【详识JAVA语言】类和对象

面向对象的初步认知

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。

面向对象与面向过程

传统洗衣服过程

传统的方式：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。

现代洗衣服过程

总共有四个对象：人衣服、洗衣粉、洗衣机，

整个洗衣服的过程：入将衣服放进洗衣机、倒入洗衣粉，启动洗衣机，洗衣机就会完成洗衣过程并且甩干

整个过程主要是：人、衣服、洗衣粉、洗衣机四个对象之间交互完成的，人不需要关新洗衣机具体是如何洗衣服的，是如何甩干的

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。

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。

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。

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？

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");

}

}

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

练习

定义一个狗类

class PetDog {

public String name;//名字 
public String color;//颜色

// 狗的属性 
public void barks() { 
System.out.println(name + ": 旺旺旺~~~"); 
}

// 狗的行为 
public void wag() { 
System.out.println(name + ": 摇尾巴~~~"); 
}

}

定义一个学生类

public class Student{

public String name;

public String gender;

public short age;

public double score;

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)。

类的实例化

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。

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.

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

this引用

为什么要有this引用

先看一个日期类的例子：

public class Date {

public int year;

public int month;

public int day;

public void setDay(int y, int m, int d){

year = y;

month = m;

day = d;

}

public void printDate(){

System.out.println(year + "/" + month + "/" + day);

}

public static void main(String[] args) {

// 构造三个日期类型的对象 d1 d2 d3

Date d1 = new Date();

Date d2 = new Date();

Date d3 = new Date();

// 对d1，d2，d3的日期设置

d1.setDay(2020,9,15);

d2.setDay(2020,9,16);

d3.setDay(2020,9,17);

// 打印日期中的内容

d1.printDate();

d2.printDate();

d3.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：

1. 形参名不小心与成员变量名相同：

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。

2. 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？

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(); 
}

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

对象的构造及初始化

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？

构造方法

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 {

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。

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 {

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(); 
}

}

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。

5. 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 */

6. 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

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 */

7. 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)

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);

}

}

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：

5. 设置对象头信息(关于对象内存模型后面会介绍)

6. 调用构造方法，给对象中各个成员赋值

就地初始化

在声明成员变量时，就直接给出了初始值。

public class Date {

public int year = 1900;

public int month = 1;

public int day = 1;

public Date(){

}

public Date(int year, int month, int day) {

}

public static void main(String[] args) {

Date d1 = new Date(2021,6,9);

Date d2 = new Date();

}

}

注意：代码编译完成后，编译器会将所有给成员初始化的这些语句添加到各个构造函数中