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类和对象

【本章内容】1. 对象的概念2. 类的概念3. 构造方法4. 方法的重载
【能力目标】1. 能够定义类，能够实例化对象2. 能够理解构造用于初始化属性3. 能够定义和使用包4. 了解Java常用系统包

用现有的技术解决这个问题：

（1）使用单独变量解决

（2）使用数组解决

缺点：

（1）不利于数据的管理

（2）效率低下

在面向对象编程中，类是组成程序的基本单位，程序功能的实现是通过对象自身和对象之间的交互来完成的。在Java中要先定义类，通过实例类来创建对象。类是对象的模板，用来定义对象的属性和方法。从本章开始，我们将进入面向对象程序设计的世界。

1.什么是对象

面向对象程序设计（Object Oriented Programming，OOP）是一种基于对象概念的软件开发方法，是目前软件开发的主流方法。

那么什么是对象呢？在面向对象的世界中认为万事万物皆对象。也就是说能看得见，摸得着的任何物品都是对象。例如猫、狗、鸭子等。在面向对象的世界中认识对象是从两个方面进行的，一是对象有什么状态、二是对象有什么行为。对象的状态是指对象本身固有的属性。例如猫有年龄、体重、毛色。对象的行为是指对象具有哪些功能。例如猫有捉老鼠、上树、跳跃等行为。

总而言之对象是具体的

2.什么是类

类是具有相同的状态和相同的行为的一组对象的集合。例如有身高，有体重，有姓名，有学号的状态，有听课，有做作业的行为的所有对象可以归纳为同一类，即学生类。日常生活中我们经常不知觉的进行分类，如：坏人、英雄，数据类型。

在编程的世界中，用属性表示对象的状态，用方法表示对象的行为。要创建对象必须先定义类，通过类可以实例化出对象。类是对象的模板，对象是类的具体实例。属性也称为类的成员变量，方法也称为类的成员方法。

而类是抽象的

3.定义类

Java是一种纯粹的面向对象的语言，每一个程序至少包含一个类，所有的数据（属性）和操作（行为）都封装到类中。类要先声明再使用。

类的声明形式如下

class 类名{成员变量声明;//即属性成员方法声明;//即行为}

说明：

类的声明包括类首和类主体两部分。

类首确定类名，其中class是声明类的关键字，类名首字母大写。
类主体包括成员变量和成员方法。

例如：声明一个学生类，命名为Student，类中包含学生姓名属性和成绩属性，包含自我介绍的方法。为了描述这个类的构成，给出下面的类图。

根据类图，将Student类定义如下：

public class Student {String name;  //定义姓名属性  int score;    //定义成绩属性/**  * 自我介绍方法     */public void introduce(){System.out.println("大家好，我叫"+name+",我的成绩是"+score);   }
}

说明

定义了类Student，定义一个类可以理解为定义了一个新的数据类型。
在Student类中定义了name属性和score属性和introduce方法。

4.定义对象

定义类以后可以创建类的对象，对象的创建分为两步，第一是对象的声明，第二是对象的实例化。

对象的声明如下

类名对象名;

对象的实例化如下：

对象名 = new 类名(参数列表);

也可以将对象的声明和对象的实例化写在一起，如下：

类名对象名 = new 类名(参数列表);

说明

使用new运算符实例化对象
实例化对象就是为对象的属性分配内存。

代码演示对象声明与对象实例化

Student stu;  //对象声明
stu =new Student();//对象实例化
//或
Student stu=new Student();  //对象的声明和实例化

说明：

Student stu表示定义Student类的对象stu，其实就是定义一个Student类型的变量stu，通常基本类型定义的叫变量，引用类型定义的叫对象，除了基本类型以外的都是引用类型。
stu =new Student()表示对stu对象实例化，即为stu对象的name属性和score属性分配内存。

5. 使用对象

对象创建后，这个对象就拥有所属类的变量和方法，对象就可以调用变量和方法。调用属性和方法使用成员运算符“.”。

Student stu = null;
stu =new Student();
stu.name = "林冲";  //stu对象调用name属性，为name属性赋值
stu.score=86;    //stu对象调用score属性，为score属性赋值
stu.introduce();   //stu对象调用introduce()方法

任务1：李冲和鲁智深自我介绍
定义学生类，包含name属性和score属性和introduce方法，在introduce方法中实现自我介绍。

代码示例

public class Student {String name; //定义姓名属性   int score;    //定义成绩属性//自我介绍方法public void introduce(){System.out.println("大家好，我叫"+name+",我的成绩是"+score);   }   public static void main(String[] args) {Student stu1 = null;stu1 = new Student();stu1.name = "林冲";stu1.score= 86;stu1.introduce();Student stu2 = null;stu2 = new Student();stu2.name = "鲁智深";stu2.score=90;stu2.introduce();}
}

运行结果

大家好，我叫林冲,我的成绩是86

大家好，我叫鲁智深,我的成绩是90

带你分析代码：

java把内存分成多个区域，其中包括堆和栈，对象的声明被分配在栈内存中，对象的实例化（new）被分配在堆内存中。对象的实例化其实就是为对象的属性分配内存。本例中实例化stu1时就是在为stu1的name属性和score属性分配内存。可以理解为new就是在分配内存。
Student stu1 = null;表示声明一个Student类型的对象stu1，此时java会在内存栈区分配一个存储单元给对象stu1，本例中将内存单元为0xFF02的单元分配给stu1对象。
stu1 =new Student();表示为stu1对象实例化，此时java会在内存的堆区为stu1的属性name和score分配内存。本例中将内存单元为0xAA01和0xAA02分别分配给stu1的name属性和score属性。并将分配内存的首地址编号0xAA01赋给对象stu1的存储单元，即stu1指向到0xAA01地址。
stu1.name = "林冲";是将字符串"林冲"赋值给stu1的name属性。
stu1.score=86;是将整数86赋值给stu1的score属性。
stu1.introduce();让stu1对象调用introduce方法，在方法内部读取了stu1的name属性和score属性的值并打印到控制台。
stu2的定义和使用同上

练习：声明Person类，属性：name,age,high,行为：睡觉，自我介绍

有10个人，创建对象的方式表示10个人的信息，调用10个人行为。

任务2：探索空指针异常NullPointerException
异常是指程序编写时或者运行时发生的错误。空指针是常见的错误，下面的例子研究空指针产生的原因。

代码示例

public class Student {String name; //定义姓名属性   int score;    //定义成绩属性  /*** 自我介绍方法*/public void introduce(){System.out.println("大家好，我叫"+name+",我的成绩是"+score);   }public static void main(String[] args) {Student stu1 = null;stu1.name = "林冲";stu1.score=86;stu1.introduce();}
}

运行结果

Exception in thread "main" java.lang.NullPointerException at com.myblog.biz.Student.main(Student.java:15)

带你分析代码

Student stu1 = null;表示声明一个Student类型的对象stu1，此时java会在内存栈区分配一个存储单元给对象stu1，本例中将内存单元为0xFF02的单元分配给stu1对象。

注意：此时还没有实例化对象stu1（没有new），因此stu1对象的name属性和score属性还没有分配内存。此时对象stu1所在的内存单元0xff02地址中的值是默认值null，null表示空指针，即stu1没有指向到堆内存中。

stu1.name = "林冲";表示将字符串"林冲"赋值给stu1指向堆中的内存单元，但由于stu1是空指针，因此无法将"林冲"赋值给stu1的name属性，java虚拟机抛出空指针异常。
造成空指针的原因就是对象没有实例化，即对象没有new。

6. 方法重载overload

在一个类中，多个方法具有相同的方法名称，但却具有不同的参数列表，与返回值无关，称作方法重载。程序运行时，根据参数列表匹配原则决定执行那个方法。参数匹配是指参数个数，参数类型，参数顺序一致。重载表现为同一个类中的方法的多态性。

以下是正确的方法重载

public double area(double a);

public double area(int a,double b)

public double area(double a,int b)

以下是不正确的方法重载

public int calc(int a,int b)

public void calc(int x,int y)

因为两个方法虽然返回值类型和参数名称不同，但参数个数、类型和顺序完全相同，也就是说参数列表相同。

通过方法重载，采用统一的方法名称可以执行不同的方法体。例如，计算圆形、三角形、长方形的面积时，可以定义具有以下方法的重载。

public double area(double r)

public double area(double a,double b,double c)

public double area(double a,double b)

如果不使用方法重载，需要定义3个不同的方法名，调用时不方便。

7. 方法可变参数

在Java程序设计中，当遇到不确定数量的方法参数时，可以使用数组作为方法的参数。在Java5中，允许定义可变参数。定义方法时，在最后一个形参的类型后增加三点（…），则表明该形参可以接受多个参数值，多个参数值被当做数组传入。

任务7：方法可变参数

public class Task7 {    public static void sum(String name, int... scores) {        int sum = 0;    System.out.println(name+"的第一门功课成绩是："+scores[0]);        for (int i = 0; i < scores.length; i++) {sum += scores[i];}System.out.println(name + "的总成绩是：" + sum);}   public static void main(String[] args) {        sum("宋江", 90, 70, 88, 98);      int[] scores = { 80, 60, 69, 66, 77 };      sum("阎惜娇", scores); }
}

8. 构造方法与对象初始化

Student stu1 = null;  声明stu1对象
stu1 = new Student();  实例化stu1对象
stu1.name = "林冲";   为stu1的name属性赋值
stu1.score=86;     为stu1的score属性赋值

上面的代码将stu1的实例化和为属性赋值是分开写的，能不能在实例化stu1的同时就为stu1的name属性和score属性初始化呢？答案是可以的，这就需要使用构造函数。

类中有一种特殊的成员方法，其方法名与类名相同，没有返回值类型，也不写void，这个成员方法叫构造方法，也叫构造函数。

构造方法的作用是为对象的属性初始化。构造方法不允许使用对象调用，只能是在用new运算符实例化对象时自动调用。如果没有声明构造方法，系统会为类生成一个无参数的默认构造方法。默认构造函数为类的属性初始化为默认值，整型默认值为0，浮点型默认值为0.0，布尔型默认值是false，字符型默认值是'\u0000'，引用类型默认值为null。如果自定义了构造方法，系统默认的构造方法就不存在了。一个类可以声明多个构造方法,但各构造方法的参数不允许相同，在使用new运算符实例化对象时，根据参数匹配原则调用相应的构造方法。

可见构造方法与其它成员方法不同之处是：

作用不同：构造方法仅用于实例化对象，对成员变量进行初始化，成员方法用于对成员变量进行多种操作。
调用方式不同：构造方法只能通过new运算符调用，成员方法可以通过对象调用。

任务3：通过构造方法为属性初始化
将Student类重构，定义两个构造方法初始化对象的属性。

代码示例

public class Student {  String name; //定义姓名属性   int score;    //定义成绩属性  public Student(String name){this.name = name;}public Student(String name,int score){      this.name =name;        this.score = score;}/*** 自我介绍方法     */public void introduce(){System.out.println("大家好，我叫"+name+",我的成绩是"+score);}public static void main(String[] args) {Student stu1 = new Student("林冲");stu1.introduce(); Student stu2 = new Student("鲁智深",90);stu2.introduce();   }
}

带你分析代码

Student类中定义了两个构造方法public Student(String name)和public Student(String name,int score)。
Student stu1 = new Student("林冲");代码在使用new运算符创建对象，由于实际参数是一个String类型的数据"林冲"，因此在实例化时会调用有一个String类型参数的构造方法，即public Student(String name)，并且将实际参数"林冲"赋值给形式参数name。
构造函数中的this.name = name;中的this是java中的关键字，指当前正在运行的对象，本例中实例化的对象是stu1，因此this指代stu1对象。即将"林冲"赋值给了stu1的name属性。
Student stu2 = new Student("鲁智深",90) ;代码在使用new运算符创建对象，由于实际参数有两个，第一个是String类型的"鲁智深"，另一个是int类型的90，因此new运算符会调用有两个参数的构造函数，第一个参数是String类型，第二个参数是int类型。并将实际参数"鲁智深"赋值给形式参数name，实际参数90赋值给形式参数score。

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2.什么是类

3.定义类

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5. 使用对象

6. 方法重载overload

7. 方法可变参数

8. 构造方法与对象初始化

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