Java 类与对象（对象的分配机制、对象的创建过程、匿名对象）

news2024/11/18 6:19:28

面向对象

面向对象编程（Object-Oriented Programming 简称 OOP）是一种程序设计思想和编码架构。 Java 是完全面向对象的，必须熟悉 OOP 才能够编写 Java 程序。

面向对象的程序是由对象组成的，每个对象包含对用户公开的特定功能部分和隐藏的实现部分。程序中的很多对象来自标准库，还有一些是自定义的。在 OOP 中，不必关心对象的具体实现，只要能够满足用户的需求即可。

Alan Kay(面向对象编程思想的创始人之一) 总结了其五大基本特征：

万物皆对象。可以从要解决的问题身上抽象出概念性的组件，然后在程序中将其表示为一个对象。
**程序是一组对象，通过消息传递来告知彼此该做什么。**要请求调用一个对象的方法，需要向该对象发送消息。
每个对象都有自己的存储空间，可容纳其他对象。通过封装现有对象，可制作出新型对象。
每个对象都有一种类型。每个对象都是某个“类”的一个“实例”。一个类最重要的特征就是“能将什么消息发给它？”。
同一类所有对象都能接收相同的消息。由于类型为“圆”的一个对象也属于类型为“形状”的一个对象，所以一个圆完全能接收发送给”形状”的消息。这意味着可让程序代码统一指挥“形状”，令其自动控制所有符合“形状”描述的对象，其中自然包括“圆”。这一特性称为对象的“可替换性”，是OOP最重要的概念之一。

一个对象具有自己的状态，行为和标识。这意味着对象有自己的内部数据(提供状态)、方法 (产生行为)，并彼此区分（每个对象在内存中都有唯一的地址）。

面向对象思想是一种更符合我们思考习惯的思想，它可以将复杂的事情简单化，并将我们从执行者变成了指挥者。面向对象的语言中，包含了三大基本特征，即封装、继承和多态。

类(class)是构造对象的模板或蓝图。我们可以将类想象成制作小甜饼的切割机，将对象想象为小甜饼。由类构造(construct)对象的过程称为创建类的实例(instance)。

在类之间，最常见的关系有：

**依赖(uses-a)：**依赖(dependence)，即“uses-a”关系，是一种最明显的、最常见的关系。如果一个类的方法操纵另一个类的对象，我们就说一个类依赖于另一个类。应该尽可能地将相互依赖的类减至最少(让类之间的耦合度最小)。
**聚合(has-a)：**聚合(aggregation)，即“has-a” 关系，是一种具体且易于理解的关系。聚合关系意味着类A的对象包含类B的对象。
**继承(is-a)：**继承(inheritance)，即“is-a”关系，是一种用于表示特殊与一般关系的。如果类A扩展类B，类A不但包含从类B继承的方法，还会拥有一些额外的功能是继承。

抽象

所有编程语言都提供抽象机制。

类与对象

类与对象的关系：

类是对一类事物的描述，是抽象的。可以看做是自定义的数据类型。

对象是一类事物的实例，是具体的。

类是对象的模板，对象是类的实体。

类的定义格式：

权限修饰符 class 类名 {
    //成员变量
    //成员方法
}

成员变量

**成员变量(属性)**是类的一个组成部分，一般是基本数据类型，也可是引用类型(对象，数组)。

比如前面定义猫类的int age就是属性。

属性的定义语法同变量，示例：

访问修饰符 属性类型 属性名;

有四种访问修饰符 public，proctected，默认，private。

定义成员变量：

class Cat{
    String name;
    int age;
    String color;
    double weight;
}

访问成员变量：

使用对象访问类中的成员：

对象名.成员变量;
对象名.成员方法();

成员变量的默认值：

属性的定义类型可以为任意类型，包含基本类型或引用类型，引用类型如果不符值，则默认值为null。

	数据类型	默认值
基本数据类型	整型（byte，short，int，long）	0
	浮点型（float，double）	0.0
	字符（char）	‘\u0000’
	布尔（boolean）	false
引用数据类型	数组，类，接口	null

创建对象

在对象与对象变量之间存在着一个重要的区别。一个对象变量并没有实际包含一个对象，而仅仅引用一个对象。任何对象变量的值都是对存储在另外一个地方的一个对象的引用。new操作符的返回值也是一个引用。

Cat cat1 = new Cat();，cat1是对象的名字，new Cat() 是创建对象的空间，是真正的对象。

Date deadline; 
// 定义了一个对象变量deadline, 它可以引用 Date 类型的对象。
// 但是现在还不是一个对象，因为他没有引用到一个对象
// 因此，下面的语句将编译失败
s = deadline.toString();    // 编译失败

// 必须首先初始化变量deadline，才可使用
// 有两种方法：
// 1. 可以用新构造的对象初始化这个变量
deadline = new Date();
// 2. 可以让这个变量引用一个已存在的对象
deadline = birthday;

// 表达式 new Date()，构造了一个Date类型的对象，并且它的值是对新创建对象的引用。
// 这个引用存储在变量 deadline 中。

// 也可以将对象变量设置为 null，表明这个对象变量目前没有引用任何对象。
deadline = null;
// 如果讲一个方法应用于一个值为null的对象上，会产生运行时错误
String s = birthday.toString();    // 此行会报错

public class ObjectDome01 {
    public static void main(String[] args) {

        // 使用面向对象解决
        // 实例化一只猫[创建一个猫的对象]
        /*
        * 1. new Cat(); 创建一只猫的对象
        * 2. Cat cat1 = new Cat(); 将猫的对象赋值给 cat1
        * 3. cat1 就是一个对象
        * */
        Cat cat1 = new Cat();
        cat1.name = "小白";
        cat1.age = 3;
        cat1.color = "白色";
        cat1.weight = 10;
        // 创建第二只猫，并赋值给 cat2
        Cat cat2 = new Cat();
        cat2.name = "小花";
        cat2.age = 100;
        cat2.color = "花色";
        cat2.weight = 20;

        // 使用
        System.out.println("第一只猫信息：" + cat1.name + " " + cat1.age + " " + cat1.color + " " + cat1.weight);
        System.out.println("第二只猫信息：" + cat2.name + " " + cat2.age + " " + cat2.color + " " + cat2.weight);
    }
}

// 使用面向对象解决养猫问题
class Cat{
    // 自定义属性
    String name;
    int age;
    String color;
    double weight;
}

对象分配机制、创建的过程

类和对象的内存分配机制

内存	分析
栈	一般存放基本数据类型(局部变量)
堆	存放对象(对象、数组等)
方法区	常量池(常量、字符串等)，类加载信息(类的成员变量和成员方法)

创建对象的简单过程

Person zhangsan = new Person();
zhangsan.name = "张三";
zhangsan.age = 10;

简单分析：

先加载Person类信息(成员变量和成员方法信息，只会加载一次)
在堆中分配空间，进行默认初始化，比如name的默认值为null，age的默认值为0
把该对象在堆中的地址赋给变量zhangsan，此时zhangsan就指向该对象4. 进行指定初始化，比如zhangsan.name = "张三"，zhangsan.age = 10

匿名对象

创建对象时，只有创建对象的语句，却没有把对象地址值赋值给某个变量。虽然是创建对象的简化写法，但是应用场景非常有限。

**匿名对象：**没有变量名的对象。

new 类名(参数列表);

**应用场景：**创建匿名对象直接调用方法，没有变量名。

new Scanner(System.in).nextInt();

一个匿名对象，只能使用一次，一旦调用两次方法，就是创建了两个对象，造成浪费。

new Scanner(System.in).nextInt(); 
new Scanner(System.in).nextInt();

匿名对象可以作为方法的参数和返回值

作为参数：

class Test {
    public static void main(String[] args) { 
        // 普通方式
        Scanner sc = new Scanner(System.in); 
        input(sc);
        //匿名对象作为方法接收的参数
        input(new Scanner(System.in));
    }
    public static void input(Scanner sc){
        System.out.println(sc);
    }
}

作为返回值：

class Test2 {
    public static void main(String[] args) {
        // 普通方式
        Scanner sc = getScanner();
    }
    public static Scanner getScanner(){
        //普通方式
        //Scanner sc = new Scanner(System.in); 
        //return sc;
        //匿名对象作为方法返回值
        return new Scanner(System.in);
    }
}