第一節 類和對象

1.1面向過程和面向對象

面向過程和面向對象都是對軟件分析、設計和開發的一種思想,它指導著人們以不同的方式去分析、設計和開發軟件。

早期先有面向過程思想，隨著軟件規模的擴大，問題復雜性的提高，面向過程的弊端越來越明顯的顯示出來，出現瞭面向對象思想並成為目前主流的方式。兩者都貫穿於軟件分析、設計和開發各個階段，對應面向對象就分別稱為面向對象分析（OOA）、面向對象設計（OOD）和面向對象編程（OOP）。C語言是一種典型的面向過程語言，Java是一種典型的面向對象語言。

示例1：開車和造車

面向過程思想思考問題時，我們首先思考“怎麼按步驟實現？”並將步驟對應成方法，一步一步，最終完成。 這個適合簡單任務，不需要過多協作的情況下。比如，如何開車？我們很容易就列出實現步驟：

面向過程適合簡單、不需要協作的事務，重點關註如何執行。

但是當我們思考比較復雜的設計任務時，比如“如何造車？”，就會發現列出1234這樣的步驟，是不可能的。那是因為，造車太復雜，需要很多協作才能完成。此時面向對象思想就應運而生瞭。

面向對象(Oriented-Object)思想更契合人的思維模式。我們首先思考的是“怎麼設計這個事物？” 比如思考造車，我們就會先思考“車怎麼設計？”，而不是“怎麼按步驟造車的問題”。這就是思維方式的轉變。

比如，我們用面向對象思想思考“如何設計車”：

天然的，我們就會從“車由什麼組成”開始思考。發現，車由如下對象組成：

為瞭便於協作，我們找輪胎廠完成制造輪胎的步驟，發動機廠完成制造發動機的步驟；這樣，發現大傢可以同時進行車的制造，最終進行組裝，大大提高瞭效率。但是，具體到輪胎廠的一個流水線操作，仍然是有步驟的，還是離不開執行者、離不開面向過程思維！

因此，面向對象可以幫助我們從宏觀上把握、從整體上分析整個系統。 但是，具體到實現部分的微觀操作（就是一個個方法），仍然需要面向過程的思路去處理。

我們千萬不要把面向過程和面向對象對立起來。他們是相輔相成的。面向對象離不開面向過程！

示例2：蛋炒飯和蓋澆飯

簡單來說：用面向過程的方法寫出來的程序是一份蛋炒飯，而用面向對象寫出來的程序是一份蓋澆飯。所謂蓋澆飯，就是在米飯上面澆上一份蓋菜，你喜歡什麼菜，你就澆上什麼菜。我覺得這個比喻還是比較貼切的。

蛋炒飯肯定是把米飯和雞蛋混在一起炒勻。蓋澆飯呢，則是把米飯和蓋菜分別做好，你如果要一份紅燒肉蓋飯呢，就給你澆一份紅燒肉；如果要一份青椒土豆蓋澆飯，就給澆一份青椒土豆絲。

蛋炒飯的好處是入味均勻，吃起來香。如果恰巧你不愛吃雞蛋，隻愛吃青菜的話，那麼唯一的辦法就是全部倒掉，重新做一份青菜炒飯瞭。蓋澆飯就沒這麼多麻煩，你隻需要把上面的蓋菜撥掉，更換一份蓋菜就可以瞭。蓋澆飯的缺點是入味不均，可能沒有蛋炒飯那麼香。

到底是蛋炒飯好還是蓋澆飯好呢？其實這類問題都很難回答，非要比個上下高低的話，就必須設定一個場景，否則隻能說是各有所長。那麼從飯館角度來講的話，做蓋澆飯顯然比蛋炒飯更有優勢，他可以組合出來任意多的組合，而且不會浪費。

蓋澆飯的好處就是“菜”“飯”分離，從而提高瞭制作蓋澆飯的靈活性。飯不滿意就換飯，菜不滿意換菜。用軟件工程的專業術語就是“可維護性”比較好，“飯” 和“菜”的耦合度比較低。蛋炒飯將“蛋”“飯”攪和在一起，想換“蛋”“飯”中任何一種都很困難，耦合度很高，以至於“可維護性”比較差。軟件工程追求的目標之一就是可維護性。面向對象的好處之一就是顯著的改善瞭軟件系統的可維護性。

示例3：如何統一中國（一項極其復雜的系統工程）

面向對象和面向過程思想的總結

• 都是解決問題的思維方式，都是代碼組織的方式。
• 面向過程是一種“執行者思維”，解決簡單問題可以使用面向過程。
• 面向對象是一種“設計者思維”，解決復雜、需要協作的問題可以使用面向對象。
• 面向對象離不開面向過程：

宏觀上：通過面向對象進行整體設計

微觀上：執行和處理數據，仍然是面向過程。。

1.2理解類和對象

我們人認識世界，其實就是面向對象的（此對象可不是男女談對象的彼對象呀） 。比如現在讓大傢認識一下“天使”這個新事物，天使大傢沒見過吧，怎麼樣認識呢？最好的辦法就是，給你們面前擺4個天使，帶翅膀的美女，讓大傢看，看完以後，即使我不說，大傢下一次是不是就都認識天使瞭。

但是，看完10個天使後，我們總要總結一下，什麼樣的東東才算天使？天使是無數的，總有沒見過的！所以必須總結抽象，便於認識未知事物！總結的過程就是抽象的過程。小時候，我們學自然數時怎麼定義的？像1，2，3，4…這樣的數就叫做自然數。 通過抽象，我們發現天使有這樣一下特征：

1. 帶翅膀（帶翅膀不一定是天使，還可能是鳥人）

2. 女孩（天使掉下來臉著地，也是天使！）

3. 善良

4. 頭上有光環

那麼通過這4個具體的天使，我們進行抽象，抽象出瞭天使的特征，我們也可以歸納一個天使類。 通過這個過程，類就是對象的抽象。

類可以看做是一個模版，或者圖紙，系統根據類的定義來造出對象。我們要造一個汽車，怎麼樣造？類就是這個圖紙，規定瞭汽車的詳細信息，然後根據圖紙將汽車造出來。

類：我們叫做class。 對象：我們叫做Object,instance(實例)。以後我們說某個類的對象，某個類的實例。是一樣的意思。

示例1：英雄聯盟、王者榮耀中的類和對象

英雄就是類，具體的英雄，蓋倫、提莫是對象。

示例2：月餅模具和月餅

月餅模具是類，使用月餅模具制作的一個個月餅就是對象

第二節 類和對象

2.1 定義類和創建對象

做瞭關於對象的很多介紹，終於進入代碼編寫階段。本節中重點介紹類和對象的基本定義，屬性和方法的基本使用方式。

屬性（field 成員變量）

屬性用於定義該類或該類對象包含的數據或者說靜態特征。屬性作用范圍是整個類體。

在定義成員變量時可以對其初始化，如果不對其初始化，Java使用默認的值對其初始化。

屬性定義格式：

方法

方法用於定義該類或該類實例的行為特征和功能實現。方法是類和對象行為特征的抽象。方法很類似於面向過程中的函數。面向過程中，函數是最基本單位，整個程序由一個個函數調用組成。面向對象中，整個程序的基本單位是類，方法是從屬於類和對象的。

方法定義格式：

void代表沒有返回值；方法的作用：重用代碼，封裝功能，便於修改

【示例1】定義類，模擬人的行為：吃飯工作和休息

1) 面向對象分析OOA

從張三、李四、王五中提取出共同內容，提取一個類，人Person，包含共同的內容

靜態的特征：姓名、年齡、性別、住址

動態的行為：eat、rest、work

2) 面向對象設計OOD Design

類：Person

對象：zhangsan、lisi

讓對象完成功能

3) 面向對象編程OOP Programming

【示例2】模擬實現具體人的特征和行為

總結1：如何創建對象 Scanner input = new Scanner(http://System.in); Person person1 = new Person(); new 後面是構造方法，具體含義稍後講解

總結2：如何操作屬性：對象名.屬性名 person1.name="zhangsan"; person1.age = 23;

總結3：如何調用方法: 對象名.方法名(實參列表) person1.eat(); person1.work(); person1.rest("宿舍");

總結4：內存分配圖

1. 棧內存

1) stack memory

2) 存放局部變量、數組名，沒有默認值

3) 每調用一個方法會開辟一個棧幀，方法執行完立刻回收該棧幀，後進先出

2. 堆內存

1) heap memory

2) 存放真正的數組元素/對象內容，有默認值

3) 方法執行完畢後不會立刻釋放資源，由垃圾回收器負責回收；程序員不用操心 但時間不確定

3. 數組元素/對象成員變量的默認值

關於虛擬機內存模型的更多細節我們在面向對象一章會陸續講解，並在面向對象一章內容結束後進行系統總結。

2.2 局部變量和成員變量

類中定義的變量是成員變量，而方法中定義的變量，包括方法的參數，代碼塊中定義的變量被稱為局部變量。兩個的區別主要表現在以下幾方面：

【示例3】使用計算器完成加法運算

代碼執行的內存分配圖如下：

第三節 構造方法及其重載

3.1 構造方法

對於一個類來說，一般有三種常見的成員：屬性field、方法method、構造器constructor。這三種成員都可以定義零個或多個。

構造方法(constructor)也叫構造器，用於對象的初始化。構造器是一個創建對象時被自動調用的特殊方法，目的是對象的初始化。構造器的名稱應與類的名稱一致。Java通過new關鍵字來調用構造器，從而返回該類的實例，是一種特殊的方法。

聲明格式：

構造方法的4個要點：

• 構造方法的方法名必須和類名一致！
• 構造方法通過new關鍵字調用！！
• 構造方法雖然有返回值，但是不能定義返回值類型(返回值的類型肯定是本類)，不能在構造器裡使用return返回某個值。
• 如果我們沒有定義構造方法，則編譯器會自動定義一個無參的構造方法。如果已定義則編譯器不會自動添加！

構造方法也是方法，隻不過有特殊的作用而已。與普通方法一樣，構造方法也可以重載。

【示例4】定義Dog類並模擬其操作

使用this關鍵字區分成員變量和局部變量

構造方法的重載

面試題:構造方法都有哪些調用方式?分別舉例

3.2 對象數組

對象作為方法參數:

假設某高校浴室壞瞭一間,學校安排學生分時段洗澡:上午男孩洗,下午女孩洗.浴室門口有個老頭,專門檢查學生是否在規定時間內洗澡;

學生類

屬性:姓名,性別,年齡

老頭類

屬性:

功能:通知學生洗澡時間段的功能

測試

已經學過數組瞭，但是數組元素都是基本數據類型或者String類型。學習瞭類和對象之後，可以定義數組的元素類型是更加復雜的引用引用數據類型，每個元素可以是一個具體的對象，稱為對象數組。

【示例5】使用對象數組存儲多個Student信息

oldMan代碼

測試代碼

內存分配圖入下圖所示。

第四節 方法調用

java中的數據類型

1基本數據類型 8個

2引用類型 類和對象 數組 接口 抽象類 枚舉 … …

方法調是Java開發中的基本操作。理解方法調用的內存分配過程，實參形參的傳遞過程非常必要。方法參數分為基本數據類型和引用數據類型兩種，傳遞參數有著實質的區別。

實參給形參傳遞數據有兩種方式

1按值傳遞 參數為基本數據類型

2按引用傳遞 參數為引用類型

4.1 基本數據類型的方法調用

【示例6】基本數據類型的方法參數

內存分配過程如圖所示

4.2.引用數據類型的方法調用

【示例7】引用數據類型的方法參數

內存分配過程如圖所示。

4.3 this

對象創建的過程和this的本質

構造方法是創建Java對象的重要途徑，通過new關鍵字調用構造器時，構造器也確實返回該類的對象，但這個對象並不是完全由構造器負責創建。創建一個對象分為如下四步：

1. 分配對象空間，並將對象成員變量初始化為0或空

2. 執行屬性值的顯示初始化

3. 執行構造方法

4. 返回對象的地址給相關的變量

this的本質就是“創建好的對象的地址”！ 由於在構造方法調用前，對象已經創建。因此，在構造方法中也可以使用this代表“當前對象” 。

this最常的用法：

• 調用成員變量：如果成員變量和局部變量同名，this必須書寫，用來區分兩者；如果沒有同名的局部變量，this可以不寫
• 調用成員方法：這種情況下，this可以省略
• 調用構造方法：使用this關鍵字調用重載的構造方法，避免相同的初始化代碼。但隻能在構造方法中用，並且必須位於構造方法的第一句。
• this不能用於static方法中。

【示例8】this關鍵字的使用

未完待續