Java基础：类的详细说明

Java是一门面向对象的编程语言，所谓的面向对象，简单的说，就是在软件开发过程中，用各种各样的对象实现所需功能。

对象就好像是现实世界中不计其数的物体，根据物体的性质可以将其进行分门别类：石头、锤子、房子、汽车、空气、土地、大树等等。

同样，在Java世界中，一个对象必定属于某一个类，一个类下可以有无数个对象。

对同一类对象的性质和功能进行抽象描述的就是类class，类就是对象的种类。

不过，和现实世界中的分门别类不同，现实世界的类是抽象的、是虚拟的，是人类大脑思维的结果，先有实际存在的物体，后有人类对其分类。而在Java世界，必须先有类的定义，然后创建对象。

一，类的作用

类的主要作用是作为一种蓝图或模板，用于实例化对象。

它定义了对象的状态（即数据成员，如变量）和行为（即成员方法，如函数）。

通过类，我们可以实现代码的复用、封装和抽象，进而提高软件的可维护性和可扩展性。

二，类如何声明

1，定义格式

基本的类定义格式如下：

[访问修饰符] class 类名 {// 成员变量（属性）[修饰符] 数据类型 变量名;// 构造函数[修饰符] 类名([参数列表]) {// 初始化代码}// 成员方法（行为）[修饰符] 返回类型 方法名([参数列表]) {// 方法体}
}

```java
// 类的定义
public class Person {// 成员变量private String name;private int age;// 默认构造函数public Person() {System.out.println("默认构造函数被调用");}// 有参构造函数public Person(String name, int age) {this.name = name;this.age = age;System.out.println("有参构造函数被调用");}// 成员方法public void displayInfo() {System.out.println("Name: " + name + ", Age: " + age);}
}

2，类的访问修饰符及其作用

我们知道，方法的访问修饰符有四种：

public：表示可以被任何其他类访问
private：限制访问权限仅限于定义它的类内部
protected：允许同一包内的类以及所有子类访问
默认（无修饰符）：仅对同一包内的类可见

需要注意的是，类的访问修饰符只有两种：

public：表示可以被任何其他类访问，public类名必须和文件名一致
默认（无修饰符）：仅对同一包内的类可见，其他包下的类访问时会报错，如DefaultClass：

注意：一个文件多个类

一个Java源文件可以包含多个类，但有以下限制：

只能有一个public类，且该类的名称必须与文件名相同
其他非public类可以有多个，但它们只能在同一包内访问，本质是默认类

最佳实践：`一个文件定义一个类`

3，类命名的最佳实践

在Java编程中，类名的选择不仅关乎代码的可读性和维护性，也是遵循编程规范的重要体现。以下是一些关于Java类名的最佳实践原则：

驼峰命名法：始终使用驼峰命名法（CamelCase），即每个单词的首字母大写，其余字母小写，不使用下划线。例如，MyClass，而不是my_class。
明确性：类名应当直接、明了地反映出类的功能或所代表的实体。避免使用模糊的名称，如Manager、Util或Data，而应该具体到实际的管理对象、工具用途或数据类型，如UserManager、TextUtility、WeatherData。
名词优先：由于类通常代表实体、对象或抽象概念，因此类名最好是名词或名词短语，避免使用动词。如果需要表达行为或操作，这应该体现在方法名上。
避免缩写：除非是广泛认可的缩写（如URL、HTML），否则尽量避免使用缩写，因为缩写可能会造成理解上的困难。全称更有利于代码的自解释性，如使用ApplicationSettings而非AppSet。
一致性：在整个项目或组织中保持类命名的一致性。一旦确定了某种命名规则或模式，应在其间保持一致，比如是否使用复数形式表示集合类（如UsersList vs UserList）。
区分抽象类与接口：虽然在语法上没有硬性规定，但可以通过命名来暗示一个类是抽象的（如AbstractLogger）或者是一个接口（通常以I开头，如ILogger，但这更多是C#中的习惯，在Java中并不常见）。
长度适中：类名应该足够长以表达其含义，但也要避免过长以至于阅读不便。找到一个平衡点，通常情况下，三到四个单词组成的名称是比较合理的。
遵循框架或库的命名约定：如果你的项目依赖于特定的框架或库，最好遵循它们推荐的命名约定，以保持代码风格的一致性。

三，类的构成部分

类主要由以下三部分构成：

成员变量：描述类的属性，可以是基本数据类型或对象引用
构造函数：用于初始化对象，创建对象时自动调用
成员方法：定义类的行为，可以操作成员变量，实现特定功能

四，成员变量

Java类中的成员变量代表了类的属性或状态，变量存储了对象的数据。

1，如何声明成员变量

成员变量的声明包括访问修饰符、可选的其他修饰符（如static、final）、变量类型和变量名。基本语法如下：

[访问修饰符] [其他修饰符] 类型 变量名;

[]包裹的部分表示可选，语法上可有可无。

2，访问修饰符

成员变量的访问修饰符和方法的访问修饰符一致：

public：任何地方都能访问，包括在本类，同包下其他类，不同包下的类
protected：同包内及子类可以访问，注意，不同包下的子类可以直接访问父类的protected变量，但不能通过父类的对象访问protected变量
private：仅在定义它的类内部可以访问
不写（默认）：仅在同一个包内的类可以访问

在这里插入图片描述

3，其他修饰符：

static：表明这是一个类变量，属于类本身，而不属于类的某个实例，类中定义的static变量，在其他类中可以通过类名直接访问，不需要先创建类的对象

在这里插入图片描述

final：表示变量的值一旦设定就不能再改变，即常量，修改final类型的变量会在编译时报错

4，类型：指定变量的数据类型，可以是基本数据类型（如`int`, `double`）或引用类型（如`String`, `Object`）

5，变量名的最佳实践

见名知意：变量名应清楚地表达其存储的信息或目的，如firstName而非fn
驼峰命名：每个单词首字母大写，如studentName
避免缩写：除非是广为人知的缩写，否则应完整拼写，如numberOfStudents而非numStds
区分大小写：Java是区分大小写的，确保命名准确无误
避免保留字和关键字：不要使用Java的保留字作为变量

6，成员变量的最佳实践

封装：尽可能使用private访问修饰符来隐藏类的内部实现细节，通过公共的getter和setter方法来控制对成员变量的访问。
最小权限原则：给成员变量赋予最小必要的访问权限，减少耦合度和潜在的错误。
初始化：考虑为成员变量提供合适的默认值，特别是在没有构造函数的情况下。
使用final关键字：当成员变量的值不应改变时，使用final关键字将其声明为常量。

五，构造函数

1，定义

构造函数是一种特殊的方法，用于初始化新创建的对象。

构造函数的两个规范：

构造函数的名称必须与类名完全相同
没有返回类型（即使是void也不行，void修饰后就成为普通成员方法）

2，类别

默认构造函数：默认构造函数也称为无参构造函数，可以在类中显式声明，也可以缺省。如果类中没有显式定义任何构造函数，编译器会自动提供一个无参的默认构造函数，且这个默认构造函数的函数体是空的
有参构造函数：可以接收参数，用于初始化对象时设置初始值

代码示例

// 类的定义
public class Person {// 成员变量private String name;private int age;// 默认构造函数public Person() {System.out.println("默认构造函数被调用");}// 有参构造函数public Person(String name, int age) {this.name = name;this.age = age;System.out.println("有参构造函数被调用");}// 成员方法public void displayInfo() {System.out.println("Name: " + name + ", Age: " + age);}
}// 主类进行测试
public class Main {public static void main(String[] args) {// 使用无参构造函数创建对象Person person1 = new Person();// 使用有参构造函数创建对象Person person2 = new Person("Alice", 30);person1.displayInfo(); // 输出默认值或空值，取决于成员变量的初始化person2.displayInfo(); // 输出:Alice, 30}
}

3，构造函数有什么用？

构造函数通常用于创建对象进行一些初始化工作。

比如银行账户类BankAccount，这个类需要记录账户持有者的名字、账号以及初始余额。

显然一个银行账户创建时，就应该明确这个账户的所有者、账号、初始余额，构造函数中可以完成相应的初始化工作：

public class BankAccount {private String accountHolderName; // 账户持有者名字private String accountNumber;     // 账号private double balance;           // 余额// 无参构造函数public BankAccount() {this("未知", "0000000000", 0.0); // 调用另一个构造函数进行初始化}// 带参数的构造函数，用于初始化账户信息public BankAccount(String accountHolderName, String accountNumber, double balance) {// 进行参数有效性检查if (accountHolderName == null || accountNumber == null || accountNumber.isEmpty() || balance < 0) {throw new IllegalArgumentException("非法的账户信息");}// 初始化成员变量this.accountHolderName = accountHolderName;this.accountNumber = accountNumber;this.balance = balance;}// 其他方法，如存款、取款等略...// Getter和Setter方法略...
}public class Main {public static void main(String[] args) {// 使用无参构造函数创建默认账户BankAccount defaultAccount = new BankAccount();System.out.println(defaultAccount.getAccountHolderName()); // 输出：未知// 使用带参数的构造函数创建账户try {BankAccount myAccount = new BankAccount("张三", "1234567890", 1000.0);System.out.println(myAccount.getAccountHolderName()); // 输出：张三System.out.println(myAccount.getBalance());          // 输出：1000.0} catch (IllegalArgumentException e) {System.out.println(e.getMessage());}}
}