義多個類，並且還有import語句和package語句時，要特別注意這些規則。

  •                 一個原始檔只能有一個public類別

  •                 一個原始檔案可以有多個非public類別

  •                 原始檔的名稱應該要和public類別的類別名稱保持一致。例如：原始檔中public類別的類別名稱是Employee，那麼原始檔案應該命名為Employee.java。

  •                 如果一個類別定義在某個套件中，那麼package語句應該在原始檔案的首行。

  •                 如果來源檔案包含import語句，那麼應該放在package語句和類別定義之間。如果沒有package語句，那麼import語句應該在原始檔中最前面。

  •                 import語句和package語句對來源檔案中定義的所有類別都有效。在同一來源檔案中，不能給不同的類別不同的套件聲明。

類別有若干種存取級別，且類別也分不同的類型：抽象類別和final類別等。這些將在存取控制章節中介紹。

除了上面提到的幾種類型，Java還有一些特殊的類，如：內部類別、匿名類別。

Java套件

套件主要用來對類別和介面進行分類。當開發Java程式時，可能會編寫成百上千的類，因此很有必要對類別和介面進行分類。

Import語句

在Java中，如果給予一個完整的限定名，包含套件名稱、類別名，那麼Java編譯器就可以輕鬆定位到原始程式碼或類別。 Import語句就是用來提供一個合理的路徑，讓編譯器可以找到某個類別。

例如，下面的命令列將會命令編譯器載入java_installation/java/io路徑下的所有類別

import java.io.*;

一個簡單的例子

在該範例中，我們建立兩個類別：Employee和EmployeeTest。

先打開文字編輯器，把下面的程式碼貼進去。注意將檔案儲存為Employee.java。

Employee類別有四個成員變數：name、age、designation和salary。該類別明確聲明了一個建構方法，該方法只有一個參數。 

import java.io.*;
public class Employee{
   String name;
   int age;
   String designation;
   double salary;
   // Employee 类的构造器
   public Employee(String name){
      this.name = name;
   }
   // 设置age的值
   public void empAge(int empAge){
      age =  empAge;
   }
   /* 设置designation的值*/
   public void empDesignation(String empDesig){
      designation = empDesig;
   }
   /* 设置salary的值*/
   public void empSalary(double empSalary){
      salary = empSalary;
   }
   /* 打印信息 */
   public void printEmployee(){
      System.out.println("Name:"+ name );
      System.out.println("Age:" + age );
      System.out.println("Designation:" + designation );
      System.out.println("Salary:" + salary);
   }
}

程式都是從main方法開始執行。為了能運行這個程序，必須包含main方法並且建立一個實例物件。

下面給出EmployeeTest類，該類別實例化2個Employee類別的實例，並呼叫方法設定變數的值。

將下面的程式碼保存在EmployeeTest.java檔案中。 

import java.io.*;
public class EmployeeTest{

   public static void main(String args[]){
      /* 使用构造器创建两个对象 */
      Employee empOne = new Employee("James Smith");
      Employee empTwo = new Employee("Mary Anne");

      // 调用这两个对象的成员方法
      empOne.empAge(26);
      empOne.empDesignation("Senior Software Engineer");
      empOne.empSalary(1000);
      empOne.printEmployee();

      empTwo.empAge(21);
      empTwo.empDesignation("Software Engineer");
      empTwo.empSalary(500);
      empTwo.printEmployee();
   }
}

編譯這兩個檔案並且執行EmployeeTest類，可以看到以下結果：

C :> javac Employee.java
C :> vi EmployeeTest.java
C :> javac  EmployeeTest.java
C :> java EmployeeTest
Name:James Smith
Age:26
Designation:Senior Software Engineer
Salary:1000.0
Name:Mary Anne
Age:21
Designation:Software Engineer
Salary:500.0