【JAVASE】类与对象
⭐ 作者：小胡_不糊涂
作者主页：小胡_不糊涂的个人主页
收录专栏：浅谈Java
持续更文，关注博主少走弯路，谢谢大家支持
类与对象
- 1. 面向对象
-
- 1.1 什么是面向对象
- 1.2 面向对象与面向过程
- 2. 类的定义与使用
-
- 2.1 简单认识类
- 2.2 类的定义格式
- 3. 类的实例化
-
- 3.1 什么是实例化
- 3.2 类和对象说明
- 4. this 引用
-
- 4.1 为什么要有this引用
- 4.2 什么是this引用
- 4.3 this引用的特性
- 5. 对象的构造级及初始化
-
- 5.1 如何初始化对象
- 5.2 构造方法
-
- 5.2.1 概念
- 5.2.2 特性
- 5.3 默认初始化
- 5.4 就地初始化
1. 面向对象
1.1 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。
1.2 面向对象与面向过程
举个例子说明一下：
传统的洗衣方式，需要我们亲力亲为，准备一盆水 --> 放衣服 --> 放洗衣粉 --> 洗衣服 --> 换水 --> 拧干 --> 晾衣服，过程很多，少了一个环节可能都不行。
如果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。
现代洗衣方式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。
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
2. 类的定义与使用
2.1 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？
2.2 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。
注：
- 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
实例：定义一个 小狗 类
class PetDog {
public String name;//名字
public String color;//颜色
// 狗的属性
public void barks() {
System.out.println(name + ": 旺旺旺~~~");
}
// 狗的行为
public void wag() {
System.out.println(name + ": 摇尾巴~~~");
}
}
实例2：定义一个 学生 类
public class Student{
//属性
public String name;//姓名
public String gender;//性别
public short age;//年龄
public double score;//学分
//方法
public void DoClass(){}//上课
public void DoHomework(){}//写作业
public void Exam(){}//考试
}
注：
- 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(注意：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
3. 类的实例化
3.1 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。
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。
public class oop {
public static void main(String[] args) {
PetDog dogh = new PetDog(); //通过new实例化对象
dogh.name = "Jack";
dogh.color = "黑色";
dogh.barks();
dogh.wag();
PetDog dogs = new PetDog();
dogs.name = "Peter";
dogs.color = "棕色";
dogs.barks();
dogs.wag();
}
}
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~~~");
}
}
运行结果：
注：
- 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
- 同一个类可以创建对个实例
3.2 类和对象说明
- 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
- 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
4. this 引用
4.1 为什么要有this引用
先看一个日期类的例子：
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 d3
Date d1 = new Date();
Date d2 = new Date();
Date d3 = new Date();
// 对d1，d2，d3的日期设置
d1.setDay(2023,8,1);
d2.setDay(2023,8,2);
d3.setDay(2023,8,3);
// 打印日期中的内容
d1.printDate();
d2.printDate();
d3.printDate();
}
}
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。
但是仔细想想有两个疑问：
- 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？
- 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？
一切让this引用来揭开这层神秘的面纱
4.2 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。
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引用的是调用成员方法的对象。
this.month = month;
this.day = day;
}
public void printDate() {
System.out.println(this.year + "/" + this.month + "/" + this.day);
}
public static void main(String[] args) {
Date d = new Date();
d.setDay(2023, 8, 1);
d.printDate();
}
}
在今后写代码中尽量都用 this
4.3 this引用的特性
- 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
- this只能在"成员方法"中使用
- 在"成员方法"中，this只能引用当前对象，不能再引用其他对象
- 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
5. 对象的构造级及初始化
5.1 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。
比如：
public static void main(String[] args) {
int a;
System.out.println(a);
}
编译器就会提示你，使用了未初始化的变量 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 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);
}
public static void main(String[] args) {
Date d = new Date();
d.printDate();
d.setDay(2023,8,1);//初始化具体日期
d.printDate();
}
}
运行结果：
通过上述例子发现两个问题：
- 每次对象创建好后调用 SetDay 方法设置具体日期，比较麻烦，那对象该如何初始化？
- 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？
5.2 构造方法
5.2.1 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(2023,8,1); // 输出Date(int,int,int)方法被调用了
d.printDate(); // 2023-8-1
}
}
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。
5.2.2 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)。
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
构造方法可以有多个
构造方法之间构成重载
- 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();
}
}
运行结果：
注： 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();
}
}
报错：
- 构造方法中，可以通过 this 调用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(2023,8,1);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(2023, 8, 1);
//this.year = 2023;
//this.month = 8;
//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();
}
}
运行结果：
注：
- this(…)必须是构造方法中第一条语句
- 不能形成环
例如：
public Date(){
this(1900,1,1);
}
public Date(int year, int month, int day) {
this();
}
- 绝大多数情况下使用public来修饰，特殊场景下会被private修饰。
5.3 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？
public class Date {
public int year;
public int month;
public int day;
public Date(int year, int month, int day) {
// 成员变量在定义时，并没有给初始值, 为什么就可以使用呢？
System.out.println(this.year);
System.out.println(this.month);
System.out.println(this.day);
}
public static void main(String[] args) {
//int a;
//System.out.println(a);
Date d = new Date(2021,6,9);
}
}
运行结果：
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(2021,6,9);
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：
- 检测对象对应的类是否加载了，如果没有加载则加载
- 为对象分配内存空间
- 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 - 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 |
- 设置对象头信息
- 调用构造方法，给对象中各个成员赋值
5.4 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;//赋初值
public int month = 1;
public int day = 1;
public Date(){
}
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 d1 = new Date(2023,8,1);
Date d2 = new Date();
d1.printDate();
d2.printDate();
}
}
运行结果：
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
