面向对象编程 ​

1. 前言 ​

Java是一种面向对象的编程语言。面向对象编程，英文是Object-Oriented Programming，简称OOP。那什么是面向对象编程？

和面向对象编程不同的，是面向过程编程。面向过程编程，是把模型分解成一步一步的过程。比如，老板告诉你，要编写一个TODO任务，必须按照以下步骤一步一步来：1、读取文件；2、编写TODO；3、保存文件。

而面向对象编程，顾名思义，你得首先有个对象。有了对象后，就可以和对象进行互动：

GirlFriend gf = new GirlFriend();
gf.name = "Alice";
gf.send("flowers");

因此，面向对象编程，是一种通过对象的方式，把现实世界映射到计算机模型的一种编程方法。

2. 面向对象基础 ​

现实世界中，我们定义了“人”这种抽象概念，而具体的人则是“小明”、“小红”、“小军”等一个个具体的人。所以，“人”可以定义为一个类（class），而具体的人则是实例（instance）：

class和instance ​

所以，只要理解了class和instance的概念，基本上就明白了什么是面向对象编程。

• class是一种对象模版，它定义了如何创建实例，因此，class本身就是一种数据类型。
• 而instance是对象实例，instance是根据class创建的实例，可以创建多个instance，每个instance类型相同，但各自属性可能不相同。

定义class ​

在Java中，创建一个类，例如，给这个类命名为Person，就是定义一个class：

class Person {
    public String name;
    public int age;
}

一个class可以包含多个字段（field），字段用来描述一个类的特征。上面的Person类，我们定义了两个字段，一个是String类型的字段，命名为name，一个是int类型的字段，命名为age。因此，通过class，把一组数据汇集到一个对象上，实现了数据封装。

public是用来修饰字段的，它表示这个字段可以被外部访问。

创建instance ​

定义了class，只是定义了对象模版，而要根据对象模版创建出真正的对象实例，必须用new操作符。

new操作符可以创建一个实例，然后，我们需要定义一个引用类型的变量来指向这个实例：

Person ming = new Person();

上述代码创建了一个Person类型的实例，并通过变量ming指向它。

注意区分Person ming是定义Person类型的变量ming，而new Person()是创建Person实例。

有了指向这个实例的变量，我们就可以通过这个变量来操作实例。访问实例变量可以用变量.字段，例如：

ming.name = "Xiao Ming"; // 对字段name赋值
ming.age = 12; // 对字段age赋值
System.out.println(ming.name); // 访问字段name

Person hong = new Person();
hong.name = "Xiao Hong";
hong.age = 15;

上述两个变量分别指向两个不同的实例，它们在内存中的结构如下：
			┌──────────────────┐
ming ──────>│Person instance   │
            ├──────────────────┤
            │name = "Xiao Ming"│
            │age = 12          │
            └──────────────────┘
            ┌──────────────────┐
hong ──────>│Person instance   │
            ├──────────────────┤
            │name = "Xiao Hong"│
            │age = 15          │
            └──────────────────┘

两个instance拥有class定义的name和age字段，且各自都有一份独立的数据，互不干扰。

2.1 方法 ​

一个class可以包含多个field，但是，直接把field用public暴露给外部可能会破坏封装性。直接操作field，容易造成逻辑混乱。为了避免外部代码直接去访问field，我们可以用private修饰field，拒绝外部访问。

// before
class Person {
    public String name;
    public int age;
}

// after
class Person {
    private String name;
    private int age;
}

把field从public改成private，外部代码不能访问这些field。怎么才能给它赋值？怎么才能读取它的值？

所以我们需要使用方法（method）来让外部代码可以间接修改field：

class Person {
    private String name;
    private int age;

    public String getName() {
        return this.name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public int getAge() {
        return this.age;
    }

    public void setAge(int age) {
        if (age < 0 || age > 100) {
            throw new IllegalArgumentException("invalid age value");
        }
        this.age = age;
    }
}

所以，一个类通过定义方法，就可以给外部代码暴露一些操作的接口，同时，内部自己保证逻辑一致性。调用方法的语法是实例变量.方法名(参数);。一个方法调用就是一个语句，所以不要忘了在末尾加;。

定义方法 ​

定义方法的语法是：

修饰符 方法返回类型 方法名(方法参数列表) {
    若干方法语句;
    return 方法返回值;
}

方法返回值通过return语句实现，如果没有返回值，返回类型设置为void，可以省略return。

private方法 ​

有public方法，自然就有private方法。和private字段一样，private方法不允许外部调用。

那我们定义private方法有什么用？定义private方法的理由是内部方法是可以调用private方法的。

this变量 ​

在方法内部，可以使用一个隐含的变量this，它始终指向当前实例。因此，通过this.field就可以访问当前实例的字段。如果没有命名冲突，可以省略this。

方法参数 ​

方法可以包含0个或任意个参数。方法参数用于接收传递给方法的变量值。调用方法时，必须严格按照参数的定义一一传递。

可变参数 ​

可变参数用类型...定义，可变参数相当于数组类型：

class Group {
    private String[] names;

    public void setNames(String... names) {
        this.names = names;
    }
}

上面的setNames()就定义了一个可变参数。调用时，可以这么写：

Group g = new Group();
g.setNames("Xiao Ming", "Xiao Hong", "Xiao Jun"); // 传入3个String
g.setNames("Xiao Ming", "Xiao Hong"); // 传入2个String
g.setNames("Xiao Ming"); // 传入1个String
g.setNames(); // 传入0个String

完全可以把可变参数改写为String[]类型：

class Group {
    private String[] names;

    public void setNames(String[] names) {
        this.names = names;
    }
}

但是，调用方需要自己先构造String[]，比较麻烦。例如：

Group g = new Group();
g.setNames(new String[] {"Xiao Ming", "Xiao Hong", "Xiao Jun"}); // 传入1个String[]

参数绑定 ​

调用方把参数传递给实例方法时，调用时传递的值会按参数位置一一绑定。

那什么是参数绑定？

• 基本类型参数的传递，是调用方值的复制。双方各自的后续修改，互不影响。
• 引用类型参数的传递，调用方的变量，和接收方的参数变量，指向的是同一个对象。双方任意一方对这个对象的修改，都会影响对方（因为指向同一个对象嘛）。