Java学习(4):类(class)

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Java是面向对象的程序设计语言,类是面向对象的重要内容,我们可以把类当成一种自定义数据类型,可以使用类来定义变量,这种类型的变量统称为引用变量。也就是说,所有类是引用数据类型。

定义类

面向对象的程式设计过程有两个概念:类(class)和对象(object,也被称为实例,instance),类是对象的抽象。
Java语言里定义类的简单语法如下:

public class Person
{
    //下面定义了两个Field
    public String name;
    public int age;
    //下面定义了一个say方法
    public void say(String content)
    {
        System.out.println(content);
    }
}

修饰符可以是public、final、abstract,或者完全省略这三个修饰符,类名只要是一个合法的标识符即可,但这仅仅满足的是Java的语法要求。
对一个类定义而言,可以包含三种最常见的成员:构造器、Field和方法,三种成员都可以定义零个或多个,如果三种成员都只定义零个,就是定义了一个空类,这没有太大的实际意义。
类里各成员之间的定义顺序没有任何影响,各成员之间可以相互调用,但需要指出的是,static修饰的成员不能访问没有static修饰的成员。
static是一个特殊的关键字,它可用于修饰方法、Field等成员。static修饰的成员表明它属于这个类本身,而不属于该类的单个实例,因为通常把static修饰的Field和方法也称为类Field、类方法。不使用static修饰的普通方法、Field则属于该类的单个实例,而不属于该类。因为通常把不使用static修饰的Field和方法也称为实例Field、实例方法。
static的真正作用就是用于区分Field、方法、内部类、初始化块(本书后面会介绍后两种成员)这四种成员到底属于类本身还是属于实例。在类中定义的成员,有static修饰的成员属于类本身,没有static修饰的成员属于该类的实例。
上面的Person类代码里没有定义构造器,系统将为它提供一个默认的构造器,系统提供的构造器总是没有参数的。

对象的产生和使用

创建对象的根本途径是构造器,通过new关键字来调用某个类的构造器即可创建这个类的实例,如下:

public class PersonTest {
    public static void main(String[] args)
    {
        //定义p变量的同时并为p变量赋值
        Person p=new Person();
        //调用p的name Field,直接为该Field赋值
        p.name="ffzs";
        p.age=10;
        //把p值赋值给p2
        Person p2=p;
        // 调用p的say方法,声明say方法时定义了一个形参
        //调用该方法必须为形参指定一个值
        p2.say(p2.name);
        // 直接输出p的name Field的值,将输出 李刚
        System.out.println(p2.age);
    }
}

static修饰的方法和Field,既可通过类来调用,也可通过实例来调用;没有使用static修饰的普通方法和Field,只可通过实例来调用。
上面代码中通过Person实例调用了say方法,调用方法时必须为方法的形参赋值。因此在这行代码中调用Person对象的say方法时,必须为say方法传入一个字符串作为形参的参数值,这个字符串将被给content参数。
类也是一种引用数据类型,因此程序中定义的Person类型的变量实际上是一个引用,它被存放在栈内存里,指向实际的Person对象;而真正的Person对象则存放在堆(heap)内存中。
堆内存里的对象可以有多个引用,即多个引用变量指向同一个对象,如上面代码p变量赋值给p2变量。

对象的this引用

Java提供了一个this关键字,this关键字总是指向调用该方法的对象。根据this出现位置的不同, this作为对象的默认引用有两种情形:

  • 构造器中引用该构造器正在初始化的对象;
  • 在方法中引用调用该方法的对象。

this关键字最大的作用就是让类中一个方法,访问该类里的另一个方法或Field。
如下面的代码:

public class Dog
{
    //定义一个jump方法
    public void jump()
    {
        System.out.println("正在执行jump方法");
    }
    //定义一个run方法,run方法需要借助jump方法
    public void run()
    {
        //使用this引用调用run()方法的对象      
        this.jump();
        System.out.println("正在执行run方法");
    }
}

Java允许对象的一个成员直接调用另一个成员,可以省略this前缀。也就是说,将上面的run方法改为如下形式也完全正确。

public void run()
{
    jump();
    System.out.println("正在执行run方法");
}

对于static修饰的方法而言,则可以使用类来直接调用该方法,如果在static修饰的方法中使用this关键字,则这个关键字就无法指向合适的对象。所以,static修饰的方法中不能使用this引用。由于static修饰的方法不能使用this引用,所以static修饰的方法不能访问不使用static修饰的普通成员,因此Java语法规定:静态成员不能直接访问非静态成员。
读者牢记一点:Java编程时不要使用对象去调用static修饰的Field、方法,而是应该使用类去调用static修饰的Field、方法!如果在其他Java代码中看到对象调用static修饰的Field、方法的情形,完全可以把这种用法当成假象,将其替换成用类来调用static修饰的Field、方法的代码。
与普通方法类似的是,大部分时候,在构造器中访问其他Field和方法时都可以省略this前缀,但如果构造器中有一个与Field同名的局部变量,又必须在构造器中访问这个被覆盖的Field,则必须使用this前缀, 如下:


public class ThisInConstructor
{
    //定义一个名为foo的Field
    public int foo;
    public ThisInConstructor()
    {
          //在构造器里定义一个foo变量
          int foo=0;
          //使用this代表此构造器进行初始化的对象
          //下面的代码将会把刚创建对象的foo Field设置为6
	  this.foo=6;    
    }
    public static void main(String[] args)
    {
          //所有使用ThisInConstructor创建的对象的foo Field
          //都将被设为6,所以下面代码将输出6
          System.out.println(new ThisInConstructor().foo);
    }
}

当this作为对象的默认引用使用时,程序可以像访问普通引用变量一样来访问这个this引用,甚至可以把this当成普通方法的返回值,如下:

public class ReturnThis
{
    public int age;
    public ReturnThis grow()
    {
         age++;
         //return this,返回调用该方法的对象
	return this;    
    }
    public static void main(String[] args)
    {
         ReturnThis rt=new ReturnThis();
         //可以连续调用同一个方法
         rt.grow().grow().grow();
         System.out.println("rt的age Field值是:" + rt.age);
         }
}

从上面程序中可以看出,如果在某个方法中把this作为返回值,则可以多次连续调用同一个方法,从而使得代码更加简洁。但是,这种把this作为返回值的方法可能造成实际意义的模糊,例如上面的grow方法,用于表示对象的生长,即age Field的值加1,实际上不应该有返回值。