类和对象详解
目录
一、this引用
1.1 为什么要有this引用
1.2 什么是this引用
1.3 this引用的特性
二、对象的构造级初始化
2.1 如何初始化对象
2.2 构造方法
2.21 概念
2.2.2 特性
2.3 默认初始化
2.4 就地初始化
三、封装
3.1 封装的概念
3.2 访问限定符
3.3 封装扩展之包
3.3.1 包的概念
3.3.2 导入包中的类
3.3.3 自定义包
3.3.4 常见的包
四、static成员
4.1 static修饰的成员变量
4.2 static修饰成员方法
五、代码块
5.1 代码块概念以及分类
5.2 普通代码块
5.3 构造代码块
5.4 静态代码块
一、this引用
1.1 为什么要有this引用
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(2020,9,15);
d2.setDay(2020,9,16);
d3.setDay(2020,9,17);
// 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;
}
//局部变量优先原则，被赋值的year是形参中的year，赋值的year是类中的year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？
1.2 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.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。
1.3 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
二、对象的构造级初始化
2.1 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？
2.2 构造方法
2.21 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。
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(2021,6,9); // 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。
2.2.2 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();
}
}
/*
Error:(26, 18) java: 无法将类 extend01.Date中的构造器 Date应用到给定类型;
需要: int,int,int
找到: 没有参数
原因: 实际参数列表和形式参数列表长度不同
*/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，只能在构造方法中使用
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：1.this（...）必须是构造方法中的第一条语句
2.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)
2.3 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？
要搞清楚这个问题，就需要知道 new 关键字背后所发生的一些事情：
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：
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
2.4 就地初始化
再声明成员变量时，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(2021,6,9);
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
三、封装
3.1 封装的概念
面向对象程序三大特性：封装、继承、多态。而类和对象阶段，主要研究的就是封装特性。何为封装呢？简单来说 就是套壳屏蔽细节。
比如：对于电脑这样一个复杂的设备，提供给用户的就只是：开关机、通过键盘输入，显示器，USB插孔等，让用 户来和计算机进行交互，完成日常事务。但实际上：电脑真正工作的却是CPU、显卡、内存等一些硬件元件。 对于计算机使用者而言，不用关心内部核心部件，比如主板上线路是如何布局的，CPU内部是如何设计的等，用户 只需要知道，怎么开机、怎么通过键盘和鼠标与计算机进行交互即可。因此计算机厂商在出厂时，在外部套上壳 子，将内部实现细节隐藏起来，仅仅对外提供开关机、鼠标以及键盘插孔等，让用户可以与计算机进行交互即可。 封装：将数据和操作数据的方法进行有机结合，隐藏对象的属性和实现细节，仅对外公开接口来和对象进行 交互
3.2 访问限定符
java中主要通过类和访问权限来实现封装：类可以将数据以及封装数据的方法结合在一起，更符合人类对事物的认 知，而访问权限用来控制方法或者字段能否直接在类外使用。Java中提供了四种访问限定符：
比如：
public : 可以理解为一个人的外貌特征，谁都可以看到
default : 对于自己家族中（同一个包中）不是什么秘密，对于其他人来说就是隐私了
private : 只有自己知道，其他人都不知道
【说明】
1. protected主要是在继承中，继承部分详细介绍
2. default权限指：什么都不写时的默认权限
3. 访问权限除了可以限定类中成员的可见性，也可以控制类的可见性
public class Computer {
private String cpu; // cpu
private String memory; // 内存
public String screen; // 屏幕
String brand; // 品牌---->default属性
public Computer(String brand, String cpu, String memory, String screen) {
this.brand = brand;
this.cpu = cpu;
this.memory = memory;
this.screen = screen;
}
public void Boot(){
System.out.println("开机~~~");
}
public void PowerOff(){
System.out.println("关机~~~");
}
public void SurfInternet(){
System.out.println("上网~~~");
}
}
public class TestComputer {
public static void main(String[] args) {
Computer p = new Computer("HW", "i7", "8G", "13*14");
System.out.println(p.brand); // default属性：只能被本包中类访问
System.out.println(p.screen); // public属性： 可以任何其他类访问
// System.out.println(p.cpu); // private属性：只能在Computer类中访问，不能被其他类访问
}
}
注意：一般情况下成员变量设置为private，成员方法设置为public。
3.3 封装扩展之包
3.3.1 包的概念
在面向对象体系中，提出了一个软件包的概念，即：为了更好的管理类，把多个类收集在一起成为一组，称为软件包。
在Java中也引入了包，包是对类、接口等的封装机制的体现，是一种对类或者接口等的很好的组织方式。比如：一 个包中的类不想被其他包中的类使用。包还有一个重要的作用：在同一个工程中允许存在相同名称的类，只要处在 不同的包中即可。
3.3.2 导入包中的类
Java 中已经提供了很多现成的类供我们使用. 例如Date类：可以使用 java.util.Date 导入 java.util 这个包中的 Date 类.
public class Test {
public static void main(String[] args) {
java.util.Date date = new java.util.Date();
// 得到一个毫秒级别的时间戳
System.out.println(date.getTime());
}
}但是这种写法比较麻烦一些, 可以使用 import语句导入包.
import java.util.Date;
public class Test {
public static void main(String[] args) {
Date date = new Date();
// 得到一个毫秒级别的时间戳
System.out.println(date.getTime());
}
}
如果需要使用 java.util 中的其他类, 可以使用 import java.util.*
import java.util.*;
public class Test {
public static void main(String[] args) {
Date date = new Date();
// 得到一个毫秒级别的时间戳
System.out.println(date.getTime());
}
}
但是我们更建议显式的指定要导入的类名. 否则还是容易出现冲突的情况
import java.util.*;
import java.sql.*;
public class Test {
public static void main(String[] args) {
// util 和 sql 中都存在一个 Date 这样的类, 此时就会出现歧义, 编译出错
Date date = new Date();
System.out.println(date.getTime());
}
}
// 编译出错
//Error:(5, 9) java: 对Date的引用不明确
//java.sql 中的类 java.sql.Date 和 java.util 中的类 java.util.Date 都匹配
在这种情况下需要使用完整的类名
import java.util.*;
import java.sql.*;
public class Test {
public static void main(String[] args) {
java.util.Date date = new java.util.Date();
System.out.println(date.getTime());
}
}
可以使用import static导入包中静态的方法和字段。
import static java.lang.Math.*;//相当于导入了Math类的所有静态方法
public class Test {
public static void main(String[] args) {
double x = 30;
double y = 40;
// 静态导入的方式写起来更方便一些.
// double result = Math.sqrt(Math.pow(x, 2) + Math.pow(y, 2));
double result = sqrt(pow(x, 2) + pow(y, 2));
System.out.println(result);
}
}注意事项: import 和 C++ 的 #include 差别很大. C++ 必须 #include 来引入其他文件内容, 但是 Java 不需要. import 只是为了写代码的时候更方便. import 更类似于 C++ 的 namespace 和 using
3.3.3 自定义包
基本规则
1.在文件的最上方加上一个 package 语句指定该代码在哪个包中.
2.包名需要尽量指定成唯一的名字, 通常会用公司的域名的颠倒形式(例如 com.bit.demo1 ).
3.包名要和代码路径相匹配. 例如创建 com.bit.demo1 的包, 那么会存在一个对应的路径 com/bit/demo1 来存储 代码.
4.如果一个类没有 package 语句, 则该类被放到一个默认包中.
操作步骤
1.在IDEA中先建一个包：右键->新建->包
2.在新创建的Test1.java文件的最上方，就出现了一个package语句
3.3.4 常见的包
1. java.lang:系统常用基础类(String、Object),此包从JDK1.1后自动导入。
2. java.lang.reflect:java 反射编程包;
3. java.net:进行网络编程开发包。
4. java.sql:进行数据库开发的支持包。
5. java.util:是java提供的工具程序包。(集合类等) 非常重要
6. java.io:I/O编程开发包。
四、static成员
4.1 static修饰的成员变量
static修饰的成员变量，成为静态成员变量，静态成员变量最大的特性：不属于某个具体的对象，是所有对象所共享的
【静态成员变量特性】
1. 不属于某个具体的对象，是类的属性，所有对象共享的，不存储在某个对象的空间中
2. 既可以通过对象访问，也可以通过类名访问，但一般更推荐使用类名访问
3. 类变量存储在方法区当中
4. 生命周期伴随类的一生(即：随类的加载而创建，随类的卸载而销毁）
4.2 static修饰成员方法
一般类中的数据成员都设置为private，而成员方法设置为public
public class Student{
private String name;
private String gender;
private int age;
private double score;
private static String classRoom = "Bit107";
// ...
}
public class TestStudent {
public static void main(String[] args) {
System.out.println(Student.classRoom);
}
}
编译失败：
//Error:(10, 35) java: classRoom 在 extend01.Student 中是 private 访问控制那static属性应该如何访问呢？
Java中，被static修饰的成员方法称为静态成员方法，是类的方法，不是某个对象所特有的。静态成员一般是通过静态方法来访问的。
public class Student{
// ...
private static String classRoom = "Bit306";
// ...
public static String getClassRoom(){
return classRoom;
}
}
public class TestStudent {
public static void main(String[] args) {
System.out.println(Student.getClassRoom());
}
}
输出：Bit306
【静态方法特性】
1. 不属于某个具体的对象，是类方法
2. 可以通过对象调用，也可以通过类名.静态方法名(...)方式调用，更推荐使用后者
3. 不能在静态方法中访问任何非静态成员变量（静态方法可直接通过类名访问，而非静态成员变量需要实例化后才能够调用）
五、代码块
5.1 代码块概念以及分类
使用 {} 定义的一段代码称为代码块。根据代码块定义的位置以及关键字，又可分为以下四种：
1.普通代码块
2.构造块
3.静态块
4.同步代码块（多线程部分再谈）
5.2 普通代码块
普通代码块：定义在方法中的代码块
public class Main{
public static void main(String[] args) {
{ //直接使用{}定义，普通方法块
int x = 10 ;
System.out.println("x1 = " +x);
}
int x = 100 ;
System.out.println("x2 = " +x);
}
}
// 执行结果
x1 = 10
x2 = 100
5.3 构造代码块
构造块：定义在类中的代码块（不加修饰符）。也叫：实例代码块。构造代码块一般用于初始化实例成员变量
public class Student{
//实例成员变量
private String name="hello";
private String gender;
private int age;
private double score;
public Student() {
System.out.println("I am Student init()!");
}
//实例代码块 当都是非静态时，谁在前，先执行谁（）
{
this.name = "bit";
this.age = 12;
this.sex = "man";
System.out.println("I am instance init()!");
}
//private String name="hello";//此时name的值为：hello
public void show(){
System.out.println("name: "+name+" age: "+age+" sex: "+sex);
}
}
public class Main {
public static void main(String[] args) {
Student stu = new Student();
stu.show();
}
}
// 运行结果
I am instance init()!
I am Student init()!
name: bit age: 12 sex: man
5.4 静态代码块
使用static定义的代码块称为静态代码块。一般用于初始化静态成员变量。
public class Student{
private String name;
private String gender;
private int age;
private double score;
private static String classRoom;
//实例代码块
{
this.name = "bit";
this.age = 12;
this.gender = "man";
System.out.println("I am instance init()!");
}
// 静态代码块
static {
classRoom = "bit306";
System.out.println("I am static init()!");
}
public Student(){
System.out.println("I am Student init()!");
}
public static void main(String[] args) {
Student s1 = new Student();
Student s2 = new Student();
}
}
注意事项：
1.静态代码块不管生成多少个对象，其只会执行一次
2.静态成员变量是类的属性，因此是在JVM加载类时开辟空间并初始化的
3.如果一个类中包含多个静态代码块，在编译代码时，编译器会按照定义的先后次序依次执行(合并)
4.实例代码块只有在创建对象时才会执行
5.无论静态代码块和实例代码块在什么位置，在调用构造方法前都会先执行（优先执行）静态代码块和实例代码块（在静态后，方法前）。