第八讲 面向对象基础——构造函数、this关键字、static关键字和对象的初始化流程
构造函数
构造函数的作用
可用于给对象进行初始化，对象一建立就会调用与之对应的构造函数。
构造函数的特点
- 函数名和类名相同；
- 没有返回值类型；
- 没有具体的返回值。
构造函数和一般函数的区别
构造函数和一般函数在写法上有不同，在运行上也有不同。构造函数在对象创建时执行，给对象初始化，而且只执行一次。而一般函数是对象调用时才执行，是给对象添加对象具备的功能。一个对象建立，构造函数只运行一次，而一般函数可以被该对象调用多次。你不仅就要问当初new对象时，也没有构造函数啊？那这个对象是怎么初始化的呢？
- 注意1：定义的每一个类中，都有一个默认的空参数构造函数；
- 注意2：一旦在类中自定义了构造函数后，默认的构造函数就没有了。
例，
class Car
{
// Car() {} // 类中默认的空参构造函数，专门用于创建对象初始化用的
}
class CarDemo
{
public static void main(String[] args)
{
Car c = new Car();
}
}构造函数的细节
细节一：构造函数中有return语句吗？可以有，用于结束初始化的。如：
Person(String n) { name = n; return; }细节二：一般函数的名字是可以和类名一样的，但是不符合书写规范。如以下代码是可以通过编译的。
class Person { void Person() // 可以编译通过，一般函数的名字是可以和类名一样的，但是不符合书写规范 { } void showPerson() {} }- 细节三：构造函数里面是可以调用一般函数的。
- 细节四：构造函数是可以私有化的，只在本类中使用，而且构造函数一旦私有化，其他程序就无法创建该类的对象。原因：无法对创建的对象进行初始化。
小结
关于构造函数，总结如下：
- 当一个类中没有定义构造函数时，那么系统会默认给该类加入一个空参数的构造函数。当在类中自定义了构造函数后，默认的构造函数就没有了；
- 一个类中默认会有一个空参数的构造函数，这个默认的构造函数的权限和所属类一致。如果类被public修饰，那么默认的构造函数也带public修饰符；如果类没有被public修饰，那么默认的构造函数也没有public修饰。简而言之：默认构造函数的权限是随着类的变化而变化的。
- 什么时候定义构造函数呢？
答：当分析事物时，该事物存在具备一些特性或者行为，那么将这些内容定义在构造函数中。
根据如下代码，你能画出构造函数的内存图吗？
class Person
{
private String name;
private int age;
Person(String n)
{
name = n;
}
Person(String n, int a)
{
name = n;
age = a;
}
public void setName(String n)
{
name = n;
}
public String getName()
{
return name;
}
public void setAge(int a)
{
age = a;
}
public int getAge()
{
return age;
}
public void show()
{
System.out.println("name = " + name + ",age = " + age);
}
}
class PersonDemo
{
public static void main(String[] args)
{
Person p1 = new Person("xiaoqiang", 30);
p1.show();
}
}
this关键字
下面我们通过构造函数之间的调用来引出this关键字的讲解。试着思考一下，若构造函数私有，则就表示只在本类中有效，那么该如何访问呢？这里有个注意点，即构造函数只能被构造函数调用，不能直接被一般方法调用。还是回到我们的问题中来，构造函数之间该如何访问呢？答案是通过关键字this来解决。
this看上去，是用于区分局部变量和成员变量同名情况(当成员变量和局部变量同名时，可以通过this关键字区分)的，那么this到底代表的是什么呢？答案是：this代表本类的对象，到底代表哪一个呢？this代表它所在函数所属对象的引用，简单说：哪个对象在调用this所在的函数，this就代表哪个对象。
其实在Java里面有一个机制：只要用对象调用了方法，这个方法里面就持有一个引用，该引用指向哪个对象呢？哪个对象调用我，我就指向谁。总结一点就是：只要是直接被对象调用的方法都持有this引用（或者亦可说凡是访问了对象中的数据的方法都持有this引用）。
根据如下代码，你能画出this关键字在内存中的体现吗？如果你能真能画出，相信你一定对this关键字有了较深的理解。
class Person
{
private String name;
private int age;
private Person(String n)
{
name = n;
}
Person(String n, int a)
{
this(n);
age = a;
}
public void show()
{
System.out.println("name = " + name + ",age = " + age);
}
}
class ThisDemo
{
public static void main(String[] args)
{
Person p = new Person("小明", 21);
p.show();
}
}this关键字的内存图解：
this带上参数列表的方式就可以访问本类中的其他构造函数。比如：this("lisi")访问的就是本类中带一个字符串参数的构造函数。还有一点要注意，即用于调用构造函数的this语句必须定义在构造函数的第一行，因为初始化动作要先执行。
this关键字的应用
当定义类中功能时，该函数内部要用到调用该函数的对象时，这时用this来表示这个对象。但凡本类功能内部使用到了本类对象都用this表示。例，判断两人是否为同龄人。
class Person {
private String name;
private int age;
Person(int age) {
this.age = age;
}
Person(String name) {
this.name = name;
}
Person(String name, int age) {
this.name = name;
this.age = age;
}
public void speak() {
System.out.println("name="+this.name+"...age="+this.age);
this.show();
}
public void show() {
System.out.println(this.name);
}
/*
需求：给人用于比较年龄是否相同的功能，也即是否是同龄人。
*/
public boolean compare(Person per) {
return this.age == per.age;
}
}
class PersonDemo3 {
public static void main(String[] args) {
Person p = new Person(20);
Person p1 = new Person(25);
boolean b = p1.compare(p2);
System.out.println(b);
}
}static关键字
static关键字是一个修饰符，用于修饰成员（成员变量、成员函数）。当成员被静态修饰后，就多了一个调用方式，除了可以被对象调用外，还可以直接被类名调用：类名.静态成员。
static关键字的特点
被static关键字修饰后的成员具备以下特点：
- 随着类的加载而加载，类的消失而消失，说明它的生命周期最长；
- 优先于对象存在，明确一点：静态是先存在的，对象是后存在的；
- 被所有对象所共享；
- 可以直接被类名所调用。
static关键字使用注意事项
- 静态方法只能访问静态成员，不能访问非静态成员，这就是静态方法的访问局限性。而非静态方法既可以访问静态也可以访问非静态；
- 静态方法中不可以定义this、super关键字。因为静态优先于对象存在，所以静态方法中不可以出现this；
- 主函数是静态的。
我们知道其使用注意事项之后，那么static关键字在程序开发中，什么时候使用呢？
- 成员变量：如果数据在所有对象中的都是一样的，直接静态修饰；
- 成员函数：如果函数没有访问过对象中的属性数据，那么该函数就是静态的。
成员变量和静态变量的区别
下面我们着重看一下成员变量和静态变量的区别：
- 名称上的区别
成员变量也叫实例变量；
静态变量也叫类变量。 - 内存存储上的区别
成员变量存储在堆内存的对象中；
静态变量存储在方法区的静态区中。 - 生命周期不同
成员变量随着对象的出现而出现，随着对象的消失而消失；
静态变量随着类的出现而出现，随着类的消失而消失。
下面我通过一个例子的讲解来加深对static关键字的理解。例，有如下代码：
class Person
{
private String name;
private int age;
// public static String country = "CN"; // 全局变量
static String country = "CN";
Person(String name, int age)
{
this.name = name;
this.age = age;
}
public void show()
{
System.out.println("name = " + name + ",age = " + age);
}
public static void sleep()
{
System.out.println("呼呼");
// System.out.println("呼呼..." + name); // 无法从静态上下文中引用非静态变量name
}
}
class StaticDemo
{
public static void main(String[] args)
{
Person p = new Person("lisi", 21);
p.show();
/*
如果创建对象调用sleep方法，发现，并没有使用对象中的数据。
该对象的建立是没有意义的。
该方法所属于Person.class，可以通过类名的方式来访问。
注意：用类名直接调用的方法必须通过指定修饰符来修饰，就是关键字static
*/
Person.sleep();
}
}static关键字的内存图解：
静态代码块
其格式为：
static {
静态代码块中的执行语句
}特点是随着类的加载而执行，且只执行一次，并优先于主函数。用于给类进行初始化。其应用场景为：类不需要创建对象，但是需要初始化，这时将部分代码存储到静态代码块中。
运行如下代码，你觉得会输出什么？
class StaticCode {
static {
System.out.println("a");
}
}
class StaticCodeDemo {
static {
System.out.println("b");
}
public static void main(String[] args) {
new StaticCode(); // 将StaticCode.class这个类加载进内存
new StaticCode(); // 注意StaticCode.class已经加载进内存，不会再次加载
System.out.println("over");
}
static {
System.out.println("c");
}
}输出结果为：
b
c
a
over
注意，若StaticCode s = null;，StaticCode类并没有被加载进内存。只有用到了类中的内容，才涉及类的加载问题，光建立引用，是不会加载的。
构造代码块
其格式为：
{
构造代码块中的执行语句
}构造代码块定义的是不同对象共性的初始化内容，其作用是给对象进行初始化，对象一建立就运行，而且优先于构造函数执行。它和构造函数的区别是构造代码块是给所有对象进行统一初始化，而构造函数是给对应的对象初始化。
下面我用一个面试题来加深对静态代码块和构造代码块的理解。运行如下代码，你觉得会输出什么？
class StaticCode {
int num = 9;
StaticCode() {
System.out.println("b");
}
static {
System.out.println("a");
}
{
System.out.println("c"+this.num);
}
StaticCode(int x) {
System.out.println("d");
}
public static void show() {
System.out.println("show run");
}
}
class StaticCodeDemo {
public static void main(String[] args) {
new StaticCode(4);
}
}输出结果为：
a
c9
d
静态的应用
什么时候使用静态呢？我们要从两方面下手，因为静态修饰的内容有成员变量和函数。
- 什么时候定义静态变量(类变量)呢？
当对象中出现共享数据时，该数据被静态所修饰，对象中的特有数据要定义成非静态，存在堆内存中。 - 什么时候定义静态函数呢？
当功能内部没有访问到非静态数据(对象的特有数据)，那么该功能就定义成静态的。
这里以一个例子来说明静态的应用。每一个应用程序中都有共性的功能，可以将这些功能进行抽取，独立封装，以便复用。我们试图建立一个可以对数组进行操作的工具类，该类中提供了获取最值、排序等功能。
分析：虽然可以通过建立ArrayTool的对象使用这些工具方法，对数组进行操作，发现了问题：
- 对象是用于封装数据的，可是ArrayTool对象并未封装特有数据；
- 操作数组的每一个方法都没有用到ArrayTool对象中的特有数据。
这时就考虑，让程序更严谨，是不需要对象的。所以可以将ArrayTool中的方法都定义成static的，直接通过类名调用即可。将方法都静态后，可以方便于使用，但是该类还是可以被其他程序建立对象的，为了更为严谨，强制让该类不能建立对象，可以通过将构造函数私有化完成。
/**
这是一个可以对数组进行操作的工具类，该类中提供了获取最值、排序等功能。
@author 李阿昀
@version V1.1
*/
public class ArrayTool {
// ArrayTool() {}
/**
空参数构造函数
*/
private ArrayTool() {
}
/**
获取一个整型数组中的最大值
@param arr 接受一个int类型的数组
@return 会返回一个该数组中的最大值
*/
public static int getMax(int[] arr) {
int max = 0;
for (int x = 0; x < arr.length; x++) {
if(arr[x] > arr[max])
max = x;
}
return arr[max];
}
/**
获取一个整型数组中的最小值
@param arr 接受一个int类型的数组
@return 会返回一个该数组中的最小值
*/
public static int getMin(int[] arr) {
int min = 0;
for (int x = 0; x < arr.length; x++) {
if(arr[x] < arr[min])
min = x;
}
return arr[min];
}
/**
给int数组进行选择排序
@param arr 接受一个int类型的数组
*/
public static void selectSort(int[] arr) {
for (int x = 0; x < arr.length - 1; x++) {
for (int y = x + 1; y < arr.length; y++) {
if(arr[x] > arr[y]) {
swap(arr, x, y);
}
}
}
}
/**
给int数组进行冒泡排序
@param arr 接受一个int类型的数组
*/
public static void bubbleSort(int[] arr) {
for (int x = 0; x < arr.length - 1; x++) {
for (int y = 0; y < arr.length - x - 1; y++) {
if(arr[y] > arr[y+1]) {
swap(arr, y, y+1);
}
}
}
}
/**
给数组中的元素进行位置的置换
@param arr 接受一个int类型的数组
@param a 要置换的位置
@param b 要置换的位置
*/
private static void swap(int[] arr, int a, int b) {
int temp = arr[a];
arr[a] = arr[b];
arr[b] = temp;
}
/**
用于打印数组中的元素。打印形式是：[element1, element2, ...]
@param arr 接受一个int类型的数组
*/
public static void printArray(int[] arr) {
System.out.print("[");
for (int x = 0; x < arr.length; x++) {
if(x != arr.length - 1)
System.out.print(arr[x]+", ");
else
System.out.println(arr[x]+"]");
}
}
}接下来，将ArrayTool.class文件发送给其他人，其他人只要将该文件设置到classpath路径下，就可以使用该工具类。但是，很遗憾，该类中定义了多少个方法，对方不清楚，因为该类并没有使用说明书，所以开始制作程序的说明书，java的说明书通过文档注释来完成。即：
javac -d myhelp -author -version ArrayTool.java。 - myhelp：为文档生成的目录，默认为当前目录，也可以指定为其他目录；
- -author：文档作者的名字；
- -version：文档版本。
对象的初始化流程
到了最后一个知识点了，即对象的初始化流程。我还是用一个例子来说明，例有如下代码：
class Person
{
private int age = 8; // 显示初始化
{ // 构造代码块。给所有对象进行初始化的。构造函数只给对应的对象初始化。
System.out.println("constructor code run!!!......." + age);
}
Person()
{
// 隐藏了以下三句代码：
// 1. super()调用父类构造函数
// 2. 显示初始化
// 3. 构造代码块初始化。
System.out.println("person run!!!");
}
Person(int age)
{
this.age = age;
System.out.println("person(age) run!!!");
}
}
/*
创建一个对象的流程：
1，加载指定的字节码文件进内存
2，通过new在堆内存中开辟空间，并分配首地址值
3，对对象中的属性进行默认初始化
4，调用与之对应的构造函数，构造函数压栈
5，构造函数中执行隐式的语句super()访问父类中的构造函数
6，对属性进行显示初始化
7，调用类中的构造代码块
8，执行构造函数中自定义的初始化代码
9，初始化完毕，将地址赋值给指定的引用
*/
class ConsCodeDemo
{
public static void main(String[] args)
{
Person p = new Person();
}
}你能试着说明Person p = new Person();该句话都做了哪些事情？——创建一个对象的流程为：
- 加载指定的字节码文件进内存；
- 通过new在堆内存中开辟空间，并分配首地址值；
- 对对象中的属性进行默认初始化；
- 调用与之对应的构造函数，构造函数压栈；
- 构造函数中执行隐式的语句super()访问父类中的构造函数；
- 对属性进行显示初始化；
- 调用类中的构造代码块；
- 执行构造函数中自定义的初始化代码；
- 初始化完毕，将地址赋值给指定的引用。