【JavaSE语法】类和对象(一)

一、面向对象的初步认知

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


1.2 面向对象与面向过程

注意: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

(1)面向过程:类似于传统把大象放进冰箱的过程,打开冰箱->把大象塞进去->把冰箱关上

这种方式注重的是把大象放进冰箱的过程,少一个环节都不行。如果要把其他东西放进冰箱又是另一种方式。

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

(2)面向对象:

总共有四个对象:人、衣服、洗衣粉、洗衣机

整个洗衣服的过程:将衣服放进洗衣机、倒入洗衣粉,启动洗衣机,洗衣机就会完成洗衣过程并且甩干

整个过程主要是:人、衣服、洗衣粉、洗衣机四个对象之间交互完成的,人不需要关新洗衣机具体是如何洗衣服的,是如何甩干的

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


二、类定义和使用

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(类似C语言中的结构体)

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....


2.2 类的定义格式

在java中定义类时需要用到class关键字

//创建类
class ClassName {
     field;    //字段(也叫属性或者成员变量)
     method;   //行为(也叫成员方法)
}

class为定义类的关键字,ClassName为类的名字,{ }中为类的主体

类包括两部分:

(1)成员变量(字段\属性):用来描述类的 (这些成员变量定义在方法外部,类的内部

(2)成员方法(行为):说明类具有哪些功能

class WashMachine { //此时的WashMachine就是自定义的类型
     //成员变量(字段\属性)
        public String brand;
        public String type;
        public double weight;
        public double length;
        public double width;
        public double height;
        public String color;

      //成员方法(行为)
        public void washClothes() {
            System.out.println("洗衣服功能");
        }
        public void dryClothes() {
            System.out.println("脱水功能");
        }
        public void setTime() {
            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

注意事项:

(1)类名采用大驼峰定义

(2)成员前统一写public,后面会解释

(3)成员方法不带static关键字,后面会解释

(4)一般一个文件当中只定义一个类(一个文件可以有多个类,但是最多只能有一个被public修饰的类,且这个被修饰的类的名称必须和Java文件名一致

(5)main方法所在的类一般要使用public修饰(Eclipse默认会在public修饰的类中找main方法)

(6)不要轻易去修改public修饰的类的名称,如果要修改,通过开发工具修改

(在idea中右击创建的文件->refactor->rename )

如果一个文件有多个类,则只会改文件名,不会改变类名


三、类的实例化

定义了一个类 == 在计算机中定义了一种新的类型(与int,double类似)

类的实例化 == 用自定义的类型创建变量(对象)(占用实际的物理空间存储类成员变量)

比如上面的WashMachine类,有了自定义类型之后,就可以用这些类来定义实例(对象)

在java中采用new关键字,配合类名来实例化对象

创建一个狗类:

class PetDog {
    //狗的属性
    public String name;
    public String color;

    //狗的行为
    public void barks() {
        System.out.println(name+"汪汪汪~~~");
    }
    public void wag() {
        System.out.println(name+"摇尾巴~~~");
    }
}

类的实例化:

public class demo {
    public static void main(String[] args) {
        //第一只狗:旺财-黑色
        PetDog dog1 = new PetDog();
        dog1.name = "旺财";
        dog1.color = "黑色";

        dog1.barks();
        dog1.wag();

        //第二只狗:阿黄-棕色
        PetDog dog2 = new PetDog();
        dog2.name = "阿黄";
        dog2.color = "棕色";

        dog2.barks();
        dog2.wag();
    }
}

内存中的形式: 

 【JavaSE语法】类和对象(一)_第1张图片

                虚拟机栈                                                    堆

运行结果:

注意事项: 

(1)new关键字用来创建一个对象实例(只要new就会产生新的对象,只要是新的对象就是有新的内存)

(2)使用 .     来访问对象中的属性和方法

(3) 同一个类可以创建多个对象实例


四、this引用

4.1  为什么要有this引用

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) {
        //创建一个日期类型的对象d1
        Date d1 = new Date();
        //对d1的日期设置
        d1.setDay(2022,9,15);
        //打印日期
        d1.printDate();
}

以上代码定义了一个日期类,然后main方法中创建了一个对象,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
但是思考一定还是有问题存在:

如果形参名不小心与成员变量名相同: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(这是由于局部变量优先,就与方法外部的year,month,day无关了)

public void setDay(int year,int month,int day) {
        year = year;
        month = month;
        day = day;
    }

4.2 什么是this引用

this引用指向当前对象(谁调用了当前方法谁就是this),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。

public void setDay(int year,int month,int day) {
        this.year = year;
        this.month = month;
        this.day = day;
    }

4.3 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(类类型都是引用类型)

(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

编译器编译会把this参数还原:

class Date {
    public int year;
    public int month;
    public int day;

    public void setDay(Date this,int year,int month,int day) {
        this.year = year;
        this.month = month;
        this.day = day;
    }


    public void printDate(Date this) {
        System.out.println(this.year+"/"+this.month+"/"+this.day);//这里建议自己加this
    }
}

this的三种使用方式:

<1>this.成员变量    -> 访问成员变量

<2>this.func( )     _>  访问当前的成员方法 

<3>this()调用当于类的构造方法


在这里有几个问题:大家一起思考一下:

(1)引用可以指向引用吗?

答:不对,引用只能指向对象

Dog dog1 = new Dog();

Dog dog2 = dog1;

dog2这个引用并不是指向了dog1这个引用,而是指向了dog1这个引用指向的对象

(2) 一个引用可以同时指向多个对象吗?

答:不可以,一个引用只能指向一个对象

Dog dog1 = new Dog();

dog1 = new Dog();

dog1 = new Dog();

dog1 = new Dog();

最终dog这个引用只能有一个对象的地址

(3)Dog dog2  = null代表dog2这个引用指向一个null对象?

答:不正确,dog2这个引用不指向任何对象


交换两个数的值:

我们知道Java中是不能直接交换两个数的值(基本类型传递进行的就是值传递,基本类型的变量是在虚拟机栈上的,无法将地址或者引用传递,swap交换的是swap中的形参a和b,并不会影响到实参a和b)  

class MyValue {
    public int val;

    public MyValue(){

    }
}
public class code {
    //交换两个类中数的方法
    public static void swap(MyValue val1,MyValue val2) {
        int tmp = val1.val;
        val1.val = val2.val;
        val2.val = tmp;
    }

    public static void main(String[] args) {
        //创建myValue1
        MyValue myValue1 = new MyValue();
        myValue1.val = 10;
        //创建myValue2
        MyValue myValue2 = new MyValue();
        myValue2.val = 20;

        System.out.println("交换前:"+myValue1.val);
        System.out.println("交换前:"+myValue2.val);

        swap(myValue1,myValue2);

        System.out.println("交换后:"+myValue1.val);
        System.out.println("交换后:"+myValue2.val);

    }
}

运行结果: 

 【JavaSE语法】类和对象(一)_第2张图片

结果分析:

创建好va1和val2变量后:

 【JavaSE语法】类和对象(一)_第3张图片

然后swap创建tmp交换引用 

tmp拿到val1的引用(地址),val1的引用等于val2的引用,val2的引用等于tmp的引用

然后跳出swap方法,val1和val2就没了,但是引用还在,并且两个引用的值进行了交换,所以最终交换成功


五、对象的构造及初始化

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

public static void main(String[] args) {
    int a;
    System.out.println(a);
}

如果是对象:代码可以正常通过编译

public static void main(String[] args) {
        Date d1 = new Date();
        d1.printDate();
}

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


5.2 构造方法(特殊的方法)

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

class Date {
    public int year;
    public int month;
    public int day;

    //构造方法:用于初始化
    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(Date this) {
        System.out.println(this.year+"/"+this.month+"/"+this.day);
    }
}

注意:构造方法的作用就是对对象中的成员进行初始化(对象的初始化一定要调用构造方法)并不负责给对象开辟空间


5.2.2 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

(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)

//带三个参数的构造方法:用于初始化
    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");
    }
//无参构造方法
    public Date() {
        this.year = year;
        this.month = month;
        this.day = day;
        System.out.println("Date(int,int,int)方法被调用了");
    }

(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

注意:一旦用户定义了任何一种构造方法,编译器则不再提供不带参数的构造方法,如果定义的有参数,使用时却没传参,编译器会报错

(6)无参构造方法中,可以通过this调用其他构造方法来简化代码

//无参构造方法
public Date() {
        this(1900,1,1);//但是this(1900,1,1);必须是构造方法中第一条语句
        //this.year = year;
        //this.month = month;
        //this.day = day;
        System.out.println("Date(int,int,int)方法被调用了");
        
    }

//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;
}

(7)Idea根据已有成员变量自动生成定义参数个数的构造方法:

<1>鼠标右键Generate

<2>constructor

<3>ctrl选择需要的参数

注意:

<1>this(...)必须是构造方法中第一条语句

<2>不能形成环

public Date() {
    this(1900,1,1);
}

public Date(int year,int month,int day) {
    this();
}

//这两个构造函数不断调用对方,形成环,递归调用最终无法退出

(7)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?

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:

(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:

布尔类型默认false,引用类型默认是null,其他类型默认为0

【JavaSE语法】类和对象(一)_第4张图片

 (5)设置对象头信息

(6) 调用构造方法,给对象中各个成员赋值

再简化就是两步:

<1>为对象分配内存

<2>调用合适的构造方法


5.4 就地初始化

class Date {
    public int year=1900;
    public int month=1;
    public int day=2;
}

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


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