【Java】之类和对象

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前言

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一、面向对象的初步认知

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1. 面向对象的初步认知

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

以一个较为贴切的例子来讲，洗衣服我们有两种选择，我们可以亲历亲为来手洗衣服，也可以是用洗衣机来洗。而在专业术语中，我们把亲历亲为成为面向过程，将用洗衣机洗衣服称为面向对象。在Java中我们注重的是造一台洗衣机出来进行功能交互，来帮我们洗衣服

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。
在这里插入图片描述
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。

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。

class WashMachine{
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");
}
public void dryClothes(){ // 脱水
System.out.println("脱水功能");
}
public void setTime(){ // 定时
System.out.println("定时功能");
}
}

3. 类的实例化

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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。

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.
同一个类可以创建多个实例.

3.2 类和对象的说明

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.
类是一种自定义的类型，可以用来定义变量.
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
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。

4. this引用

4.1 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 {
public int year;
public int month;
public int day;
public void setDay(int year, int month, int day){
this.year = year;
this.month = month;
this.day = day;
}
public void printDate(){
System.out.println(this.year + "/" + this.month + "/" + this.day);
}
}

注意：this引用的是调用成员方法的对象。

public static void main(String[] args) {
Date d = new Date();
d.setDay(2020,9,15);
d.printDate();
}

4.2 this引用的特性

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
this只能在"成员方法"中使用
在"成员方法"中，this只能引用当前对象，不能再引用其他对象
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

5. 对象的构造及初始化

5.1 构造方法

5.1.1 概念

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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 {
public int year;
public int month;
public int day;
// 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;
System.out.println("Date(int,int,int)方法被调用了");
}
public void printDate(){
System.out.println(year + "-" + month + "-" + day);
}
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 d = new Date(2021,6,9); // 输出Date(int,int,int)方法被调用了
d.printDate(); // 2021-6-9
}
}

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。

5.1.2 特性

名字必须与类名相同
没有返回值类型，设置为void也不行
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)
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 {
public int year;
public int month;
public int day;
// 无参构造方法
public Date(){
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;
}
public void printDate(){
System.out.println(year + "-" + month + "-" + day);
}
public static void main(String[] args) {
Date d = new Date();
d.printDate();
}
}

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);
//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

5.2默认初始化

首先我们思考一个问题，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);
}
}

要搞清楚这个问题，我们从JVM层面来讲解：

在这里插入图片描述
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：

数据类型	默认值
byte	0
char	‘\u0000’
short	0
int	0
long	0L
boolean	false
float	0.0f
doubl	0.0
reference	nul

6. 封装

6.1 封装的概念

面向对象程序三大特性：封装、继承、多态。而类和对象阶段，主要研究的就是封装特性。何为封装呢？简单来说
就是套壳屏蔽细节

比如：对于电脑这样一个复杂的设备，提供给用户的就只是：开关机、通过键盘输入，显示器，USB插孔等，让用
户来和计算机进行交互，完成日常事务。但实际上：电脑真正工作的却是CPU、显卡、内存等一些硬件元件。
对于计算机使用者而言，不用关心内部核心部件，比如主板上线路是如何布局的，CPU内部是如何设计的等，用户
只需要知道，怎么开机、怎么通过键盘和鼠标与计算机进行交互即可。因此计算机厂商在出厂时，在外部套上壳
子，将内部实现细节隐藏起来，仅仅对外提供开关机、鼠标以及键盘插孔等，让用户可以与计算机进行交互即可。
封装：将数据和操作数据的方法进行有机结合，隐藏对象的属性和实现细节，仅对外公开接口来和对象进行交互

6.2封装扩展之包

6.2.1包的概念

在面向对象体系中，提出了一个软件包的概念，即：为了更好的管理类，把多个类收集在一起成为一组，称为软件
包。有点类似于目录。

在Java中也引入了包，包是对类、接口等的封装机制的体现，是一种对类或者接口等的很好的组织方式，比如：一
个包中的类不想被其他包中的类使用。包还有一个重要的作用：在同一个工程中允许存在相同名称的类，只要处在
不同的包中即可。

6.3访问限定符

Java中主要通过类和访问权限来实现封装：类可以将数据以及封装数据的方法结合在一起，更符合人类对事物的认
知，而访问权限用来控制方法或者字段能否直接在类外使用。Java中提供了四种访问限定符：
在这里插入图片描述

7. static成员

7.1 再谈学生类

假设三个同学是同一个班的，那么他们上课肯定是在同一个教室，那既然在同一个教室，那能否给类中再加一个成员变量，来保存同学上课时的教室呢？答案是不行的。
之前在Student类中定义的成员变量，每个对象中都会包含一份(称之为实例变量)，因为需要使用这些信息来描述具体的学生。而现在要表示学生上课的教室，这个教室的属性并不需要每个学生对象中都存储一份，而是需要让所有的学生来共享。在Java中，被static修饰的成员，称之为静态成员，也可以称为类成员，其不属于某个具体的对象，是所有对象所共享的。
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7.2 static修饰成员变量

static修饰的成员变量，称为静态成员变量，静态成员变量最大的特性：不属于某个具体的对象，是所有对象所共享的
【静态成员变量特性】

不属于某个具体的对象，是类的属性，所有对象共享的，不存储在某个对象的空间中
既可以通过对象访问，也可以通过类名访问，但一般更推荐使用类名访问
类变量存储在方法区当中
生命周期伴随类的一生(即：随类的加载而创建，随类的卸载而销毁)

public class Student{
public String name;
public String gender;
public int age;
public double score;
public static String classRoom = "Bit306";
// ...
public static void main(String[] args) {
// 静态成员变量可以直接通过类名访问
System.out.println(Student.classRoom);
Student s1 = new Student("Li leilei", "男", 18, 3.8);
Student s2 = new Student("Han MeiMei", "女", 19, 4.0);
Student s3 = new Student("Jim", "男", 18, 2.6);
// 也可以通过对象访问：但是classRoom是三个对象共享的
System.out.println(s1.classRoom);
System.out.println(s2.classRoom);
System.out.println(s3.classRoom)
}
}

以调试方式运行上述代码，然后在监视窗口中可以看到，静态成员变量并没有存储到某个具体的对象中

7.3 static修饰成员方法

一般类中的数据成员都设置为private，而成员方法设置为public，那设置之后，Student类中classRoom属性如何
在类外访问呢？

Java中，被static修饰的成员方法称为静态成员方法，是类的方法，不是某个对象所特有的。静态成员一般是通过
静态方法来访问的。

public class Student{
// ...
private static String classRoom = "Bit306";
// ...
public static String getClassRoom(){
return classRoom;
}
}
public class TestStudent {
public static void main(String[] args) {
System.out.println(Student.getClassRoom());
}
}

【静态方法特性】

不属于某个具体的对象，是类方法
可以通过对象调用，也可以通过类名.静态方法名(…)方式调用，更推荐使用后者
不能在静态方法中直接访问任何非静态成员变量

public static String getClassRoom(){
System.out.println(this);
return classRoom;
}
// 编译失败：Error:(35, 28) java: 无法从静态上下文中引用非静态 变量 this
public static String getClassRoom(){
age += 1;
return classRoom;
}
// 编译失败：Error:(35, 9) java: 无法从静态上下文中引用非静态 变量 age

静态方法中不能直接调用任何非静态方法，因为非静态方法有this参数，在静态方法中调用时候无法传递this引用

public static String getClassRoom(){
doClass();
return classRoom;
}
// 编译报错：Error:(35, 9) java: 无法从静态上下文中引用非静态 方法 doClass()

8. 代码块

8.1 代码块概念以及分类

使用 {} 定义的一段代码称为代码块。根据代码块定义的位置以及关键字，又可分为以下四种：

普通代码块
构造块
静态块
同步代码块（后续讲解多线程部分再谈）

8.2 普通代码块

普通代码块：定义在方法中的代码块

public class Main{
public static void main(String[] args) {
{ //直接使用{}定义，普通方法块
int x = 10 ;
System.out.println("x1 = " +x);
}
int x = 100 ;
System.out.println("x2 = " +x);
}
}
// 执行结果
x1 = 10
x2 = 100

8.3 构造代码块

构造块：定义在类中的代码块(不加修饰符)。也叫：实例代码块。构造代码块一般用于初始化实例成员变量

public class Student{
//实例成员变量
private String name;
private String gender;
private int age;
private double score;
public Student() {
System.out.println("I am Student init()!");
}
//实例代码块
{
this.name = "bit";
this.age = 12;
this.sex = "man";
System.out.println("I am instance init()!");
}
public void show(){
System.out.println("name: "+name+" age: "+age+" sex: "+sex);
}
}
public class Main {
public static void main(String[] args) {
Student stu = new Student();
stu.show();
}
}
// 运行结果
I am instance init()!
I am Student init()!
name: bit age: 12 sex: man

8.4 静态代码块

使用static定义的代码块称为静态代码块。一般用于初始化静态成员变量。

public class Student{
private String name;
private String gender;
private int age;
private double score;
private static String classRoom;
//实例代码块
{
this.name = "bit";
this.age = 12;
this.gender = "man";
System.out.println("I am instance init()!");
}
// 静态代码块
static {
classRoom = "bit306";
System.out.println("I am static init()!");
}
public Student(){
System.out.println("I am Student init()!");
}
public static void main(String[] args) {
Student s1 = new Student();
Student s2 = new Student();
}
}

注意事项

静态代码块不管生成多少个对象，其只会执行一次
静态成员变量是类的属性，因此是在JVM加载类时开辟空间并初始化的
如果一个类中包含多个静态代码块，在编译代码时，编译器会按照定义的先后次序依次执行(合并)
实例代码块只有在创建对象时才会执行

如果您觉得写得不错，还望赏个三连

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