Java 第四章 类和对象设计

一、面向对象编程（OOP）基础

1. 核心思想：将现实世界的事物抽象为“对象”，对象包含属性（数据）和行为（方法），通过对象间的协作完成复杂任务。

2. 三大基本特征：

封装：将数据和操作数据的方法绑定在一起，隐藏内部实现细节，仅对外提供访问接口（如录音机的按钮控制）。

继承：子类继承父类的属性和方法，实现代码复用，形成类的层次关系（如“人→学生/工人/教师”）。

多态：同一方法在不同对象中有不同实现。

二、类与对象的基础定义

1. 类的定义

语法： [类修饰符] class 类名 [extends 父类] [implements 接口] { 类体 }

类体包含：

成员变量（属性）：描述对象的状态（如圆的半径、坐标）。

成员方法（行为）：描述对象的功能（如圆的面积、周长计算）。

2. 对象的创建与使用

实例化对象：通过 new 关键字创建对象，语法： 类名 对象名 = new 类名([参数]);

对象的引用：通过 . 运算符访问成员变量和方法：

对象名.成员变量名;

对象名.成员方法名([实参列表]);

对象比较： == 比较的是对象的内存地址，判断值是否相等需用 equals() 方法。

三、核心方法详解

1. 构造方法

特点：方法名与类名相同，无返回值，对象实例化时自动调用，用于初始化对象属性。

规则：

若未自定义构造方法，系统会自动生成一个无参空构造方法。

支持重载（方法名相同，参数列表不同），实现不同方式的初始化。

2. 方法重载

定义：同一个类中，多个方法方法名相同，但参数列表（数量、类型、顺序）不同。

作用：为相似功能的方法提供统一调用方式（如 sum(int a, int b) 和 sum(int a, int b, int c) ）。

注意：返回值类型不参与重载的区分。

3. main()方法

Java程序的执行入口，格式固定： public static void main(String[] args) 。

args 用于接收命令行参数，参数按顺序存入数组，如 java MainTest I Love China 会将 "I" "Love" "China" 存入 args[0] ~ args[2] 。

四、实例变量 vs 静态变量（static）

特性 - 实例变量（非static）- 静态变量（static）

归属 - 属于对象，每个对象有独立副本 - 属于类，所有对象共享同一副本

访问方式 - 对象名.变量名 - 类名.变量名 或 对象名.变量名

生命周期 - 随对象创建而存在，对象销毁而消失 - 随类加载而初始化，程序结束才销毁

静态方法：同样属于类，可直接通过类名调用，方法中不能直接访问非静态成员变量/方法。

五、方法调用的参数传递

1. 值传递（基本数据类型）：实参的值复制给形参，形参的修改不影响实参。

2. 引用传递（引用数据类型，如数组、对象）：传递的是对象的内存地址，形参和实参指向同一对象，形参的修改会直接影响实参。

六、包（package）与模块（Java 9+）

1. 包的定义与引入

定义： package 包名1.包名2; （必须写在源文件第一行），用于管理类，避免命名冲突。

引入： import 包名1.包名2.类名; 或 import 包名1.包名2.*; （引入包中所有类）。

2. 模块（Module）

Java 9引入，通过 module-info.java 定义模块，实现模块间的依赖和导出控制，如 exports 包名; 声明可被其他模块访问的包， requires 模块名; 声明依赖的模块。

七、类及成员修饰符（访问权限）

修饰符 - 同一类 - 同一包 - 不同包子类 - 不同包非子类

private - ✅ - ❌ - ❌ - ❌

default（无修饰符）- ✅ - ✅ - ❌ - ❌

protected ✅ - ✅ - ✅ - ❌

public - ✅ - ✅ - ✅ - ✅

final修饰符：

修饰类：该类为“最终类”，不能被继承。

修饰方法：该方法不能被子类重写。

修饰变量：该变量为常量，初始化后不能修改。

八、实用案例与工具

1. 冒泡排序：通过嵌套循环比较并交换相邻元素，实现数组排序。

2. 对象计数器：利用静态变量记录对象创建和销毁的数量。

3. Scanner类：用于从控制台获取用户输入，需导入 java.util.Scanner 包。

4. 垃圾回收：Java自动回收无用对象的内存，也可通过 System.gc() 手动触发。