Java之道/有趣的物件
雖然字串是物件，但它們並不是很有趣的物件，因為
- 它們是不可變的。
- 它們沒有例項變數。
- 您不必使用new構造來建立它們。
在本章中，我們將使用 Java 語言中包含的兩種新的物件型別：Point 和 Rectangle。請注意，這些不是出現在螢幕上的圖形物件，而是包含資料的變數，就像 int 和 double 一樣。與其他變數一樣，它們可以在內部用於執行計算。
Point 和 Rectangle 類的定義位於 java.awt 包中，因此我們必須匯入它們。
內建的 Java 類被分成許多包，包括 java.lang，其中包含我們迄今為止看到的大多數類，以及 java.awt，其中包含與 Java 抽象視窗工具包 (AWT) 相關的類，其中包含視窗、按鈕、圖形等的類。
為了使用一個包，您必須匯入它，這就是為什麼圖形部分中的程式以 import java.awt.* 開頭的原因。* 表示我們希望匯入 AWT 包中的所有類。如果需要，您可以顯式命名要匯入的類，但這沒有太大優勢。java.lang 中的類會自動匯入，這就是為什麼我們的大多數程式不需要 import 語句的原因。
所有 import 語句都出現在程式的開頭，在類定義之外。
在最基本的層面上，點是兩個數字（座標），我們將其作為一個整體視為單個物件。在數學符號中，點通常用括號括起來，用逗號分隔座標。例如，表示原點，表示從原點向右移動單位和向上移動單位的點。
在 Java 中，點由 Point 物件表示。要建立一個新點，您必須使用new命令
Point blank;
blank = new Point (3, 4);
第一行是常規的變數宣告：blank 的型別為 Point。第二行看起來有點奇怪；它呼叫了 new 命令，指定了新物件的型別，並提供了引數。您可能不會感到驚訝，這些引數是新點的座標。
new 命令的結果是對新點的引用。我稍後會更詳細地解釋引用；目前重要的是變數 blank 包含新建立物件的地址。
總而言之，程式中的所有變數、值和物件都稱為狀態。像這樣顯示程式狀態的圖表稱為狀態圖。隨著程式的執行，狀態會發生變化，因此您應該將狀態圖視為執行特定點的快照。
構成物件的資料片段有時稱為元件、記錄或欄位。在 Java 中，它們被稱為例項變數，因為每個物件（其型別的例項）都有自己的例項變數副本。
這就像汽車的手套箱。每輛汽車都是汽車型別的例項，每輛汽車都有自己的手套箱。如果您讓我從您的汽車的手套箱裡拿東西，您必須告訴我哪輛車是您的。
類似地，如果您想從例項變數中讀取值，則必須指定要從中獲取該值的 物件。在 Java 中，這是使用點表示法完成的。
int x = blank.x;
表示式 blank.x 表示轉到 blank 引用的物件，並獲取 x 的值。在這種情況下，我們將該值分配給名為 x 的區域性變數。請注意，名為 x 的區域性變數與名為 x 的例項變數之間沒有衝突。點表示法的目的是明確識別您正在引用的哪個變數。
您可以將點表示法用作任何 Java 表示式的一部分，因此以下內容是合法的。
System.out.println (blank.x + ", " + blank.y);
int distance = blank.x * blank.x + blank.y * blank.y;
第一行列印 3, 4；第二行計算值 25。
您可以按照通常的方式將物件作為引數傳遞。例如
public static void printPoint (Point p){
System.out.println ("(" + p.x + ", " + p.y + ")");
}
是一個以點作為引數並以標準格式列印它的方法。如果您呼叫 printPoint (blank)，它將列印 (3, 4)。實際上，Java 有一個內建的方法來列印點。如果您呼叫 System.out.println (blank)，您將得到：java.awt.Point[x=3,y=4]
這是 Java 用於列印物件的標準格式。它列印型別的名稱，然後列印物件的內容，包括例項變數的名稱和值。
作為第二個示例，我們可以重寫距離部分中的距離方法，使其以兩個點作為引數，而不是四個雙精度數。
public static double distance (Point p1, Point p2) {
double dx = (double)(p2.x - p1.x);
double dy = (double)(p2.y - p1.y);
return Math.sqrt (dx*dx + dy*dy);
}
型別轉換實際上並不是必需的；我只是將它們新增為提醒，Point 中的例項變數是整數。
矩形類似於點，只是它們有四個例項變數，名為 x、y、width 和 height。除此之外，其他一切都非常相似。
Rectangle box = new Rectangle (0, 0, 100, 200);
建立一個新的 Rectangle 物件，並使 box 指向它。
如果您列印 box，您將得到
java.awt.Rectangle[x=0,y=0,width=100,height=200]
同樣，這是內建的 Java 方法的結果，該方法知道如何列印 Rectangle 物件。
您可以編寫返回物件的方法。例如，findCenter 以 Rectangle 作為引數，並返回一個包含 Rectangle 中心座標的 Point
public static Point findCenter (Rectangle box)
int x = box.x + box.width/2;
int y = box.y + box.height/2;
return new Point (x, y);
請注意，您可以使用 new 建立一個新物件，然後立即將結果用作返回值。
您可以透過為其一個例項變數賦值來更改物件的內容。例如，要移動矩形而不更改其大小，您可以修改 x 和 y 值
box.x = box.x + 50;
box.y = box.y + 100;
我們可以獲取此程式碼並將其封裝在一個方法中，並將其推廣以按任意量移動矩形
public static void moveRect (Rectangle box, int dx, int dy)
box.x = box.x + dx;
box.y = box.y + dy;
變數 dx 和 dy 指示在每個方向上移動矩形的距離。呼叫此方法會修改作為引數傳遞的 Rectangle。
Rectangle box = new Rectangle (0, 0, 100, 200);
moveRect (box, 50, 100);
System.out.println (box);
列印
java.awt.Rectangle[x=50,y=100,width=100,height=200].
透過將物件作為引數傳遞給方法來修改物件可能很有用，但它也可能使除錯變得更加困難，因為並不總是清楚哪些方法呼叫會修改其引數，哪些不會。稍後，我將討論這種程式設計風格的一些優缺點。
同時，我們可以享受 Java 內建方法的便利，其中包括 translate，它與 moveRect 做完全相同的事情，儘管呼叫它的語法略有不同。我們不是將 Rectangle 作為引數傳遞，而是在 Rectangle 上呼叫 translate，並將 dx 和 dy 作為引數傳遞。
box.translate (50, 100);
效果完全相同。
別名
aliasing reference
請記住，當您將值賦給物件變數時，您實際上是在賦予一個對物件的引用。多個變數可以引用同一個物件。例如，這段程式碼
Rectangle box1 = new Rectangle (0, 0, 100, 200);
Rectangle box2 = box1;
box1 和 box2 都引用或指向同一個物件。換句話說，這個物件有兩個名稱：box1 和 box2。當一個人使用兩個名字時，我們稱之為別名。物件也一樣。
當兩個變數是別名時，任何影響一個變數的更改也會影響另一個變數。例如
System.out.println (box2.width);
box1.grow (50, 50);
System.out.println (box2.width);
第一行列印 100，這是 box2 所引用的 Rectangle 的寬度。第二行在 box1 上呼叫 grow 方法，這會將 Rectangle 在各個方向上擴充套件 50 畫素（有關更多詳細資訊，請參閱文件）。
從該圖中可以清楚地看出，對 box1 做出的任何更改也適用於 box2。因此，第三行列印的值為 200，即擴充套件後的矩形的寬度。（順便說一句，Rectangle 的座標為負數是完全合法的。）
正如您從這個簡單的示例中可以看出的那樣，涉及別名的程式碼很快就會變得混亂，並且很難除錯。一般來說，應避免使用別名或謹慎使用。
當您建立物件變數時，請記住您正在建立對物件的引用。在您讓變數指向某個物件之前，變數的值為 null。null 是 Java 中的一個特殊值（也是一個 Java 關鍵字），用於表示“無物件”。
宣告 Point blank; 等效於此初始化
Point blank = null;
如果您嘗試使用 null 物件，無論是透過訪問例項變數還是呼叫方法，您都會得到一個 NullPointerException。系統將列印錯誤訊息並終止程式。
Point blank = null;
int x = blank.x; // NullPointerException
blank.translate (50, 50); // NullPointerException
另一方面，將 null 物件作為引數傳遞或接收作為返回值是合法的。事實上，這樣做很常見，例如表示空集或指示錯誤條件。
在別名部分，我們討論了當多個變數引用同一個物件時會發生什麼。當沒有變數引用物件時會發生什麼？例如
Point blank = new Point (3, 4);
blank = null;
第一行建立一個新的 Point 物件並使 blank 指向它。第二行更改 blank，使其不再引用該物件，而是引用空值（null 物件）。
如果沒有人引用某個物件，那麼就沒有人可以讀取或寫入它的任何值，或者在其上呼叫方法。實際上，它將不復存在。我們可以將物件保留在記憶體中，但這隻會浪費空間，因此，在程式執行期間，Java 系統會定期查詢孤立的物件並回收它們，這個過程稱為垃圾回收。稍後，物件佔用的記憶體空間將可用於作為新物件的一部分使用。
您無需執行任何操作即可使垃圾回收生效，並且通常您不會注意到它。
Java 中有兩種型別的型別：基本型別和物件型別。基本型別，如 int 和 boolean，以小寫字母開頭；物件型別以大寫字母開頭。這種區別很有用，因為它提醒我們它們之間的一些差異。
當您宣告基本型別變數時，您會獲得用於儲存基本型別值的儲存空間。當您宣告物件變數時，您會獲得用於儲存對物件的引用的空間。為了獲得物件本身的空間，您必須使用 new 命令。
如果您沒有初始化基本型別，則會為其賦予一個預設值，該值取決於型別。例如，int 的預設值為 0，boolean 的預設值為 true。物件型別的預設值為 null，表示沒有物件。
基本型別變數很好地隔離，因為您無法在一個方法中執行任何操作來影響另一個方法中的變數。物件變數可能難以使用，因為它們沒有很好地隔離。如果您將對物件的引用作為引數傳遞，則呼叫的方法可能會修改該物件，在這種情況下，您將看到效果。當您在物件上呼叫方法時，情況也是如此。當然，這可能是件好事，但您必須意識到這一點。
基本型別和物件型別之間還有另一個區別。您不能向 Java 語言中新增新的基本型別（除非您加入標準委員會），但您可以建立新的物件型別！我們將在下一章中看到如何操作。
- 包（package）：類的集合。內建 Java 類按包組織。
- AWT：抽象視窗工具包（Abstract Window Toolkit），Java 中最大且最常用的包之一。
- 例項：類別中的一個例子。我的貓是“貓科動物”類別的一個例項。每個物件都是某個類的例項。
- 例項變數：構成物件的一個命名資料項。每個物件（例項）都擁有其類例項變數的副本。
- 引用：指示物件的數值。在狀態圖中，引用顯示為箭頭。
- 別名：兩個或多個變數引用同一個物件的情況。
- 垃圾回收：查詢沒有引用的物件並回收其儲存空間的過程。
- 狀態：在程式執行的給定時間點，所有變數和物件及其值的完整描述。
- 狀態圖：以圖形方式顯示的程式狀態快照。