Java物件和類
在本節教學中，我們將學習Java物件和類。在物件導向程式設計技術中，需要設計和使用物件和類的程式。物件是物理和邏輯實體，而類是邏輯實體。
提醒：對於Java初學者來說，物件和類是一個十分重要的概念，能否理解和掌握對之後其他Java知識有直接影響。所以，雖然本節的內容比較多，但建議認真閱讀並理解，最好能結合手動實現本節中的所有範例程式碼。
1. Java中的物件
具有狀態和行為的實體可稱為物件(女朋友也可以叫物件)。 椅子，自行車，標記，筆，桌子，汽車等。它可以是物理或邏輯(有形和無形)。 無形物件的例子是銀行系統。
一個物件有三個特點：
- 狀態： 表示一個物件的資料(值)。
- 行為： 表示物件的行為(功能)，例如：存款，取款等。
- 標識： 物件標識通常通過唯一ID實現。該
ID的值對外部使用者不可見。 但是，它由JVM內部使用來唯一地標識每個物件。
例如： 汽車是一個物件。它的名字是：捷達，顏色是白色等這些就是它的狀態(資料值)。它用於跑路，所以跑路就是它的行為。
物件是類的一個範例。 類是建立物件的模板或藍圖。 所以物件是一個類的範例。
物件定義：
- 物件是一個現實世界的實體。
- 物件是一個執行時實體。
- 物件是具有狀態和行為的實體。
- 物件是類的一個範例。
2. Java中的類
類是具有共同屬性的一組物件。它是建立物件的模板或藍圖。它是一個邏輯實體。 它不能是物理存在的實體。
Java中的類可以包含：
- 欄位
- 方法
- 建構函式
- 程式碼塊
- 巢狀類和介面
宣告一個類的語法：
class <class_name>{
field;
method;
}
2.1. Java中的範例變數
範例變數在類內部，但在方法外部定義的變數稱為範例變數。 範例變數在編譯時不獲取記憶體。 它在執行時獲取物件(範例)建立時的記憶體。 這是為什麼，它被稱為範例變數。
2.2. Java中的方法
在java中的方法類似函式，用於暴露物件的行為。
方法的優點
- 程式碼可重用性
- 程式碼優化
2.3. Java中的new關鍵字
new關鍵字用於在執行時分配記憶體。所有物件在堆記憶體區域中獲取記憶體。
2.4. 物件和類範例： main方法和類
在這個例子中，我們建立了一個有兩個資料成員:id和name的Student類。並通過使用new關鍵字建立Student類的物件，並列印物件的值。
這裡，在類中建立main()方法。Student.java 類檔案的程式碼如下 -
class Student {
int id;// field or data member or instance variable
String name;
public static void main(String args[]) {
Student s1 = new Student();// creating an object of Student
System.out.println(s1.id);// accessing member through reference variable
System.out.println(s1.name);
}
}
上面程式碼執行結果如下 -
0
null
2.5. 物件和類範例：main方法在類外部
在真實的開發中，我們一般建立類並從另一個類中使用它。這是比上面的在同一個類中更好的方法。 讓我們來看一個簡單的例子，在另一個類中有main()方法建立其它類。
在不同的java檔案或單個java檔案中有多個類。 如果在單個java原始檔中定義多個類，則最好使用帶有main()方法的類名作為儲存的檔案名。下面來看一個名稱為 TestStudent1.java 的檔案中的程式碼：
class Student {
int id;
String name;
}
class TestStudent1 {
public static void main(String args[]) {
Student s1 = new Student();
System.out.println(s1.id);
System.out.println(s1.name);
}
}
執行上面程式碼，得到以下結果 -
0
null
3. 初始化物件
在java中初始化物件有3種方式，它們分別如下 -
- 通過參照變數初始化物件
- 通過方法初始化物件
- 通過建構函式初始化物件
3.1. 通過參照變數初始化物件
初始化物件僅僅是將資料初步地儲存到物件中。下面來看看一個簡單的例子，通過參照變數初始化物件。這裡建立一個 TestStudent2.java 類檔案，程式碼如下：
class Student {
int id;
String name;
}
class TestStudent2 {
public static void main(String args[]) {
Student s1 = new Student();
s1.id = 101;
s1.name = "Sonoo";
System.out.println(s1.id + " " + s1.name);// printing members with a
// white space
}
}
上面程式碼輸出結果如下 -
101 Sonoo
還可以通過參照變數建立多個物件並儲存資訊在這些物件。這裡建立一個 TestStudent3.java 類檔案，程式碼如下：
class Student {
int id;
String name;
}
class TestStudent3 {
public static void main(String args[]) {
// Creating objects
Student s1 = new Student();
Student s2 = new Student();
// Initializing objects
s1.id = 101;
s1.name = "Sonoo";
s2.id = 102;
s2.name = "Amit";
// Printing data
System.out.println(s1.id + " " + s1.name);
System.out.println(s2.id + " " + s2.name);
}
}
上面程式碼輸出結果如下 -
101 Sonoo
102 Amit
3.2. 通過方法初始化物件
在本範例中，將建立Student類的兩個物件，並通過呼叫insertRecord方法來初始化這些物件的值。並通過呼叫displayInformation()方法顯示物件的狀態(資料)。這裡建立一個 TestStudent4.java 類檔案，程式碼如下：
class Student {
int rollno;
String name;
void insertRecord(int r, String n) {
rollno = r;
name = n;
}
void displayInformation() {
System.out.println(rollno + " " + name);
}
}
class TestStudent4 {
public static void main(String args[]) {
Student s1 = new Student();
Student s2 = new Student();
s1.insertRecord(111, "Karan");
s2.insertRecord(222, "Aryan");
s1.displayInformation();
s2.displayInformation();
}
}
執行上面程式碼，得到如下結果 -
111 Karan
222 Aryan
建立物件的示意如下 -
從上圖可以看出，物件在堆記憶體區域獲取記憶體。 參照變數指的是在堆記憶體區域中分配的物件。 這裡，s1和s2都是參照儲存器中分配的物件的參照變數。
3.3. 通過建構函式初始化物件
有關於通過建構函式初始化物件，我們將在後面的Java建構函式中學習。
3.3.1. 物件和類範例：Employee
下面我們來看看一個例子，實現維護員工資訊的記錄。這裡建立一個 TestEmployee.java 類檔案，程式碼如下所示 -
class Employee {
int id;
String name;
float salary;
void insert(int i, String n, float s) {
id = i;
name = n;
salary = s;
}
void display() {
System.out.println(id + " " + name + " " + salary);
}
}
public class TestEmployee {
public static void main(String[] args) {
Employee e1 = new Employee();
Employee e2 = new Employee();
Employee e3 = new Employee();
e1.insert(101, "ajeet", 45000);
e2.insert(102, "irfan", 25000);
e3.insert(103, "nakul", 55000);
e1.display();
e2.display();
e3.display();
}
}
上面程式碼執行得到結果如下 -
101 ajeet 45000.0
102 irfan 25000.0
103 nakul 55000.0
3.3.2. 物件和類範例：Rectangle
還有另一個維護Rectangle類記錄的例子。這裡建立一個 TestRectangle1.java 類檔案，程式碼如下所示 -
class Rectangle {
int length;
int width;
void insert(int l, int w) {
length = l;
width = w;
}
void calculateArea() {
System.out.println(length * width);
}
}
class TestRectangle1 {
public static void main(String args[]) {
Rectangle r1 = new Rectangle();
Rectangle r2 = new Rectangle();
r1.insert(11, 5);
r2.insert(3, 15);
r1.calculateArea();
r2.calculateArea();
}
}
上面程式碼執行得到結果如下 -
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在Java中建立物件的不同方法有哪些？
在java中有很多方法可以用來建立物件。它們分別是：
- 通過
new關鍵字 - 通過
newInstance()方法 - 通過
clone()方法 - 通過反序列化
- 通過工廠方法等
在接下來的章節中，將學習這些方法用來建立物件。
匿名物件
匿名只是表示沒有名。沒有參照的物件(也就是不使用範例變數)稱為匿名物件。它只能在建立物件時使用。如果只需要使用一個物件，匿名物件是一個很好的方法。 例如：
new Calculation();//匿名物件
Calculation c = new Calculation();// 使用範例變數，所以不是匿名物件
呼叫方法通過參照：
Calculation c = new Calculation();
c.fact(5);
通過匿名物件呼叫方法：
new Calculation().fact(5);
下面來看看java中的匿名物件的完整範例。
class Calculation {
void fact(int n) {
int fact = 1;
for (int i = 1; i <= n; i++) {
fact = fact * i;
}
System.out.println("factorial is " + fact);
}
public static void main(String args[]) {
new Calculation().fact(5);// calling method with anonymous object
}
}
上面程式碼執行得到結果如下 -
Factorial is 120
僅建立同個型別的多個物件
可以按照一種型別建立多個物件，就像在原始資料型別中的情況中一樣。
原始變數的初始化：
int a=10, b=20;
參照變數的初始化：
Rectangle r1=new Rectangle(), r2=new Rectangle();//creating two objects
下面再看看一個例子：
class Rectangle {
int length;
int width;
void insert(int l, int w) {
length = l;
width = w;
}
void calculateArea() {
System.out.println(length * width);
}
}
class TestRectangle2 {
public static void main(String args[]) {
Rectangle r1 = new Rectangle(), r2 = new Rectangle();// creating two
// objects
r1.insert(11, 5);
r2.insert(3, 15);
r1.calculateArea();
r2.calculateArea();
}
}
上面程式碼執行得到結果如下 -
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真實的應用範例: Account
在本節的最後部分，我們來看看一個真實應用中的範例，模擬銀行賬戶轉帳的實現。這裡建立一個 TestAccount.java 類檔案，程式碼如下所示 -
class Account {
int acc_no;
String name;
float amount;
void insert(int a, String n, float amt) {
acc_no = a;
name = n;
amount = amt;
}
void deposit(float amt) {
amount = amount + amt;
System.out.println(amt + " deposited");
}
void withdraw(float amt) {
if (amount < amt) {
System.out.println("Insufficient Balance");
} else {
amount = amount - amt;
System.out.println(amt + " withdrawn");
}
}
void checkBalance() {
System.out.println("Balance is: " + amount);
}
void display() {
System.out.println(acc_no + " " + name + " " + amount);
}
}
class TestAccount {
public static void main(String[] args) {
Account a1 = new Account();
a1.insert(832345, "Ankit", 1000);
a1.display();
a1.checkBalance();
a1.deposit(40000);
a1.checkBalance();
a1.withdraw(15000);
a1.checkBalance();
}
}
上面程式碼執行得到結果如下 -
832345 Ankit 1000.0
Balance is: 1000.0
40000.0 deposited
Balance is: 41000.0
15000.0 withdrawn
Balance is: 26000.0