Java对象编程基础：变量、构造器与数据封装

### Java 对象编程基础：变量、构造器与数据封装 #### 1. 类和实例变量的访问 在 Java 中，除了静态修饰符，还可以使用可选的访问修饰符（如 `private`、`public` 或 `protected`）来声明字段。 - **`private` 修饰符**：在 `Book` 类中，我们使用 `private` 声明所有实例变量。`private` 关键字表示该变量仅在类内部可见，只能由类内的方法直接操作。例如： ```java public class Book { private String author; private String title; // 其他私有变量 } ``` 外部类的方法无法直接访问私有变量，但我们可以提供公共方法让其他类设置和访问这些私有变量的值，从而确保类数据只能通过类内的方法修改。 - **`public` 修饰符**：声明为 `public` 的变量可以从类外部直接访问。例如，如果 `Discount` 被声明为 `public`，其他类可以使用 `Book.Discount` 访问并随意修改它。但这种做法通常不被鼓励，因为类会失去对其数据的控制。 ```java public class Book { public static double Discount = 0.25; } ``` - **`protected` 修饰符**：声明为 `protected` 的变量可以被类本身、其子类以及同一包中的其他类直接访问。在本介绍中暂不使用 `protected` 变量。 - **默认访问修饰符**：如果未指定访问修饰符，变量只能被同一包中的其他类直接访问。 类内的方法可以直接通过变量名引用类中的任何变量（静态或非静态、公共或私有），但静态方法不能访问非静态变量。如果静态变量在类外部可见（即非私有），则需要使用类名限定引用，如 `Book.Discount` 和 `Book.MinBooks`。从类外部，非私有实例变量只能通过所属对象引用。 #### 2. 类和实例变量的初始化 当 `Book` 类被加载时，会立即为类变量 `Discount` 和 `MinBooks` 分配存储，并分别赋予初始值 0.25 和 5。这些变量适用于所有书籍，因此声明为静态变量，避免为每本书的数据重复存储这些值。所有书籍对象都可以访问这些变量的单一副本。 当类首次加载时，不会为实例（非静态）变量分配存储，此时只有实例变量的规范，没有实际的变量存在。实例变量在从类创建对象时才会存在，对象的数据由实例变量决定。创建对象时，会为类中定义的所有实例变量分配存储，每个创建的对象都有自己的实例变量副本。创建对象使用 `new` 关键字，例如： ```java Book b; b = new Book(); ``` 或者简写为： ```java Book b = new Book(); ``` 需要注意的是，`Book` 变量 `b` 不能直接持有 `Book` 对象，它只能持有对 `Book` 对象的引用。 对象创建后，除非另有指定，其实例字段将按以下方式初始化： | 字段类型 | 初始值 | | ---- | ---- | | 数值字段 | 0 | | 字符字段 | `'\0'`（精确为 Unicode `'\u0000'`） | | 布尔字段 | `false` | | 对象字段 | `null` | 例如： ```java Book b = new Book(); // b.author 为 null // b.title 为 null // b.price 为 0.0 // b.pages 为 0 // b.binding 为 '\0' // b.inStock 为 false ``` 我们也可以在声明实例变量时指定初始值，例如： ```java public class Book { private static double Discount = 0.25; private static int MinBooks = 5; private String author = "No Author"; private String title; private double price; private int pages; private char binding = 'P'; // 表示平装 private boolean inStock = true; } ``` 此时创建对象 `b`： ```java Book b = new Book(); ``` 字段将按以下方式初始化： - `author` 被设置为 `"No Author"`。 - `title` 被设置为 `null`。 - `price` 被设置为 0.0。 - `pages` 被设置为 0。 - `binding` 被设置为 `'P'`。 - `inStock` 被设置为 `true`。 #### 3. 构造器 构造器为对象创建时初始化对象状态提供了更灵活的方式。例如： ```java Book b = new Book(); ``` 这里的 `Book()` 被称为构造器。如果类定义中没有编写构造器，Java 会提供一个默认的无参构造器，它只是将实例变量设置为默认初始值。 我们可以编写自定义构造器，例如，希望在创建书籍对象时自动分配作者和标题： ```java public class Book { private String author; private String title; // 其他变量 public Book(String a, String t) { author = a; title = t; } } ``` 使用方式如下： ```java Book b = new Book("Noel Kalicharan", "DigitalMath"); ``` 构造器的一些重要特点： - 构造器的名称与类名相同，且通常声明为 `public`，以便其他类使用。 - 构造器可以有零个或多个参数，调用时必须提供适当数量和类型的参数。 - 构造器的主体包含调用构造器时将执行的代码。 - 构造器没有返回类型，甚至不是 `void`。 - 如果在实例变量声明中提供了初始值，这些值会在构造器调用之前存储。 #### 4. 构造器重载 Java 允许一个类有多个构造器，只要每个构造器的签名不同，这称为构造器重载。例如： ```java public class Book { private static double Discount = 0.25; private static int MinBooks = 5; private String author = "No Author"; private String title; private double price; private int pages; private char binding = 'P'; private boolean inStock = true; public Book() { } public Book(String a, String t) { author = a; title = t; } ```