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庖丁解牛,洞悉 Java 面向对象的精妙架构

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文章目录

#面向对象的介绍:

面向:拿、找

对象:能干活的东西

面向对象编程:拿东西过来做对应的事情

面向对象编程的例子:

import java.util.Random;
import java.util.Scanner;

public class mian {
    public static void main(String[] args) {
        //面向对象,导入一个随机数
        Random r = new Random();
        int data = r.nextInt(10)+1;
        //面向对象,输入一个随机数
        System.out.println(data);

        Scanner sc = new Scanner(System.in);
        // 面向对象,输出一个数
        System.out.println("请输入一个数:");
        int a = sc.nextInt();
        System.out.println(a);
    }
}

为什么java要采取这种方法来编程呢?

我们在程序之中要干某种事,需要某种工具来完成,这样更符合人类的思维习惯,编程更简单,更好理解。

面向对象的重点学习对象是什么?
学习获取已有对象并使用,学习如何自己设计对象并使用。——面向对象的语法

一、设计对象并使用

1.类和对象

  • 类(设计图):是对象共同特征的描述

如何定义类:

public class 类名{
    1.成员变量(代表属性,一般是名词)
    2.成员方法(代表行为,一般是动词)
    3.构造器(后面学习)
    4.代码块(后面学习)
    5.内部类(后面学习)
}
public class Phone{
    //属性(成员变量)
    String brand;
    double price; 
    public void call(){
    }
    public void playGame(){
    }
}

如何得到对象?

如何得到类的对象:

类名 对象名= new 类名();
Phone p = new Phone();
  • 对象:是真实存在的具体东西

拿到对象后能做什么?

对象.成员变量;
对象.成员方法(...

在JAVA中,必须先设计类,才获得对象

public class phone {
    //属性
    String name;
    double price;
    public void call(){
        System.out.println("打电话");
    }
    public void send(){
        System.out.println("发短信");
    }
}

//测试

public class phoneTest {
    public static void main(String[] args) {
        //创建手机对象
        phone p = new phone();
        //给手机对象赋值
        p.name = "小米";
        p.price = 1999;
        //获取手机对象的属性值
        System.out.println(p.name);
        System.out.println(p.price);
        //调用手机对象的方法
        p.call();
        p.send();

    }
}

2.类的几个补充注意事项

  • 用来描述一类事物的类,专业叫做:Javabean类

    在javabean类中,是不写main方法的。

  • 在以前,编写main方法的类,叫做测试类

    我们可以在测试中创建javabean类的对象并进行赋值调用。

public class 类名 {
    1.成员变量(代表属性)
    2.成员方法(代表行为)
}

public class Student {
    //属性(成员变量)
    String name;
    int age;
    //行为方法
    public void study(){
        System.out.println("好好学习,天天向上");
    }
    public void doHomework(){
        System.out.println("键盘敲烂,月薪过万");
    }
}

  • 类名首字母建议大写,需要见名知意,驼峰模式。

  • 一个java文件中可以定义多个class类,且只能一个类是public修饰的类名必须成为代码文件名。

    实际开发中建议还是一个文件定义一个class类。

  • 成员变量的完整定义格式是:修饰符 数据类型 变量名称=初始化值;一般无需指定初始化值,存在默认值。

    int age;
    //这里不写初始化值是因为,这里学生的年龄是一个群体的值,没有一个固定的初始化值。
    //如果给age赋值,比如是18岁,那就代表者所有的学生年龄都是18岁。
    
    //类的赋值不是在类里面赋值,而是在创建了对象之后再赋值,这时赋值的时这个特定的对象。
    Student stu = new Student();
    Stu.name="张三";
    Stu.height=187;
    
    

    对象的成员变量的默认值规则

    数据类型明细默认值
    基本类型byte,short,int,long0
    基本类型float,double0.0
    基本类型booleanfalse
    引用类型类、接口、数组、Stringnull
    //编写女朋友类,创建女朋友类的对象,给女朋友的属性赋值并调用女朋友类中的方法。自己思考女朋友有哪些属性,有哪些行为?
    public class girlFriend {
        public static void main(String[] args) {
            //创建女朋友对象
            girl g = new girl();
            //给女朋友对象赋值
            g.name = "小红";
            g.age = 20;
            g.hobby = "唱歌";
            //获取女朋友对象的属性值
            System.out.println(g.name);
            System.out.println(g.age);
            System.out.println(g.hobby);
            //调用女朋友对象的方法
            g.eat();
            g.sleep();
        }
    }
    
    
    //这是一个类
    public class girl {
        //成员变量(代表属性)
        String name;
        int age;
        String hobby;
        //成员方法(代表行为)
        public void eat(){
            System.out.println("吃饭");
        }
        public void sleep(){
            System.out.println("睡觉");
        }
    }
    
    

3.开发中类的设计

先把需求拿过来,先要看这个需求当中有几类事物。每个事物,每类事务都要定义为单独的类,这类事物的名词都可以定义为属性,这类事物的功能,一般是动词,可以定义为行为。

二、封装

1.封装的介绍

封装是面向对象的三大特征:封装、继承、多态

封装的作用:告诉我们,如何正确设计对象的属性和方法。

/**需求:定义一个类描述人
属性:姓名、年龄
行为:吃饭、睡觉*/
public class Person{
    String name;
    int age;
    public void eat(){
        System.out.println("吃饭")}
    public void sleep(){
        System.out.println("睡觉")}
}

原则:对象代表什么,就得封装对应的数据,并提供数据对应的行为。

public class Circle {
    double radius;
    public void draw(){
        System.out.println("根据半径"+radius+"画圆");
    }
}
//人画圆,我们通常人为行为主体是人,其实是圆
//例如:人关门,这个门一定是门自己关的,人只是给了作用力,是门自己关上的。

2.封装的好处

  • 对象代表什么,就得封装对应的数据,并提供数据对应的行为
  • 降低我们的学习成本,可以少学,少记,或者说压根不用学,不用记对象有哪些方法,有需要时去找就行

3.private关键字

  • 是一个权限修饰符

  • 可以修饰成员(成员变量和成员方法)

  • 被private修饰的成员只能在本类中才能访问

    public class GirlFriend{
        private String name;
        private int age;
        private String gender;
    }
    
    public class leiMing {
        private int age;
        //set(赋值)
        public void setAge(int a){
            if(a<0||a>120){
                System.out.println("你给的年龄有误");
                return;
            }
            age = a;
        }
        //get(取值)
        public int getAge(){
            return age;
        }
    }
    
    
  • 针对private修饰的成员变量,如果需要被其他类使用,提供相应的操作

  • 提供“setXxx(参数)”方法,用于给成员变量复制,方法用public修饰

  • 提供“getXxx()”方法,用于获取成员变量的值,方法用public修饰

为什么要调用set和get呢?

封装是面向对象编程的四大特性之一,它将数据(成员变量)和操作数据的方法绑定在一起,并隐藏对象的内部实现细节。通过将成员变量声明为 private,外部类无法直接访问和修改这些变量,只能通过类提供的 setget 方法来间接操作。这样可以防止外部代码对数据进行非法或不恰当的修改,保证数据的安全性和完整性。

三、this关键字

1.成员变量和局部变量

public class GirlFriend{
    private int age;//成员变量:方法的外面,类的里面
    public void method(){
        int age = 10;//局部变量:方法的里面
        System.out.println(age);
    }
}

成员变量和局部变量一致时,采用就近原则

谁离我近,我就用谁

public class GirlFriend{
    private int age;//成员变量:方法的外面,类的里面
    public void method(){
        int age = 10;//局部变量:方法的里面
        System.out.println(age);
    }
}
//在这里中,最后1个age距离 age=10最近,所以最后一个age用的是10的值
//假如我想用第一个int ,我们可以在System.out.println(this.age)
age前加入:this. 这里就可以打破就近原则,选择另一个变量

在 Java 中,当局部变量(比如方法的参数)和类的成员变量重名时,就会产生命名冲突。在这种情况下,如果直接使用变量名,Java 默认会使用局部变量。而 this 关键字的一个重要作用就是用来引用当前对象的成员变量,从而区分局部变量和成员变量。

2.举例

下面通过一个简单的示例来详细讲解从引用成员变量方向 this 关键字的用法:

class Employee {
    // 定义成员变量
    private String name;
    private int age;

    // 构造方法,用于初始化员工信息
    public Employee(String name, int age) {
        // 这里参数名和成员变量名相同,使用 this 引用成员变量
        this.name = name;
        this.age = age;
    }

    // 设置员工姓名的方法
    public void setName(String name) {
        // 使用 this 引用成员变量
        this.name = name;
    }

    // 获取员工姓名的方法
    public String getName() {
        return this.name;
    }

    // 设置员工年龄的方法
    public void setAge(int age) {
        // 使用 this 引用成员变量
        this.age = age;
    }

    // 获取员工年龄的方法
    public int getAge() {
        return this.age;
    }

    // 显示员工信息的方法
    public void displayInfo() {
        System.out.println("姓名: " + this.name + ", 年龄: " + this.age);
    }
}

public class ThisKeywordVariableExample {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建一个 Employee 对象
        Employee employee = new Employee("李四", 25);
        // 调用 displayInfo 方法显示员工信息
        employee.displayInfo();

        // 调用 setName 和 setAge 方法修改员工信息
        employee.setName("王五");
        employee.setAge(30);
        // 再次调用 displayInfo 方法显示修改后的员工信息
        employee.displayInfo();
    }
}

代码详细解释:

1. 类的成员变量定义
private String name;
private int age;

这里定义了两个私有成员变量 nameage,用于存储员工的姓名和年龄。

2. 构造方法中的 this 关键字使用
public Employee(String name, int age) {
    this.name = name;
    this.age = age;
}

在构造方法中,参数名 nameage 与类的成员变量名相同。此时,this.name 表示当前对象的成员变量 name,而直接使用的 name 则是构造方法的参数(局部变量)。通过 this.name = name; 语句,将局部变量 name 的值赋给了当前对象的成员变量 name。同理,this.age = age; 也是将局部变量 age 的值赋给了成员变量 age

3. set 方法中的 this 关键字使用
public void setName(String name) {
    this.name = name;
}

public void setAge(int age) {
    this.age = age;
}

setNamesetAge 方法中,同样存在参数名和成员变量名相同的情况。使用 this 关键字来明确指定要操作的是当前对象的成员变量,避免了与局部变量的混淆。

4. get 方法中的 this 关键字使用
public String getName() {
    return this.name;
}

public int getAge() {
    return this.age;
}

get 方法中,使用 this.namethis.age 来返回当前对象的成员变量的值。虽然在这种情况下,不使用 this 关键字也可以正常返回成员变量的值,因为这里没有局部变量与成员变量重名的问题,但使用 this 可以使代码的意图更加清晰,表明是在访问当前对象的成员变量。

5. displayInfo 方法中的 this 关键字使用
public void displayInfo() {
    System.out.println("姓名: " + this.name + ", 年龄: " + this.age);
}

displayInfo 方法中,使用 this.namethis.age 来获取当前对象的成员变量的值,并将其输出。

四、构造方法

1.构造方法的概述

构造方法也叫做构造器、构造函数

2.构造方法的格式

public class Student{
    修饰符 类名(参数){
        方法体;
    }
}
public class Student {
    private String name;
    private int age;

    //如果我们自己没有写构造方法
    // 那么编译器会自动生成一个无参构造方法

    public Student() {
        System.out.println("无参构造方法");
    }
    public Student(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age; //有参构造方法
    }
    public String getName() {
        return name;
    }
    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
    public int getAge() {
        return age;
    }
    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }
}



public class StudentTest {
    public static void main(String[] args) {
        //创建类的对象
        //调用的空参构造
        //Student s1 = new Student();
        Student s = new Student(name:"张三", age:20);
        System.out.println(s.getName());
        System.out.println(s.getAge());

    }
}

特点:

  1. 方法名与类名相同,大小写也要一致
  2. 没有返回值类型,连void都没有
  3. 没有具体的返回值(不能由return带回结果数据)

执行时机:

  1. 创建对象的时候由虚拟机调用,不能手动调用构造方法
  2. 每创建一次对象,就会调用过一次构造方法

3.构造方法的作用

在创建对象的时候,由虚拟机自动调用构造方法,作用是给成员变量进行初始化的

4.构造方法的分类

public class Student{
    private String name;
    private int age;
    
    public Student(){
     ...//空参构造方法
    }
    
    public Student (String name, int age){
    ....//带全部参数构造方法
    }
}

无参构造方法:初始化的对象时,成员变量的数据均采用默认值

有参构造方法:在初始化对象的时候,同时可以为对象进行

5.构造方法的注意事项

  1. 构造方法的定义
    • 如果没有定义构造方法,系统将给出一个默认的无参数构造方法
    • 如果定义了构造方法,系统将不再提供默认的构造方法
  2. 构造方法的重载
    • 带参构造方法,和无参构造方法,两者方法名相同,但是参数不同,这叫做构造方法的重载
  3. 推荐的使用方式
    • 无论是否使用,都动手书写无参数构造方法,和带全部参数的构造方法

五、标准JavaBean

1.标准的JavaBean类

  1. 类名需要见名知意
  2. 成员变量使用private修饰
  3. 提供至少两个构造方法
    • 无参构造方法
    • 带全部参数的构造方法
  4. 成员方法
    • 提供每一个成员变量对应的setXxx()/getXxx()
    • 如果还有其他行为,也需要写上
举例子:
根据一个登录界面写一个JavaBeanpublic class User {
    //属性
    private String username;
    private String password;
    private String email;
    private String gender;
    private int age;

    //构造方法
    //无参构造
    public User() {
    }
    //有参构造
    public User(String username, String password, String email, String gender, int age) {
        this.username = username;
        this.password = password;
        this.email = email;
        this.gender = gender;
        this.age = age;
    }

    //方法
    //set和get方法
    public String getUsername() {
        return username;
    }

    public void setUsername(String username) {
        this.username = username;
    }

    public String getPassword() {
        return password;
    }

    public void setPassword(String password) {
        this.password = password;
    }

    public String getEmail() {
        return email;
    }

    public void setEmail(String email) {
        this.email = email;
    }

    public String getGender() {
        return gender;
    }

    public void setGender(String gender) {
        this.gender = gender;
    }

    public int getAge() {
        return age;
    }

    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }
    
}

我们再写一个javabean中会遇到一个问题:
这样写纯体力活啊!没事的没事的!我们有快捷键:
    
方法一:
    
alt+insert 或 alt+insert+Fn
alt+insert 第一个是构造函数,点击无选择生成的是空参 ,全选ok生成的是有参数的构造函数
alt+insert 点击setter和geteer,全选生成的是set和get
    
方法二:
    
下载插件pdg,下载完成后点击空白处就会出现。然后点击Ptg To JavaBean

六、对象内存图

1.一个对象的内存图

Student s = new Student();
  1. 加载class文件
  2. 申明局部变量
  3. 在堆中开辟一个空间
  4. 默认初始化
  5. 显示初始化
  6. 构造方法初始化
  7. 将堆中空间的地址值赋值给左边的局部变量
举例:
public class Student{
    String name;
    int age;
    
    public void study(){
        System.out.println("好好学习")
    }
}
public class TestStudent{
    public static void main(String [] args){
        Student s= new Student();
        System.out.println(s);
        System.out.println(s.name+"...."+s.age);
        s.name = "阿强";
        s.age = 23;
        System.out.println(s.name+"..."+s.age);
        s.study();
    }
}

在这里插入图片描述

解析:

内存执行顺序解析(基于Java内存模型)


1. 类加载阶段(方法区)
  • 加载class文件

    JVM将

    Student.class
    

    TestStudent.class
    

    加载到方法区,存储类结构信息(字段、方法签名、常量池等)。

    • Student类包含字段name(String)、age(int)和方法study()
    • TestStudent类包含main()方法入口。

2. 栈内存操作(main方法启动)
  • 声明局部变量
    执行main()时,在栈内存中创建main方法的栈帧,声明局部变量s(此时s未指向任何对象,值为null)。

3. 堆内存分配(对象实例化)
  • 在堆中开辟空间
    执行new Student()时,在堆内存中为Student对象分配空间,内存大小由字段类型决定(String引用 + int值)。

4. 对象初始化流程
  • 默认初始化
    对象字段赋默认值:
    • namenull(引用类型默认值)
    • age0(基本类型默认值)。
  • 显示初始化(本例中无)
    如果类中字段有显式赋值(如String name = "默认";),此时会执行。但示例代码未定义,此步骤跳过。
  • 构造方法初始化(本例中无)
    如果存在构造方法(如public Student() { age = 18; }),会通过构造器赋值。示例代码未定义构造方法,此步骤跳过。

5. 变量关联与操作
  • 地址赋值给局部变量

    堆中对象地址赋值给栈帧中的

    s
    

    变量,完成引用关联。

    • 执行Student s = new Student();后,s指向堆内存中的对象。
  • 对象字段修改
    后续代码通过s.name = "阿强";s.age = 23;直接修改堆中对象的字段值,无需重新初始化。


6. 方法调用(方法区与栈协作)
  • 执行s.study()
    • 从方法区加载study()的字节码指令。
    • 在栈中创建study()方法的栈帧,执行System.out.println(" 好好学习")(注:用户代码此处缺少分号,实际会编译报错)。

内存操作完整流程总结

步骤操作内容内存区域示例代码体现
1加载类信息方法区StudentTestStudent类加载
2声明局部变量s栈内存Student s;
3堆中分配对象空间堆内存new Student()
4字段默认初始化(null/0堆内存s.names.age 初始值
5显式/构造初始化(无)-代码未定义相关逻辑
6对象地址赋值给s栈内存s = new Student();
7修改字段值堆内存s.name = "阿强";等操作

关键现象解释

  • System.out.println(s) 输出哈希值
    因打印对象时默认调用toString(),而Student未重写该方法,输出格式为类名@哈希值
  • 字段值修改的可见性
    直接通过引用s修改堆中对象字段,所有指向该对象的引用均会看到更新后的值。
  • 编译隐患
    study()方法中System.out.println(" 好好学习")缺少分号,实际运行前会因语法错误中断。

2.多个对象的内存图

举例:
public class Student{
    String name;
    int age;
    
    public void study(){
        System.out.println("好好学习");
    }
}
public class TestStudent{
    public static void main(String [] args){
        Student s= new Student();
        System.out.println(s);
        s.name = "阿强";
        s.age = 23;
        System.out.println(s.name+"..."+s.age);
        s.study();
        
        Student s2= new Student();
        System.out.println(s2);
        s2.name = "阿珍";
        s2.age = 24;
        System.out.println(s2.name+"..."+s2.age);
        s2.study();
    }
}

在这里插入图片描述

第二次在创建对象时。class文件不需要再加载一次

在这里插入图片描述

解析:

2.1、执行顺序与内存操作分步解析

1. 加载class文件(方法区)
  • 触发条件:首次使用Student类时。
  • 操作内容:
    • Student.class 加载到方法区,存储类结构(字段nameage和方法study()的定义)。
    • TestStudent.class 加载到方法区,存储main()方法入口。
2. 声明局部变量(栈内存)
  • 操作内容:
    • 执行main()方法时,在栈内存创建main方法的栈帧。
    • 声明局部变量ss2(初始值均为null)。
3. 堆内存分配(对象空间开辟)
  • 操作内容:
    • new Student()触发堆内存分配,根据类结构计算对象大小(String引用 + int值)。
    • 示例:
      • s = new Student() → 堆地址0x001
      • s2 = new Student() → 堆地址0x002(独立空间)。
4. 默认初始化(堆内存)
  • 操作内容:
    • 对象字段赋默认值:
      • namenull(引用类型默认值)。
      • age0(基本类型默认值)。
    • 示例:
      • s的初始状态:name=null, age=0
      • s2的初始状态:name=null, age=0
5. 显示初始化(堆内存)
  • 触发条件:类中显式赋值的字段(如String name = "默认")。
  • 当前代码:
    • Student类未定义显式赋值字段,跳过此步骤
6. 构造方法初始化(堆内存)
  • 触发条件:存在自定义构造方法(如public Student() { ... })。
  • 当前代码:
    • Student类未定义构造方法,使用默认无参构造器,跳过此步骤
7. 地址赋值(栈内存)
  • 操作内容:
    • 将堆内存地址赋值给栈中的局部变量。
    • 示例:
      • s = 0x001(指向第一个对象)。
      • s2 = 0x002(指向第二个对象)。

2.2、内存模型与对象独立性的关键验证

1. 对象独立性的体现
对象堆地址字段修改后的值
s0x001name="阿强", age=23
s20x002name="阿珍", age=24
  • 验证逻辑:
    • ss2指向不同堆地址,修改其中一个对象的字段不会影响另一个对象。
    • System.out.println(s == s2) → 输出false
2. 内存操作流程图解

在这里插入图片描述


2.3、执行流程总结(分阶段)

阶段操作内容内存区域
类加载加载StudentTestStudent类信息方法区
栈帧创建声明ss2(初始null栈内存
堆内存分配ss2分配独立空间堆内存
对象初始化默认初始化 → 显式赋值(用户代码修改)堆内存
方法调用study()从方法区加载逻辑到栈执行栈内存

2.4、常见问题解答

1. 为什么System.out.println(s) 输出地址?
  • 原因:未重写toString()方法,默认调用Object.toString() ,格式为类名@哈希值
2. 显示初始化和构造方法初始化有何区别?
  • 显示初始化:直接在类中赋值字段(如String name = "张三"),编译时自动插入到构造方法中。
  • 构造方法初始化:通过自定义构造器赋值(优先级高于显示初始化)。
3. 如何优化内存使用?
  • 复用对象:避免频繁new对象(尤其循环中)。
  • 垃圾回收main()结束后,ss2成为垃圾对象,由GC自动回收。

附:修正后的代码输出示例

Student@1b6d3586  
阿强...23  
好好学习  
Student@4554617c  
阿珍...24  
好好学习  

3.两个变量指向同一个对象内存图

举例:
public class Student{
    String name;
    int age;
    
    public void study(){
        System.out.println("好好学习");
    }
}
public class TestStudent{
    public static void main(String [] args){
        Student s= new Student();
        s.name = "阿强";
    
        Student s2= s;
        s2.name = "阿珍";
        System.out.println(s.name+"..."+s2.name);
    }
}

在这里插入图片描述

3.1、类加载阶段(方法区)

  1. 加载TestStudent.class
    当JVM启动时,首先将TestStudent.class 加载到方法区,存储类结构信息(成员方法、字段描述等)
  2. 加载Student.class
    执行new Student()时触发类加载机制,将Student.class 加载到方法区,包含nameage字段和study()方法元数据

3.2、栈内存操作(main方法栈帧)

  1. 声明局部变量
    在main方法栈帧中创建引用变量s(地址未初始化)和s2(此时两者均为null
  2. 对象创建指令
    new Student()操作码触发堆内存分配,此时:
    • 在堆中生成对象内存空间(包含对象头 + String name + int age
    • 默认初始化name=nullage=0(基本类型和引用类型的零值初始化)
    • 显式初始化:由于Student类没有直接赋值的字段(如String name = "默认名"),此阶段跳过
  3. 构造方法执行
    若存在构造方法(本案例未定义),会通过invokespecial指令调用<init>方法完成初始化

3.3、堆内存操作(对象关联)

  1. 地址赋值
    将堆中Student对象地址赋值给栈帧中的s变量(完成s = new Student()
  2. 引用传递
    s2 = s操作使s2指向堆中同一个对象(此时两个引用共享对象数据)
  3. 字段修改
    通过s2.name = "阿珍"修改堆内存对象数据,此时s.name 同步变化(引用指向同一实体)

3.4、最终内存结构

内存区域存储内容
方法区TestStudent类字节码、Student类元数据(包含study()方法代码)
堆内存Student对象实例(name=“阿珍”, age=0)
栈内存main方法栈帧:s=0x100(指向堆对象), s2=0x100(与s同地址)

3.5、输出结果分析

System.out.println(s.name+"..."+s2.name)
→ 输出阿珍...阿珍(s与s2引用同一对象,堆内数据修改对所有引用可见)

关键理解点:引用类型变量的赋值操作传递的是对象地址值,而非创建新对象。这种特性是Java对象共享机制的核心体现。

4.this的内存原理

public class Student{
    private int age;
    public void method(){
        int age=10;
        System.out.println(age);//10
        System.out.println(this.age);//成员变量的值 0
    }
}

this的作用:区分局部变量和成员变量

this的本质:所在方法调用者的地址值

public class Student{
    private int age;
    public void method(){
        int age=10;
        System.out.println(age);//10
        System.out.println(this.age);//成员变量的值 0
    }
}

public class StudentTest{
    public static void main (String[] args){
        Student s = new Student();
        s.method();
    }
}

在这里插入图片描述

4.1、类加载阶段(方法区核心操作)

  1. 加载StudentTest.class
    • JVM启动时优先加载含main()的类到方法区
    • 存储类元数据:静态变量、方法表(含main()入口地址)
  2. 触发Student.class 加载
    • 当执行new Student()时触发类加载
    • 方法区新增:
      • 字段描述表(private int age的访问权限和偏移量)
      • method()的字节码指令集合
      • 隐式默认构造器<init>方法(因无自定义构造方法)

4.2、对象实例化流程(堆栈协同)

步骤内存区域具体行为代码对应
3栈内存main方法栈帧声明局部变量s(初始值nullStudent s;
4堆内存分配对象空间:对象头(12字节)+ int age(4字节)= 16字节new Student()
5堆内存默认初始化age=0(基本类型零值填充)隐式执行
6堆内存构造方法初始化:执行空参数的<init>方法(无实际操作)隐式调用
7栈内存将堆地址(如0x7a3f)赋值给s变量s = new...

4.3、方法调用时的内存隔离(栈帧作用域)

执行s.method() 时发生:

  1. 新建栈帧:在栈顶创建

    method()
    

    的独立空间,包含:

    • 隐式参数this(指向堆地址0x7a3f
    • 局部变量age=10(存储于栈帧变量表)
  2. 变量访问规则:

    输出语句内存访问路径结果
    System.out.println(age)访问栈帧局部变量表10
    System.out.println(this.age)通过this指针访问堆内存字段0

4.4、关键差异对比表

特征成员变量this.age局部变量age
存储位置堆内存对象内部栈帧局部变量表
生命周期与对象共存亡随方法栈帧销毁而消失
初始化值默认零值(int=0)必须显式赋值
访问方式需通过对象引用直接访问

4.5、技术扩展:this的底层实现

当调用method()时:

  1. 字节码层面:

    java复制aload_0         // 将this引用压入操作数栈(对应堆地址0x7a3f)
    getfield #2    // 根据字段偏移量读取堆中age值(#2为字段符号引用)
    
  2. 内存隔离机制:局部变量age会遮蔽同名的成员变量,必须通过this.显式穿透访问堆数据

5.基本数据类型和引用数据类型的区别

5.1基本数据类型

public class Test{
    public static void main (String [] args){
        int a = 10;
    }
}

基本数据类型:

在变量当中存储的是真实的数据值

从内存角度:数据值是存储再自己的空间中

特点:赋值给其他变量,也是赋值的真实的值。

5.2引用数据类型

public class TestStudent{
    public static void main(String[] args){
        Student s=new Student;
    }
}

引用数据类型:

堆中存储的数据类型,也就是new出来的,变量中存储的是地址值。引用:就是使用其他空间中数据的意思。

从内存的角度:

数据值是存储在其他空间中,自己空间中存储的是地址值

特点:

赋值给其他变量,赋的地址值。

七、补充知识:成员变量、局部变量区别

成员变量:类中方法外的变量

局部变量:方法中的变量

在这里插入图片描述

区别:

区别成员变量局部变量
类中位置不同类中,方法外方法内、方法申明上
初始化值不同有默认初始化值没有,使用前需要完成赋值
内存位置不同堆内存栈内存
生命周期不同随着对象的创建而存在,随着对象的消失而消失随着方法的调用而存在,随着方法的运行结束而消失
作用域整个类中有效当前方法中有效

在这里插入图片描述

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