Java 中的类和对象

一、面向对象的初步认知

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设计程序，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。

2. 面向对象与面向过程

面向过程和面向对象并不是一门语言，而是解决问题的方法，没有好坏之分，都有其专门的应用场景。

• 传统洗衣服过程（面向过程）：传统的方式注重的是洗衣服的过程，拿个盆子、放水、放衣服、放洗衣粉、手搓、放洗衣粉、换水、手搓、拧干、晾衣服，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，处理起来比较麻烦。如果将来要洗鞋子，那就是另一种方式。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（面向对象）：总共有四个对象：人、衣服、洗衣粉、洗衣机。整个洗衣服的过程是：人将衣服放进洗衣机、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。整个过程主要是这四个对象之间交互完成的，人不需要关心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，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。

二、类定义和使用

1. 类的概念

面向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。但计算机并不认识洗衣机，需要开发人员告诉计算机什么是洗衣机。类是用来对一个实体（对象）进行描述的，主要描述该实体具有哪些属性（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。

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");}
}

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。

3. 注意事项

• 类名注意采用大驼峰定义。
• 成员前写法统一为public，下面会将这个权限修饰符。
• 此处写的方法不带static关键字，下面这个关键字。

4. 类定义的其他注意事项

• 一般一个文件当中只定义一个类。
• main方法所在的类一般要使用public修饰（Eclipse 默认会在public修饰的类中找main方法）。
• public修饰的类必须要和文件名相同。
• 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,重构文件。

三、类的实例化

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。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。

2. 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. 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。
• 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。

四、this 引用

1. 为什么要有 this 引用

在编写代码时，可能会遇到一些问题。比如，当形参名不小心与成员变量名相同时，函数体中到底是谁给谁赋值就会混淆；另外，多个对象都在调用同一个方法时，方法如何知道操作的是哪个对象的数据呢？this引用就是为了解决这些问题。

例如：

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);}
}

this引用的是调用成员方法的对象,如果没有this,则是year自己给自己赋值,因为局部变量优先使用。

五、对象的构造及初始化

1. 如何初始化对象

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。但对于对象，创建后可以不立即初始化成员变量，而是通过方法来设置。不过，每次创建对象后都调用方法设置初始值比较麻烦，而且为什么成员变量可以不用初始化就能使用呢？这就涉及到对象的构造和初始化机制。

2. 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。

例如：

public class Date {public int year;public int month;public int day;// 构造方法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) {Date d = new Date(2021,6,9); // 输出Date(int,int,int)方法被调用了d.printDate(); // 2021-6-9}
}

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：
  • 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）。
  • 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。
  • 一旦用户定义，编译器则不再生成。
  • 构造方法中，可以通过this调用其他构造方法来简化代码，但this(...)必须是构造方法中第一条语句，且不能形成环。

例如下面的就是Date的无参构造就是通过this(...)调用public Date(int year, int month, int day)来实现的:

 public class Date {public int year;public int month;public int day;// 构造方法public Date() {this(1,2,3);System.out.println("Date()方法被调用了");}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");}}

• 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）。

3. 默认初始化

new关键字创建对象时，JVM 会做一系列操作：

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（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，即对象中包含的成员已经设置好了初始值，不同数据类型有不同的默认值，如int默认值为 0，boolean默认值为false等。
5. 设置对象头信息。
6. 调用构造方法，给对象中各个成员赋值。

这就是为什么局部变量必须初始化才能使用，而成员变量可以不用的原因。

4. 就地初始化

在声明成员变量时，就直接给出初始值。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。

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();}
}

六、封装

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。封装简单来说就是套壳屏蔽细节。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。

比如电脑，用户只需要知道如何通过键盘、鼠标等与电脑交互，而不需要关心内部硬件的具体工作原理，厂商将内部实现细节隐藏，仅提供外部接口。

2. 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，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：private、default（默认，即不写）、protected、public，它们的访问范围不同。

• private：只有同一类中可以访问。
• default：同一包中的类可以访问。
• protected：同一包中的类以及不同包中的子类可以访问。
• public：任何类都可以访问。

一般情况下成员变量设置为private，成员方法设置为public。

3. 封装扩展之包

• 包的概念：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，类似于目录。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，还能解决同一工程中相同名称类的冲突问题。

• 导入包中的类：Java 中已经提供了很多现成的类供使用，可以使用import语句导入包，如import java.util.Date导入java.util包中的Date类。也可以使用import java.util.*导入java.util包中的所有类，但可能会出现冲突，此时需要使用完整的类名。

现成的类在你的jdk中的lib.src目录下的java文件中可以看到

导包例子:调用java.util下的Date类

也可以用 import java.util.*(意思是当你调用java.util目录下的类时会在里面寻找符合的类,并导入)

推荐第一种;

当类名会出现冲突，此时需要使用完整的类名。java.sql也有Date

静态导入用import static导入包中静态的方法和字段。:可以稍微简化一下代码

• 自定义包：基本规则是在文件的最上方加上package语句指定该代码在哪个包中，包名需要尽量唯一，通常用公司的域名的颠倒形式，且包名要和代码路径相匹配。如果一个类没有package语句，则该类被放到一个默认包中。

如百度:

创建后类的上面在文件的最上方加上一个 package 语句指定该代码在哪个包中.

• 常见的包：java.lang（系统常用基础类，JDK1.1 后自动导入）、java.lang.reflect（反射编程包）、java.net（网络编程开发包）、java.sql（数据库开发支持包）、java.util（工具程序包，非常重要）、java.io（I/O 编程开发包）等。

七、static 成员

1. static 修饰成员变量
被static修饰的成员变量，称为静态成员变量，最大的特性是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）.

2. static 修饰成员方法

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。

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。
• 不能在静态方法中访问任何非静态成员变量。
• 静态方法中不能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。
• 静态方法无法重写，不能用来实现多态。

3. static 成员变量初始化

静态成员变量一般不会放在构造方法中来初始化，构造方法中初始化的是与对象相关的实例属性。静态成员变量的初始化分为两种：

• 就地初始化：在定义时直接给出初始值。
• 静态代码块初始化：通过静态代码块来初始化。

八、代码块

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，可分为以下四种：

• 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);}}

• 构造块（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";}
}

• 静态块（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;// 静态代码块static {classRoom = "bit306";System.out.println("I am static init()!");}
}

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.

九、对象的打印

默认情况下，打印对象会输出对象的地址（类名 @哈希值）。如果想要默认打印对象中的属性，可以重写toString()方法

例如：

public class Person {String name;String gender;int age;public Person(String name, String gender, int age) {this.name = name;this.gender = gender;this.age = age;}@Overridepublic String toString() {return "[" + name + "," + gender + "," + age + "]";}public static void main(String[] args) {Person person = new Person("Jim","男", 18);System.out.println(person);}
}

输出结果：[Jim,男,18]。

完