什么叫类与对象？ 详解~
类与对象
1. 面向过程和面向对象
大一刚开始学编程的时候，老师说一定要了解面向过程开发和面向对象开发。
我当时心想：“学校还能分配个对象给我？让我天天面向她？”后来发现是我多想了。
我于是下意识去百度一下：什么是面向对象？
我发现百度的解释跟我大学老师一样：高深莫测，不能通俗易懂。
后来我头悬梁锥刺股去学，终于弄懂了。
下面我会用通俗易懂的小案例来告诉大家这两者的区别。
案例一：打王者荣耀
面向过程：
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- 打开王者荣耀的 app
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- 登录账号
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- 选择5V5的游戏模式
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- 选择英雄
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- 开始游戏
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- 游戏结束
面向对象：
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- 创建三个对象：人、手机、王者荣耀游戏
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- 给人对象增加方法：打开手机、操作王者荣耀
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- 给手机对象增加方法：运行王者荣耀
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- 给王者荣耀对象增加方法：登录、设置游戏模式、设置英雄、符文、开始游戏、判定游戏输赢等。
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- 人打开手机
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- 手机运行王者荣耀
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- 人玩王者荣耀游戏
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- 王者荣耀通过人的操作判定输赢
案例二：把大象装进冰箱
面向过程：
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- 打开冰箱门
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- 把大象装进去
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- 关闭冰箱门
面向对象：
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- 创建两个对象：冰箱、大象
-
- 给冰箱新增方法：开门()、装大象()、关门()
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- 冰箱开门：冰箱.开门()
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- 冰箱装大象：冰箱.装大象(大象)
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- 冰箱关门：冰箱.关门()
案例三：洗衣机洗衣服
面向过程：
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- 打开洗衣机
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- 把脏衣服放进去
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- 倒点洗衣液
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- 拧开水龙头加水
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- 开始洗衣服
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- 洗完衣服关掉洗衣机
面向对象：
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- 创建两个对象：人、洗衣机
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- 给人增加方法：操作洗衣机、放脏衣服、打开水龙头、加洗衣液
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- 给洗衣机增加方法：洗衣服
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- 人打开洗衣机：人.打开洗衣机()
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- 人放入脏衣服：人.放脏衣服()
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- 人加洗衣液：人.加入洗衣液(洗衣液)
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- 人打开水龙头：人.打开水龙头()
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- 洗衣机洗衣服：洗衣机.洗衣服()
1.1 面向过程
通过以上例子我们知道面向过程是把一件事情分成好几个步骤去做，强调做事的过程。
比如要想学会降龙十八掌，需要先学第一式，再学第二式......最后学第十八式，每一式与每一式之间的关联性很强，只有依次学完每一式，才能练成。
优点：性能比面向对象高，因为面向对象还要先创建对象，比较消耗计算机的内存，所以更适合小型项目。
缺点：每一个步骤之间的关联性太强，耦合度高，不容易扩展。
1.2 面向对象
通过以上例子我们知道面向对象是强调对象的重要性，把所有的东西都看成对象，把跟他相关的东西都封装在一起。就好比用洗衣机洗衣服那个案例：
人{
打开洗衣机（）
放脏衣服()
加入洗衣液(洗衣液)
}
冰箱{
洗衣服（）
}
复制代码把一件事情的完成分成一个个对象，给对象赋予一定的功能，然后由对象之间分工协作。
优点：代码可复用、容易维护和开发、可扩展性强（比如洗衣服不想用洗衣液了可以换成洗衣粉），所以更适合大型项目。
缺点：比面向过程的性能低
总结：
- 面向过程：强调过程。
- 面向对象：强调对象、分工和协作。
2. 类与对象
类：类是一个抽象的概念，在现实世界中不存在。
类本质上是在现实世界中具有共同特征的事物，通过提取这些共同特征形成的概念叫做“类”，比如人类、动物类、汽车类、鸟类等。
类其实就是一个模板，类中描述的是所有对象的“共同特征”。
对象：对象是一个具体的概念，在现实世界中真实存在的。比如李白、爱迪生、贝克汉姆都是对象，他们都属于人类。对象就是通过类创建出的真实的个体。
2.1 抽象
将具有相同特征的对象抽取共同特征的过程叫做“抽象”。
2.2 实例化
对象还有一个别名叫做“实例”，通过类创建对象的过程叫做“实例化”。
3. 类的定义
我们都知道类具有相同的特征，特征包含静态的和动态的。
鸟类的静态特征是长着一双翅膀，动态特征是会飞。狗类的静态特征是嗅觉灵敏，动态特征是会“汪汪”叫......
所以，类 = 属性 +方法
3.1 java 定义类的语法格式
[修饰符] class 类名 {
属性 + 方法
}
注：这里修饰符可以省略，后面会讲解。
复制代码案例一：用 java 代码创建人类
public class Person {
// 姓名
private String name;
// 年龄
private int age;
// 性别 0-女 1-男
private int sex;
// 身份证
private String idCard;
// 吃饭方法
public void eat(){
System.out.printf("人要吃饭");
}
}
复制代码在上面的例子中，属性以“变量”的形式存在。为什么呢？
因为属性是静态特征，属性包含的是数据，比如年龄18岁，性别男，身高180。所以在 java 程序中有关属性的数据只能存在于变量中。
案例二：用 java 代码创建动物类
public class Animal {
// 体重
private int weight;
public void sleep(){
System.out.println("动物要睡觉");
}
}
复制代码注：在 java 中凡是用 class 定义的类型都是引用类型，他的类型就是类名本身。
3.2 实例变量
实例变量：把对象共同的静态特征抽取出来存放在类中的变量里面，比如人类中的年龄、性别、身高等。
上面类中的变量就是实例变量，因为对象又叫做实例，所以实例变量就是对象级别的变量。
4. 对象的创建和使用
4.1 创建对象
我们学会定义类之后，该如何创建对象呢？
很简单，new 一下。
语法格式：
类名 变量名 = new 类名();
复制代码我们 new 出来的对象也需要用一个变量来接收，例如：
Student student = new Student();
People people = new People();
Animal animal = new Animal();
复制代码4.2 使用对象
创建对象之后，我们怎样使用对象？怎样获取对象的属性？怎样访问对象的方法？
对象.属性 对象.方法
public class Person {
// 姓名
private String name;
// 年龄
private int age;
// 性别 0-女 1-男
private int sex;
// 身份证
private String idCard;
// 吃饭方法
public void eat(){
System.out.printf("人要吃饭");
}
public static void main(String[] args) {
Person person1 = new Person();
System.out.println("1号人类姓名："+person1.name);
System.out.println("1号人类年龄："+person1.age);
System.out.println("1号人类身份证："+person1.idCard);
person1.eat();
System.out.println("-----------------------");
Person person2 = new Person();
System.out.println("2号人类姓名："+person2.name);
System.out.println("2号人类年龄："+person2.age);
System.out.println("2号人类身份证："+person2.idCard);
person2.eat();
}
}
复制代码运行结果：
我们都知道一个类可以创建很多对象，但是上面人类创建的对象的年龄为什么是0?身份证为什么是null?
这是因为在 java 中，我们在创建对象的时候如果没有给变量手动赋值，系统会对实例变量默认赋值。默认值如下所示：
| 数据类型 | 默认值 |
|---|---|
| byte | 0 |
| short | 0 |
| int | 0 |
| long | 0L |
| float | 0.0f |
| double | 0.0 |
| 引用类型 | null |
5. 画个内存图
为什么要学习 JVM 内存图？
因为 JVM 内存图可以加深你对 Java 运行机制的理解。
Java 虚拟机在运行 java 程序时，会将自己管理的内存划分为几个区域，每个区域都有自己的用途，他们的创建时间和销毁时间也不一样。
JVM 内存很复杂，这里我们主要关注三个区域：栈、堆、方法区。
栈：主要存放方法信息，比如 main 方法。
堆：主要存放对象实例，你可以想象成这里“堆满了对象”。
方法区：这里主要用来存储类的信息、静态变量、常量以及编译器编译后的代码。
前面的例子中，我们创建了两个 Person 类的对象 person1 和 person2。
person1 和 person2 实际上存储的是堆中对象的内存地址：ox00001 和 ox00002，所以他们分别指向了堆中的两个对象。
所以当我们访问对象的实例变量时，先根据对象变量存储的内存地址找到该对象，再获取该对象的实例变量存储的数据。
6. 空指针异常
有时候我们会遇到空指针异常，例如
public class Student {
// 姓名
private String name;
public static void main(String[] args) {
Student student = null;
System.out.println("学生姓名："+student.name);
}
}
复制代码运行结果：
为什么会有空指针异常？通过下面的内存图就能明白：
你新建了空的对象变量 student，它里面没有存任何对象的内存地址。所以当你去访问它的实例变量时，它找不到堆中的对象，就会抛出空指针异常。
7. 构造方法
构造方法是啥？通过“构造”的字面意思隐隐约约感觉它是造东西用的。可是造啥呢？
对，造对象用的。
当你 new 对象的时候是通过调用构造方法来完成对象的创建，以及对象属性的初始化操作。
也就是说在创建对象之前会先调用构造方法。
注：
-
- 当类中没有提供任何构造方法，系统默认提供一个无参数的构造方法。
-
- 当类中手动的提供了构造方法，那么系统将不再默认提供无参数构造方法。
7.1 定义构造方法
语法格式：
[修饰符列表] 构造方法名(形式参数列表){
方法体;
}
复制代码注：
- 构造方法名和类名一致
- 构造方法没有返回值
- 一个类中可以定义多个构造方法，这些构造方法其实是方法的重载
例如：
public class Student {
// 姓名
private String name = "一颗雷布斯";
public Student() {
System.out.println("我是一个没有参数的构造方法");
}
public static void main(String[] args) {
Student student = new Student();
}
}
复制代码运行结果：
7.2 定义多个构造方法
public class Student {
// 姓名
private String name;
public Student() {
System.out.println("我是构造方法1");
}
public Student(String name) {
System.out.println("我是构造方法2");
}
public static void main(String[] args) {
Student student1 = new Student();
Student student2 = new Student("一颗雷布斯");
}
}
复制代码运行结果：
7.3 使用构造方法初始化实例变量
例如：
public class Student {
// 姓名
private String name;
public Student() {
System.out.println("我是构造方法1");
}
public Student(String name) {
System.out.println("我是构造方法2");
this.name = name;
}
public static void main(String[] args) {
Student student = new Student("一颗雷布斯");
System.out.println("姓名："+student.name);
}
}
复制代码运行结果：
7.4 this
上面的例子中我们使用了 this 关键字，那么为什么要用 this?
我们先把上面例子中的构造方法改一下：
public Student(String name) {
name = name;
}
复制代码看完是不是懵逼了？哪个是我要传递的参数？哪个是对象的实例变量？
所以这里 this 用来区分局部变量和实例变量。
注：
-
- this 是一个关键字，是一个引用，保存了当前对象的内存地址。
-
- this 出现在实例方法中代表的是当前对象。
-
- this 不能使用在静态方法中。
-
- 当用来区分局部变量和实例变量时，this 不能省略。
-
- this 既可以出现在构造方法中，也可以出现在实例方法中。
例如：
public class Student {
// 姓名
private String name;
public Student(String name) {
this.name = name;
}
public void printName(){
System.out.println(this.name);
}
public static void main(String[] args) {
Student student = new Student("一颗雷布斯");
student.printName();
}
}
复制代码运行结果：
8. 封装
封装是面向对象的三大特征之一，但是什么是封装？为什么要封装？
我们先看下面的例子：
public class Student {
String name;
String phone;
public Student(String name, String phone) {
this.name = name;
this.phone = phone;
}
}
public class StudentTest {
public static void main(String[] args) {
Student student = new Student("一颗雷不斯","18888888888");
System.out.println("电话："+student.phone);
student.phone = "110";
System.out.println("电话："+student.phone);
}
}
复制代码运行结果：
上面的 Student 类没有进行封装，其中的姓名和电话都是对外暴露的，很不安全，很容易就被篡改了。
所以为了保证数据的安全性，需要对类进行封装。
那 java 语言如何做封装？
-
- 属性必须私有化，即使用 private 关键字修饰，只有本类中才能访问。
-
- 对外提供 set 和 get方法。外部程序只能通过调用该对象的 set 方法设置值，调用该对象的 get 方法获取值。
-
- set 和 get 方法的修饰符必须是 public, 也就是公共的，在其他类中也能访问。
封装之后的例子：
public class Student {
private String name;
private String phone;
public Student(String name, String phone) {
this.name = name;
this.phone = phone;
}
public String getName() {
return name;
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
public String getPhone() {
return phone;
}
public void setPhone(String phone) {
this.phone = phone;
}
}
复制代码
发现错误提示：不能访问私有属性
改为通过 get 方法获取值、set 方法设置值：
public class StudentTest {
public static void main(String[] args) {
Student student = new Student("一颗雷不斯","18888888888");
System.out.println("电话："+student.getPhone());
student.setPhone("119");
System.out.println("电话："+student.getPhone());
}
}
复制代码运行结果：
9. 面向对象三大特征
- 封装
- 继承
- 多态
这三个特征互相关联，任何一个面向对象的编程语言都包括这三个特征。后面会接着讲解继承和多态。