【Java进阶】面向对象编程第一站:深入理解类、对象与封装前言

大家好,我是夏幻灵,今天带大家跨入Java编程的核心领域------面向对象编程。这是Java语言的灵魂所在。本篇我们将攻克最基础也是最重要的两个概念:"类"与"对象",并深入探讨面向对象三大特征之一的"封装"。

一、 类与对象的本质

在面向对象的世界里,我们通常这样定义二者的关系:

  1. :是对一类事物的抽象描述,是共同特征的集合。它是一种自定义的数据类型。

  2. 对象是类的一个具体实例,是真实存在的实体。

1.1 形象化理解:模具与饼干

如果把"类"比作一个饼干模具 ,那么"对象"就是用这个模具压出来的一块块饼干

  • 模具(类)决定了饼干的形状和大小,但模具本身不能吃。

  • 饼干(对象)才是我们可以实际操作、享用的实体。

  • 一个模具可以制造出无数个饼干,每个饼干的状态(比如有没有烤焦)可能不同,但结构是一致的。

1.2 现实生活的映射

先有类,后有对象。 这是Java设计的核心逻辑。 举个例子:

  • 需求:你想打扫家里的地板。

  • 寻找方案(找类):你需要一种能自动扫地的机器,我们称之为"扫地机器人"。

  • 实例化(建对象):光有"扫地机器人"这个概念是扫不了地的,你必须去商店买一台真实的、具体的机器人回家,这台机器才是能工作的"对象"。

二、 类的定义与规范

在Java中,类通过属性(数据)和方法(行为)来描述事物。我们将数据和行为封装在一起,对外隐藏复杂的实现细节。

2.1 基本语法结构

Java

复制代码
public class 类名 {
    // 1. 成员变量(属性):描述对象"有什么",通常是名词
    // 2. 成员方法(行为):描述对象"能做什么",通常是动词
    // 3. 构造器:用于初始化对象
    // 4. 代码块
    // 5. 内部类
}

2.2 编写规范

  • 命名规范:类名首字母建议大写(大驼峰命名法),且要见名知意。

  • 文件规范 :虽然一个.java源文件中可以定义多个class,但只能有一个被public修饰,且该类名必须与文件名一致。为了代码清晰,强烈建议一个文件中只写一个类

三、 类与类之间的关系图谱

在复杂的系统中,类不是孤立存在的,它们之间存在多种关系:

  1. 继承关系 (Is-a)

    • 描述:子类继承父类的属性和方法,可以重写或扩展。

    • 关键字:extends

  2. 实现关系 (Can-do)

    • 描述:类实现接口中定义的规范(方法)。

    • 关键字:implements

  3. 关联关系 (Has-a)

    • 描述:类与类之间长期的引用关系。

    • 细分:

      • 聚合:整体与部分可以分离(如:班级和学生)。

      • 组合:整体与部分同生共死(如:人和心脏)。

  4. 依赖关系 (Uses-a)

    • 描述:一种临时性的使用关系。例如在方法参数中用到了另一个类的对象。

四、 面向对象核心特征:封装 (Encapsulation)

封装,通俗来说就是"把该藏的藏起来,该露的露出来"。它是面向对象三大特征(封装、继承、多态)的基石。

4.1 封装的基本原则

对象代表什么,就得封装对应的数据,并提供数据对应的行为。 通过访问修饰符来控制可见性:

  • public:对外完全公开。

  • protected:对子类和同包公开。

  • default(不写):仅对同包公开。

  • private仅对自己公开(私有)。

4.2 为什么需要封装?(四大优势)

  1. 安全性:隐藏内部实现细节,防止外部随意篡改核心数据。

  2. 解耦合:内部逻辑的改变不会影响外部调用者,也就是"高内聚,低耦合"。

  3. 复用性:将通用的逻辑封装成单元,可以在不同场景下重复使用。

  4. 易用性:调用者不需要知道复杂的底层逻辑,只需要调用公开的接口(方法)即可。

4.3 实战代码演示:标准的JavaBean

下面是一个标准的Person类封装示例。我们通过private隐藏属性,通过public的Getter/Setter方法暴露访问接口。

Java

复制代码
public class Person {
    // 1. 私有化成员变量(隐藏数据)
    private int age;
    private String name;
 
    // 2. 提供构造方法(初始化数据)
    public Person(int age, String name) {
        this.age = age;
        this.name = name;
    }
    
    // 无参构造器(建议习惯性加上)
    public Person() {}
 
    // 3. 公开的成员方法(暴露行为)
    public void sayHello() {
        System.out.println("Hello, my name is " + name + ". I'm " + age +" years old.");
    }
 
    // 4. 提供Getter/Setter方法(控制数据的读写)
    
    // 外界通过此方法修改name
    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
 
    // 外界通过此方法获取name
    public String getName() {
        return name;
    }
 
    // 可以在Setter中增加逻辑判断,例如防止年龄为负数
    public void setAge(int age) {
        if(age >= 0 && age <= 150) {
            this.age = age;
        } else {
            System.out.println("年龄输入不合法");
        }
    }
 
    public int getAge() {
        return age;
    }
}

4.4 封装的进阶思考

封装不仅仅是把变量变成private这么简单。它赋予了我们控制数据的能力:

  • 只读属性 :只提供get方法,不提供set方法。

  • 只写属性 :只提供set方法,不提供get方法。

  • 逻辑校验 :在set方法中加入if判断,确保存入的数据是合法的(如上面的年龄判断)。

Java官方库中封装了海量的类供我们直接调用,理解了封装的思想,我们才能更好地站在巨人的肩膀上进行开发。

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