【Java SE】类和对象

红太狼 2024-03-22 20:51 54阅读 0赞

**目录**

【1】面向对象的初步认识

【1.1】什么是面向对象

【1.2】面向对象与面向过程

【2】类定义和使用

【2.1】简单认识类

【2.2】类的定义格式

【2.3】练习

【2.3.1】定义一个狗类

【2.3.2】定义一个学生类

【3】类的实例化

【3.1】什么是实例化

【3.2】类和对象的说明

【4】this的引用

【4.1】为什么要有this引用

【4.2】什么是this引用

【4.3】this引用的特性

【5】对象的构造及初始化

【5.1】如何初始化对象

【5.2】构造方法

【5.2.1】概念

【5.2.2】特性

【5.3】默认初始化

--------------------

## **类和对象** ##

## **【1】面向对象的初步认识** ##

### **【1.1】什么是面向对象** ###

Java是一门纯面向对象的语言(Object Oriented Program，简称OOP)，在面向对象的世界里，一切皆为对象。**面向对象是解决问题的一种思想，主要依靠对象之间的交互完成一件事情**。用面向对象的思想来涉及程序，更符合人们对事物的认知，对于大型程序的设计、扩展以及维护都非常友好。

### **【1.2】面向对象与面向过程**  ###

**【传统洗衣服方式】**

![fd34209bb3354703adbb8cdc98843272.png][]

**注重的是洗衣服的过程**，少了一个环节可能都不行。

而且不同衣服洗的方式，时间长度，拧干方式都不同，处理起来就比较麻烦。如果将来要洗鞋子，那就是另一种放方式。按照该种方式来写代码，将来**扩展或者维护起来会比较麻烦**。

**【现代洗衣服方式】**

![e11d51433f174364bee73521bb956434.png][]

以**面向对象方式来进行处理，就不关注洗衣服的过程**，具体洗衣机是怎么来洗衣服，如何来甩干的，用户不用去关心，只需要将衣服放进洗衣机，倒入洗衣粉，启动开关即可，**通过对象之间的交互来完成的**。注意：面向过程和面相对象并不是一门语言，而是解决问题的方法，没有那个好坏之分，都有其专门的应用场景。

## **【2】类定义和使用**  ##

面相对象程序设计关注的是对象，而对象是现实生活中的实体，比如：洗衣机。但是洗衣机计算机并不认识，需要开发人员告诉给计算机什么是洗衣机。

![70025c98432a441094596299830c3dca.png][]

上图左侧就是**对洗衣机简单的描述，该过程称为对洗衣机对象(实体)进行抽象(对一个复杂事物的重新认知)**，但是这些简化的抽象结果计算机也不能识别，开发人员可以采用某种面相对象的编程语言来进行描述，比如：Java语言。

### **【2.1】简单认识类**  ###

**类是用来对一个实体(对象)来进行描述的**，主要描述该实体(对象)具有哪些属性(外观尺寸等)，哪些功能(用来干啥)，描述完成后计算机就可以识别了。

比如：洗衣机，它是一个品牌，在Java中可以将其看成是一个类别。
    属性：产品品牌，型号，产品重量，外观尺寸，颜色...
    功能：洗衣，烘干、定时....

在Java语言中，如何对上述的洗衣机类来进行定义呢？

### **【2.2】类的定义格式**  ###

**在java中定义类时需要用到class关键字**，具体语法如下

// 创建类
    class ClassName{
    	field; // 字段(属性) 或者 成员变量
    	method; // 行为 或者 成员方法
    }

class为定义类的关键字，ClassName为类的名字，\{\}中为类的主体。

类中包含的内容称为类的成员。属性主要是用来描述类的，称之为类的成员属性或者类成员变量。方法主要说明类具有哪些功能，称为类的成员方法。

**【实例：定义一个洗衣机的类】**

class WashMachine{
        // 属性(字段)
        public String brand; // 品牌
        public String type; // 型号
        public double weight; // 重量
        public double length; // 长
        public double width; // 宽
        public double height; // 高
        public String color; // 颜色
        public void washClothes(){ // 洗衣服
            System.out.println("洗衣功能");
        }
    
        // 行为(方法)
        public void dryClothes(){ // 脱水
            System.out.println("脱水功能");
        }
        public void setTime(){ // 定时
            System.out.println("定时功能");
        }
    }

采用Java语言将洗衣机类在计算机中定义完成，经过javac编译之后形成.class文件，在JVM的基础上计算机就可以识别了。

【注意事项】

*  类名注意采用大驼峰定义。
 *  成员前写法统一为public，后面会详细解释。
 *  此处写的方法不带 **static** 关键字. 后面会详细解释 。

### **【2.3】练习** ###

#### **【2.3.1】定义一个狗类** ####

![c916a04c4abd4a0b9388376bdab72472.png][]

class PetDog {
        // 狗的属性
        public String name;//名字
        public String color;//颜色
    
        // 狗的行为
        public void barks() {
            System.out.println(name + ": 旺旺旺~~~");
        }
        
        public void wag() {
            System.out.println(name + ": 摇尾巴~~~");
        }
    }

#### **【2.3.2】定义一个学生类** ####

![d32b253040954913a5b8a1efecd34e70.png][]

class Student {
        // 学生的属性
        public String name;
        public String gender;
        public short age;
        public double score;
        
        // 狗行为
        public void DoClass(){}
        public void DoHomework(){}
        public void Exam(){}
    }

**【注意事项】**

1.  一般一个文件当中只定义一个类。
2.  main方法所在的类一般要使用public修饰(注意：Eclipse默认会在public修饰的类中找main方法)。
3.  public修饰的类必须要和文件名相同。
4.  不要轻易去修改public修饰的类的名称，如果要修改，通过开发工具修改(给同学演示)。

## **【3】类的实例化**  ##

### **【3.1】什么是实例化**  ###

**定义了一个类，就相当于在计算机中定义了一种新的类型**，与int，double类似，只不过int和double是java语言自带的内置类型，而类是用户自定义了一个新的类型，比如上述的：PetDog类和Student类。它们都是类(一种新定义的类型)有了这些自定义的类型之后，就可以使用这些类来定义实例(或者称为对象)。

**用类类型创建对象的过程，称为类的实例化**，在java中采用new关键字，配合类名来实例化对象。

![7ce686710203478e89ea65c9f2ff7386.png][]

public class Main{
        public static void main(String[] args) {
            PetDog dogh = new PetDog(); //通过new实例化对象
            dogh.name = "阿黄";
            dogh.color = "黑黄";
            dogh.barks();
            dogh.wag();
            PetDog dogs = new PetDog();
            dogs.name = "阿黄";
            dogs.color = "黑黄";
            dogs.barks();
            dogs.wag();
        }
    } 
    输出结果：
    阿黄: 旺旺旺~~~
    阿黄: 摇尾巴~~~
    赛虎: 旺旺旺~~~
    赛虎: 摇尾巴~~~

**【注意事项】**

*  new 关键字用于创建一个对象的实例。
 *  使用 . 来访问对象中的属性和方法。
 *  同一个类可以创建对个实例。

### **【3.2】类和对象的说明**  ###

1.  **类只是一个模型一样的东西**，用来对一个实体进行描述，限定了类有哪些成员。
2.  **类是一种自定义的类型**，可以用来定义变量。
3.  一个类可以实例化出多个对象，**实例化出的对象 占用实际的物理空间，存储类成员变量**。
4.  做个比方。**类实例化出对象就像现实中使用建筑设计图建造出房子，类就像是设计图**，只设计出需要什么东西，但是并没有实体的建筑存在，同样类也只是一个设计，实例化出的对象才能实际存储数据，占用物理空间。

![746b495e15f54da5923797fd8a69f90b.png][]

## **【4】this的引用** ##

### **【4.1】为什么要有this引用**  ###

**【先看一个日期类的例子】**

public class Date {
        // 成员属性
        public int year;
        public int month;
        public int day;
        
        // 成员方法
        public void setDate(int y, int m, int d) {
            year = y;
            month = m;
            day = d;
        }
        public void printDate() {
            System.out.println(year + "年" + month + "月" + day + "日");
        }
        
        public static void main(String[] args) {
            Date date1 = new Date();
            date1.year = 2022;
            date1.month = 12;
            date1.day = 12;
            
            Date date2 = new Date();
            date2.year = 2022;
            date2.month = 11;
            date2.day = 11;
            
            Date date3 = new Date();
            date3.year = 2022;
            date3.month = 10;
            date3.day = 10;
            
            date1.printDate();
            date2.printDate();
            date3.printDate();
        }
    }

以上代码定义了一个日期类，然后main方法中创建了三个对象，并通过Date类中的成员方法对对象进行设置和打印，代码整体逻辑非常简单，没有任何问题。

但是细思之下有以下两个疑问：

public void setDay(int year, int month, int day){
    	year = year;
    	month = month;
    	day = day;
    }

那函数体中到底是谁给谁赋值？成员变量给成员变量？参数给参数？参数给成员变量？成员变量参数？估计自己都搞不清楚了。

三个对象都在调用setDate和printDate函数，但是这两个函数中没有任何有关对象的说明，**setDate**和**printDate**函数如何知道打印的是那个对象的数据呢?

![f2f6c0f0df044b1dbfaff0a76dc50859.png][]

一切让this引用来揭开这层神秘的面纱。

### **【4.2】什么是this引用**  ###

**this引用指向当前对象(成员方法运行时调用该成员方法的对象)，在成员方法中所有成员变量的操作，都是通过该引用去访问**。只不过所有的操作对用户是透明的，即用户不需要来传递，编译器自动完成。

public class Date {
        // 成员属性
        public int _year;
        public int _month;
        public int _day;
    
        public void setDate(int year, int month, int day) {
            this._year = year;
            this._year = month;
            this._year = day;
        }
    
        // 成员方法
        public void printDate() {
            System.out.println(_year + "年" + _month + "月" + _day + "日");
        }
    
        public static void main(String[] args) {
            Date date1 = new Date();
            date1._year = 2022;
            date1._month = 12;
            date1._day = 12;
    
            Date date2 = new Date();
            date2._year = 2022;
            date2._month = 11;
            date2._day = 11;
    
            Date date3 = new Date();
            date3._year = 2022;
            date3._month = 10;
            date3._day = 10;
    
            date1.printDate();
            date2.printDate();
            date3.printDate();
        }
    }

【注意】this**引用的是调用成员方法的对象**。

![e13bd099cd64446b83eb6ec1a8f4b22c.png][]

### **【4.3】this引用的特性**  ###

1.  this的类型：对应类类型引用，即哪个对象调用就是哪个对象的引用类型。
2.  this只能在"成员方法"中使用。
3.  在"成员方法"中，this只能引用当前对象，不能再引用其他对象。
4.  this是“成员方法”第一个隐藏的参数，编译器会自动传递，在成员方法执行时，编译器会负责将调用成员方法对象的引用传递给该成员方法，this负责来接收。

在代码层面来简单演示--->注意：下图右侧中的Date类也是可以通过编译的

![a5f39a8a0246444dbc9989d000db9fbb.png][]

## **【5】对象的构造及初始化**  ##

### **【5.1】如何初始化对象**  ###

通过前面知识点的学习知道，在Java方法内部定义一个局部变量时，必须要初始化，否则会编译失败。

public static void main(String[] args) {
    	int a;
    	System.out.println(a);
    } 
    // Error:(26, 28) java: 可能尚未初始化变量a

要让上述代码通过编译，非常简单，只需在正式使用a之前，给a设置一个初始值即可。如果是对象：

public static void main(String[] args) {
    	Date d = new Date();
    	d.printDate();
    	d.setDate(2021,6,9);
    	d.printDate();
    } 
    // 代码可以正常通过编译

需要调用之前写的SetDate方法才可以将具体的日期设置到对象中。**通过上述例子发现两个问题：**

1.  **每次对象创建好后调用**SetDate方法设置具体日期，比较麻烦，那对象该如何初始化？
2.  局部变量必须要初始化才能使用，为什么字段声明之后没有给值依然可以使用？

### **【5.2】构造方法** ###

#### **【5.2.1】概念**  ####

构造方法(也称为构造器)是一个特殊的成员方法，**名字必须与类名相同，在创建对象时，由编译器自动调用，并且在整个对象的生命周期内只调用一次**。

public class Date {
        // 构造方法：
        // 名字与类名相同，没有返回值类型，设置为void也不行
        // 一般情况下使用public修饰
        // 在创建对象时由编译器自动调用，并且在对象的生命周期内只调用一次
        public Date(int year, int month, int day) {
            this._year = year;
            this._month = month;
            this._day = day;
        }
    
        // 成员方法
        public void printDate() {
            System.out.println(_year + "年" + _month + "月" + _day + "日");
        }
    
        // 成员属性
        public int _year;
        public int _month;
        public int _day;
    
        /* 入口函数Main */
        public static void main(String[] args) {
            // 此处创建了一个Date类型的对象，并没有显式调用构造方法
            Date date1 = new Date(2022,12,12);  // 输出Date(int,int,int)方法被调用了
            date1.printDate();
        }
    }

【注意】构造方法的作用就是对对象中的成员进行初始化，并不负责给对象开辟空间。

#### **【5.2.2】特性**  ####

1.  名字必须与类名相同
2.  没有返回值类型，设置为void也不行
3.  创建对象时由编译器自动调用，并且在对象的生命周期内只调用一次(相当于人的出生，每个人只能出生一次)
4.  构造方法可以重载(用户根据自己的需求提供不同参数的构造方法)

public class Date {
        // 无参构造方法
        public Date() {
            System.out.println("我是一个无参的构造方法");
        }
        // 带有三个参数的构造方法
        public Date(int year, int month, int day) {
            System.out.println("我是一个带3个参数的构造方法");
            this._year = year;
            this._month = month;
            this._day = day;
        }
    
        // 成员方法
        public void printDate() {
            System.out.println(_year + "年" + _month + "月" + _day + "日");
        }
    
        // 成员属性
        public int _year;
        public int _month;
        public int _day;
    
        /* 入口函数Main */
        public static void main(String[] args) {
            Date date1 = new Date(2022,12,12);  
            date1.printDate();
        }
    }

上述两个构造方法：名字相同，参数列表不同，因此构成了**方法重载**。

1.  如果用户没有显式定义，编译器会生成一份默认的构造方法，生成的默认构造方法一定是无参的。

public class Date {
        public int year;
        public int month;
        public int day;
        
        public void printDate(){
            System.out.println(year + "-" + month + "-" + day);
        }
        
        public static void main(String[] args) {
            Date d = new Date();
            d.printDate();
        }
    }

上述Date类中，没有定义任何构造方法，**编译器会默认生成一个不带参数的构造方法**。

**【注意】**一旦用户定义，编译器则不再生成。

public class Date {
        public int year;
        public int month;
        public int day;
        
        public Date(int year, int month, int day) {
            this.year = year;
            this.month = month;
            this.day = day;
        }
        
        public void printDate(){
            System.out.println(year + "-" + month + "-" + day);
        }
        
        public static void main(String[] args) {
        // 如果编译器会生成，则生成的构造方法一定是无参的
        // 则此处创建对象是可以通过编译的
        // 但实际情况是：编译期报错
            Date d = new Date();
            d.printDate();
        }
    } 
    /*
        Error:(26, 18) java: 无法将类 extend01.Date中的构造器 Date应用到给定类型;
        需要: int,int,int
        找到: 没有参数
        原因: 实际参数列表和形式参数列表长度不同
     */

1.  构造方法中，可以通过this调用其他构造方法来简化代码

public class Date {
        public int year;
        public int month;
        public int day;
        
        // 无参构造方法--内部给各个成员赋值初始值，该部分功能与三个参数的构造方法重复
    	// 此处可以在无参构造方法中通过this调用带有三个参数的构造方法
    	// 但是this(1900,1,1);必须是构造方法中第一条语句
        public Date(){
    	//System.out.println(year); // 注释取消掉，编译会失败
        this(1900, 1, 1);     		// 必须在第一场调用其他构造函数
    	//this.year = 1900;
    	//this.month = 1;
    	//this.day = 1;
        } 
        
        // 带有三个参数的构造方法
        public Date(int year, int month, int day) {
            this.year = year;
            this.month = month;
            this.day = day;
        }
    }

**【注意】**

*  this(...)**必须是构造方法中第一条语句。**
 *  不能形成环 。

public Date(){
    	this(1900,1,1);
    }
    public Date(int year, int month, int day) {
    	this();
    } 
    
    /* 无
    参构造器调用三个参数的构造器，而三个参数构造器有调用无参的构造器，形成构造器的递归调用
    编译报错：Error:(19, 12) java: 递归构造器调用
     */

1.  绝大多数情况下使用public来修饰，特殊场景下会被private修饰(后序讲单例模式时会遇到) 。

### **【5.3】默认初始化**  ###

在上文中提出的第二个问题：为什么局部变量在使用时必须要初始化，而成员变量可以不用呢？

public class Date {
        public int year;
        public int month;
        public int day;
        
        public Date(int year, int month, int day) {
            // 成员变量在定义时，并没有给初始值, 为什么就可以使用呢？
            System.out.println(this.year);
            System.out.println(this.month);
            System.out.println(this.day);
        }
        
        public static void main(String[] args) {
            // 此处a没有初始化，编译时报错：
            // Error:(24, 28) java: 可能尚未初始化变量a
            // int a;
            // System.out.println(a);
            Date d = new Date(2021,6,9);
        }
    }

![d9b711d97ccb49729816b04d2656f000.png][]

要搞清楚这个过程，就需要知道 new 关键字背后所发生的一些事情：

Date d = new Date(2021,6,9);

在程序层面只是简单的一条语句，在JVM层面需要做好多事情，下面简单介绍下：

1.  检测对象对应的类是否加载了，如果没有加载则加载。
2.  为对象分配内存空间。
3.  处理并发安全问题比如：多个线程同时申请对象，JVM要保证给对象分配的空间不冲突。
4.  **初始化所分配的空间**
    
    即：对象空间被申请好之后，对象中包含的成员已经设置好了初始值，比如：

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th style="vertical-align:bottom;"><strong>数据类型</strong></th> 
   <th style="vertical-align:bottom;"><strong>默认值</strong></th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td style="vertical-align:top;">byte</td> 
   <td style="vertical-align:top;">0</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td style="vertical-align:top;">char</td> 
   <td style="vertical-align:top;">'\u0000'</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td style="vertical-align:top;">short</td> 
   <td style="vertical-align:top;">0</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td style="vertical-align:top;">int</td> 
   <td style="vertical-align:top;">0</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td style="vertical-align:top;">long</td> 
   <td style="vertical-align:top;">0L</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td style="vertical-align:top;">boolean</td> 
   <td style="vertical-align:top;">false</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td style="vertical-align:top;">float</td> 
   <td style="vertical-align:top;">0.0f</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td style="vertical-align:top;">double</td> 
   <td style="vertical-align:top;">0.0</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td style="vertical-align:top;">reference</td> 
   <td style="vertical-align:top;">null</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
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