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【javaSE】类和对象详解

news 2025/8/25 16:50:22

面向对象的初步认知

什么是面向对象

面向对象与面向过程

类定义和使用

简单认识类

类的定义格式

注意事项

练习定义类

定义一个狗类

定义一个学生类

注意事项

类的实例化

什么是实例化

注意事项

类和对象的说明

this引用

为什么要有this引用

什么是this引用

编辑 this引用的特性

对象的构造及初始化

如何初始化对象

构造方法

概念

特性

默认初始化

就地初始化

总结

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

举个例子

将大象放进冰箱

面向对象：打开冰箱-->将大象放进去-->关上冰箱

我们并不会去关心大象是怎么放进去的，而面向过程则会研究如何实现大象放进冰箱

再举个例子

传统洗衣服过程

当我们用手洗的时候，我们会有很多步骤，此时就是面向过程的

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

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。

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。

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

例如定义一个洗衣机类

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
此处写的方法不带 static 关键字.

练习定义类

定义一个狗类

首先我们得明白狗具有哪些属性

然后我们得知道我们在自己定义的狗类里，用什么来代表这些属性

最后我们就可以实现我们的类呢

class PetDog {// 狗的属性public String name;//名字public String color;//颜色// 狗的行为public void barks() {System.out.println(name + ": 旺旺旺~~~");} public void wag() {System.out.println(name + ": 摇尾巴~~~");}
}

定义一个学生类

学生类的属性如下

学生类实现

class Student{public String name;public String gender;public short age;public double score;public void DoClass(){//实现相关功能}public void DoHomework(){//实现相关功能}public void Exam(){//实现相关功能}}

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

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。

比如我们对前面所建立的狗类进行实例化

实例化代码如下

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();}
}

我们来看一下结果

这样我们就成功实例化了

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

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

我们从一个例子里来看

这是一个日期类的例子

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 d3Date 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);}
}

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？

这一切都与我们的this有关

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。

在上述我们所提到的问题一在这儿用this就可以进行解决

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。

上述问题我们还有第二个疑问，成员方法在执行时怎么知道是哪一个对象呢？

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

其实编译器也会通过this进行执行

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？

问题都会在后续得到解决

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：
// 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(2023,7,29); // 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();}
}

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;}
}

注意事项

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？

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(2023,7,29);

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

数据类型默认值
byte 0
char '\u0000'
short 0
int 0
long 0L
boolean false
float 0.0f
double 0.0
reference null

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(2023,7,29);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