【JavaSE】Java面向对象的思想(类、对象、对象调用内存图)
Java基础，打破模糊概念。
本文目录
- 1.为什么需要面向对象思想
- 2.什么是面向对象编程
- 3.Java中怎样体现面向对象的
- Java中的类
- 对象
- 1.使用对象步骤
- 2.对象调用内存图
- 3.使用对象类型作为方法的参数
- 4.使用对象类型作为方法的返回值
- 成员变量和局部变量区别
1.为什么需要面向对象思想
思想源于生活，举一个生活中的例子：洗衣服
- 对于面向过程的体现：把衣服脱下来 -->找一个盆–>放点洗衣粉–>加点水–>浸泡10分钟–>揉一揉–>清洗衣服–>拧干–>晾起来
- 对于面向对象的体现：把衣服脱下来 -->打开全自动洗衣机–>扔衣服–>按钮–>晾起来
使用面向过程的时候，所有洗衣服步骤都是我们自己亲手做的。如果使用面向对象，就可以找人(或物)帮我们做事，而帮我们做事的人或物就是对象。很明显面向对象，更加省时省心。
两者的区别：
- 面向过程：强调步骤。每个过程自己亲力亲为，强调过程具体细节。
- 面向对象：强调对象，这里的对象就是洗衣机。强调是什么能(对象)帮我实现这个过程，不关心过程具体细节，非常省事。
面向对象思想更符合我们思考习惯，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。适合我们程序员“偷懒”。
2.什么是面向对象编程
面向对象思想是一种程序设计思想,使用这样的思想编程就是面向对象编程。对象泛指现实中一切事物，每种事物都具备自己的属性和行为。面向对象编程就是在计算机程序设计过程中，参照现实中事物，将事物的属性特征、行为特征抽象出来，描述成计算机事件。
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。Java语言是一种面向对象的程序设计语言，在面向对象思想的指引下，使用Java语言去设计、开发计算机程序。
两种编程的区别：
- 面向过程：当需要实现一个功能的时候，每一个具体的步骤都要亲力亲为，详细处理每一个细节。
- 面向对象：当需要实现一个功能的时候，不关心具体的步骤，而是找一个已经具有该功能的人，来帮我做事儿。
举一个java程序理解：
public class Demo01PrintArray {
public static void main(String[] args) {
int[] array = { 10, 20, 30, 40, 50, 60 };
// 要求打印格式为：[10, 20, 30, 40, 50]
// 使用面向过程，每一个步骤细节都要亲力亲为。
System.out.print("[");
for (int i = 0; i < array.length; i++) {
if (i == array.length - 1) { // 如果是最后一个元素
System.out.println(array[i] + "]");
} else { // 如果不是最后一个元素
System.out.print(array[i] + ", ");
}
}
System.out.println("==============");
// 使用面向对象
// 找一个JDK给我们提供好的Arrays类，
// 其中有一个toString方法，直接就能把数组变成想要的格式的字符串
System.out.println(Arrays.toString(array));//[10, 20, 30, 40, 50, 60]
}
}
3.Java中怎样体现面向对象的
Java中是用类和对象来体现
生活中，你会发现很多对象，比如桌子，椅子，同学，老师等。桌椅属于办公用品，师生都是人类。那么什么是类呢？什么是对象呢？
- 什么是类：描述一类事物的属性和行为的集合。
- 属性：属性特征，就是该事物的状态信息。
- 行为：行为特征，就是该事物能够做什么。
- 举例：猫。属性：名字、体重、年龄、颜色。行为：走、跑、叫。
- 什么是对象：对象是一类事物的具体体现，即类的一个实例。具备该类事物的属性和行为。
- 举例：猫类的实例，一只小猫。
- 属性：tom、5kg、2 years、yellow。
- 行为：溜墙根走、蹦跶的跑、喵喵叫。
类与对象的关系
类是对一类事物的描述，是抽象的。
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 。
例子：手机设计图纸是类，实体的手机产品就是对象了。
Java中的类
Java中的类表示现实世界的一类事物。属性：事物的状态信息。行为：事物能够做什么。
Java中用class描述事物。成员变量：对应事物的属性。成员方法：对应事物的行为。
类的定义格式：
/*
注意事项：
1. 成员变量是直接定义在类当中的，在方法外边。
2. 成员方法不要写static关键字。(加了static是静态方法了)
*/
public class ClassName {
//成员变量
//成员方法
}
我们定义一个类，用来模拟“学生”事物。其中就有两个组成部分：
属性（是什么）： 姓名、年龄；
行为（能做什么）：吃饭、睡觉、学习；
对应到Java的类当中
成员变量（属性）：
String name; // 姓名
int age; // 年龄
成员方法（行为）：
public void eat() {} // 吃饭
public void sleep() {} // 睡觉
public void study() {} // 学习
程序：
public class Student {
// 成员变量
public String name; // 姓名
public int age; // 姓名
// 成员方法
public void eat() {
System.out.println("吃饭饭！");
}
public void sleep() {
System.out.println("睡觉觉！");
}
public void study() {
System.out.println("学习！");
}
}
对象
通常情况下，一个类并不能直接使用，需要根据类创建一个对象，才能使用。
1.使用对象步骤
1.1 导包：也就是指出需要使用的类，在什么位置。
- 格式：import 包名称.类名称;
- 例子：import Demo01.Student;
- 注意：对于和当前类属于同一个包的情况，可以省略导包语句不写。想要使用其它包下的类就需要导入包了。
1.2 创建对象
- 格式：类名称 对象名 = new 类名称();
- 例子：Student stu = new Student();
1.3 使用对象
- 使用成员变量：对象名.成员变量名
- 使用成员方法：对象名.成员方法名(参数)
- 注意：如果成员变量没有进行赋值，那么将会有一个默认值，规则和数组一样。
| 变量类型 | 默认值 |
|---|---|
| 整数（byte，short，int，long） | 0 |
| 浮点数（float，double） | 0 |
| 字符（char） | ‘\u0000’ |
| 布尔（boolean） | false |
| 数组，类，接口 | null |
写一个创建上面学生类对象的例子程序：
public class Demo01Student {
public static void main(String[] args) {
// 根据Student类，创建了一个名为stu的对象
Student stu = new Student();
// 3. 使用其中的成员变量，格式：
// 对象名.成员变量名
System.out.println(stu.name); // null
System.out.println(stu.age); // 0
System.out.println("=============");
// 改变对象当中的成员变量数值内容
// 将右侧的字符串，赋值交给stu对象当中的name成员变量
stu.name = "赵丽颖";
stu.age = 18;
System.out.println(stu.name); // 赵丽颖
System.out.println(stu.age); // 18
System.out.println("=============");
// 4. 使用对象的成员方法，格式：
// 对象名.成员方法名()
stu.eat();//吃饭饭！
stu.sleep();//睡觉觉！
stu.study();//学习！
}
}
2.对象调用内存图
通过例子来说明，先定义一个类，用来模拟“手机”事物。再创建对象来调用成员变量、成员方法。
public class Phone {
// 成员变量
String brand; // 品牌
double price; // 价格
String color; // 颜色
// 成员方法
public void call(String who) {
System.out.println("给" + who + "打电话");
}
public void sendMessage() {
System.out.println("群发短信");
}
}
2.1 一个对象使用的内存图
创建一个手机类的对象情况。
public class Demo01PhoneOne {
public static void main(String[] args) {
// 根据Phone类，创建一个名为one的对象
// 格式：类名称 对象名 = new 类名称();
Phone one = new Phone();
System.out.println(one.brand); // null
System.out.println(one.price); // 0.0
System.out.println(one.color); // null
System.out.println("=========");
one.brand = "苹果";
one.price = 8388.0;
one.color = "黑色";
System.out.println(one.brand); // 苹果
System.out.println(one.price); // 8388.0
System.out.println(one.color); // 黑色
System.out.println("=========");
one.call("乔布斯"); // 给乔布斯打电话
one.sendMessage(); // 群发短信
}
}
来看一下内存中栈内存、堆内存、和方法区所发生的事情。
首先，javac生成的Phone.class和Demo01PhoneOne.class文件都存在方法区，.class里有成员变量和成员方法。程序开始运行，先从main方法开始，main方法进栈(也叫压栈)。
在栈内存中开始执行main方法。Phone one = new Phone();对象变量名one在栈内存中，该语句在堆内存中创建了一个对象new Phone(),给one赋值的是堆内存中对象的地址值。而对象的内容是从方法区的Phone.class文件中获取，并会给成员变量赋上了默认值，而对象中的成员方法保存的是方法区中对应方法的地址值。
one.brand one.price one.color 三行语句根据one的地址值访问堆内存中相应的成员变量；
one.brand = "苹果"; one.price = 8388.0; one.color = "黑色";再三行语句根据one的地址值访问堆内存中相应的成员变量，并给它们赋上我设置的值；
one.brand ``one.price one.color后面三行语句根据one的地址值访问堆内存中相应的成员变量；
one.call("乔布斯");根据one的地址值访问堆内存中相应的成员方法，再根据成员方法的地址值访问方法区的相应的成员方法。进行call()方法调用，call()方法进栈，运行call()方法。一旦call()方法执行完毕，在内存中它就会立刻出栈(弹栈)，从栈消失，然后main方法继续执行。
one.sendMessage();和找到call()方法一样。sendMessage()方法进栈，运行sendMessage()方法。一旦sendMessage()方法执行完毕，在内存中它就会立刻出栈(弹栈)消失，然后main方法继续执行。
mian方法执行完毕，main()也出栈。main方法停止了，所有内存就会消失不见，程序停止。这就是完整的当我们创建对象，访问成员变量，调用成员方法，内存中栈内存、堆内存、和方法区所发生的事情。
2.2 两个对象使用的内存图
创建两个手机类的对象情况。
public class Demo02PhoneTwo {
public static void main(String[] args) {
Phone one = new Phone();
System.out.println(one.brand); // null
System.out.println(one.price); // 0.0
System.out.println(one.color); // null
System.out.println("=========");
one.brand = "苹果";
one.price = 8388.0;
one.color = "黑色";
System.out.println(one.brand); // 苹果
System.out.println(one.price); // 8388.0
System.out.println(one.color); // 黑色
System.out.println("=========");
one.call("乔布斯"); // 给乔布斯打电话
one.sendMessage(); // 群发短信
System.out.println("=========");
Phone two = new Phone();
System.out.println(two.brand); // null
System.out.println(two.price); // 0.0
System.out.println(two.color); // null
System.out.println("=========");
two.brand = "三星";
two.price = 5999.0;
two.color = "蓝色";
System.out.println(two.brand); // 三星
System.out.println(two.price); // 5999.0
System.out.println(two.color); // 蓝色
System.out.println("=========");
two.call("欧巴"); // 给欧巴打电话
two.sendMessage(); // 群发短信
}
}
内存中的情况
创建两个对象情况和一个对象类似。需要说的就是：
- 创建第二个对象是在堆内存中新建一个对象
new Phone()；赋给第二个对象名two的地址也是一个新的地址值。 - 对象访问成员变量，访问的是该对象自己的成员变量。
- 两个对象使用同一个方法，会根据地址值指向同一个方法。因为两个对象中的成员方法，保存的都是方法区中
Phone.class中对应成员方法的地址值。 - 两个对象访问成员变量，调用成员方法不会产生任何联系。
2.3 两个引用指向同一个对象的内存图
Phone one=new Phone();对象名one，也叫做对象的引用。不同对象的引用指向同一个对象的情况：
public class Demo03PhoneSame {
public static void main(String[] args) {
Phone one = new Phone();
System.out.println(one.brand); // null
System.out.println(one.price); // 0.0
System.out.println(one.color); // null
System.out.println("=========");
one.brand = "苹果";
one.price = 8388.0;
one.color = "黑色";
System.out.println(one.brand); // 苹果
System.out.println(one.price); // 8388.0
System.out.println(one.color); // 黑色
System.out.println("=========");
one.call("乔布斯"); // 给乔布斯打电话
one.sendMessage(); // 群发短信
System.out.println("=========");
// 将one当中保存的对象地址值赋值给two
Phone two = one;
System.out.println(two.brand); // 苹果
System.out.println(two.price); // 8388.0
System.out.println(two.color); // 黑色
System.out.println("=========");
two.brand = "三星";
two.price = 5999.0;
two.color = "蓝色";
System.out.println(two.brand); // 三星
System.out.println(two.price); // 5999.0
System.out.println(two.color); // 蓝色
System.out.println("=========");
two.call("欧巴"); // 给欧巴打电话
two.sendMessage(); // 群发短信
}
}
看一下内存中发生的事情：
需要说的是：
Phone two =one;是将one中保存的对象地址值赋给的two，two也指向了该对象。- 根据
one和two的地址值都可以访问到该同一对象的成员变量、成员方法。
3.使用对象类型作为方法的参数
看例子程序：
public class Demo04PhoneParam {
public static void main(String[] args) {
Phone one = new Phone();
one.brand = "苹果";
one.price = 8388.0;
one.color = "土豪金";
method(one); // 传递进去的参数其实就是地址值
}
public static void method(Phone param) {
System.out.println(param.brand); // 苹果
System.out.println(param.price); // 8388.0
System.out.println(param.color); // 土豪金
}
}
再看看内存中
过程很简单，可以回顾前面的过程描述。
4.使用对象类型作为方法的返回值
看例子程序
public class Demo05PhoneReturn {
public static void main(String[] args) {
Phone two = getPhone();
System.out.println(two.brand); // 苹果
System.out.println(two.price); // 8388.0
System.out.println(two.color); // 玫瑰金
}
//方法返回值是Phone对象
public static Phone getPhone() {
Phone one = new Phone();
one.brand = "苹果";
one.price = 8388.0;
one.color = "玫瑰金";
return one;
}
}
再看看内存中，过程描述参照前面的对象调用。
成员变量和局部变量区别
| 区别 | 成员变量 | 局部变量 |
|---|---|---|
| 定义的位置 | 在方法的外部，直接写在类当中 | 在方法的内部 |
| 作用范围 | 整个类全都可以通用。 | 只有方法当中才可以使用， 出了方法就不能再用 |
| 默认值 | 如果没有赋值，会有默认值， 规则和数组一样 |
没有默认值，如果要想使用， 必须手动进行赋值(初始化) |
| 内存的位置 | 位于堆内存 | 位于栈内存 |
| 生命周期 | 随着对象创建而诞生， 随着对象被垃圾回收而消失 |
随着方法进栈而诞生 随着方法出栈而消失 |
举一个栗子：
public class Demo01VariableDifference {
String name; // 成员变量
public void methodA() {
int num = 20; // 局部变量
System.out.println(num);
System.out.println(name);
}
public void methodB(int param) { // 方法的参数就是局部变量
// 参数在方法调用的时候，必然会被赋值的。
System.out.println(param);
int age; // 局部变量
//System.out.println(age); // 没赋值不能用
//System.out.println(num); // 错误写法！num属于上一个方法的局部变量,超出了它作用范围
System.out.println(name);
}
}
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