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Java类和对象（上篇）

article 2024/11/5 21:58:21

今天学习Java的类【认识类，并学习有关类的操作（1.定义和使用 2.实例化 3. this引用 4.构造对象和初始化对象）】

目录

  • 1. 初步认知面向对象
    • 1.1 面向对象的概念
    • 1.1 面向对象和面向过程
  • 2. 类定义和使用
    • 2.1 认识类
    • 2.2 类的定义格式
    • 2.3 练习
      • 2.3.1 定义一个狗类
      • 2.3.2 定义一个学生类
  • 3. 类的实例化
    • 3.1
    • 3.2 类和对象的说明
  • 4. this引用
    • 4.1 this引用的意义
    • 4.2 this引用的概念
    • 4.3 this引用的特性
  • 5. 对象的构造和初始化
    • 5.1 初始化对象的方法
    • 5.2 构造方法
      • 5.2.1 概念
      • 5.2.2 特性
    • 构造方法小结
    • 5.3 默认初始化
    • 5.4 就地初始化
  • 总结

1. 初步认知面向对象

1.1 面向对象的概念

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。

1.1 面向对象和面向过程

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。
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，没有好坏之分，都有其专门的应用场景。

2. 类定义和使用

面相对象程序设计关注的是对象，而对象是现实生活中的实体，
比如：洗衣机。但是洗衣机计算机并不认识，
需要开发人员告诉给计算机什么是洗衣机。

开发人员可以采用某种面相对象的编程语言来进行描述，
比如：Java语言，C++。

2.1 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：手机，在Java中可以将其看成是一个类别。
属性：产品品牌，cpu，相机，屏幕，电池，产品重量，外观尺寸，颜色...
功能：游戏，视频、拍照....

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 Student{
        public double height;//身高
        public double weight;//体重
        public String clothes;//衣服
        public String shoe;//鞋子
        public String schoolbag;//书包

        public void study(){//热爱学习
            System.out.println("热爱学习");
        }

        public void exercise(){//锻炼身体
            System.out.println("保持运动");
        }

        public void relax(){//劳逸结合
            System.out.println("学会放松");
        }
    }

采用Java语言将一个学生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
类名注意采用大驼峰定义（每个词的首字母大写）
成员前写法统一为public，后面会详细解释
此处写的方法不带 static 关键字. 后面会详细解释

2.3 练习

2.3.1 定义一个狗类

  class PetDog{
          public String name;//名字
          public String color;//颜色

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

2.3.2 定义一个学生类

public class Student{
   public String name;
   public String gender;
   public short  age;
   public double score;
   
   public void DoClass(){}
   public void DoHomework(){}
   public void Exam(){}
}

注意事项：

  1. 一般一个文件当中定义一个类
  2. 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)
  3. public修饰的类必须要和文件名相同
  4. 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

3. 类的实例化

3.1

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 static void main(String[] args) {
        Student s1 = new Student();
        s1.name = "HYZS";
        s1.age = 19;
        s1.gender = "girl";
        s1.score = 100;

        s1.DoClass();
        s1.DoHomework();
        s1.Exam();
        s1.show();

        Student s2 = new Student();
        s2.name = "XiaoXin";
        s2.gender = "boy";
        s2.score = 59;
        s2.age = 19;

        s2.Exam();
        s2.DoHomework();
        s2.DoClass();
        s2.show();
    }

在这里插入图片描述

3.2 类和对象的说明

  1. 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.
  2. 类是一种自定义的类型，可以用来定义变量.
  3. 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
  4. 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 this引用的意义

public class ClassSchedule{
    public int forenoom;
    public int afternoom;
    public String night;

    public ClassSchedule(){
        this(4,2,"职业生涯规划");
    }

    public ClassSchedule(int forenoom,int afternoom,String night){
        this.forenoom = 4;
        this.afternoom = 2;
        this.night = "职业生涯规划";
    }
    
    public void setClass(int forenoom,int afternoom,String night){
        this.forenoom = 4;
        this.afternoom = 2;
        this.night = "linear algebra";
    }

    public void printClass(){
        System.out.println("forenoom:"+this.forenoom+"\nafternoom:"+this.afternoom+"\nnight:"+this.night);
    }

    public static void main(String[] args) {
        ClassSchedule class1  = new ClassSchedule();
        class1.setClass(4,2,"linear algebra");
        class1.printClass();
    }

在这里插入图片描述
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ClassSchedule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。

问题是：形参名不小心与成员变量名相同：

    public void setClass(int forenoom,int afternoom,String night){
        forenoom = forenoom;
        afternoom = afternoom;
        night = night;
    }

三个对象都在调用setClass和printClass函数，
但是这两个函数中没有任何有关对象的说明，
setClass和printClass函数如何知道打印的是那个对象的数据呢？

4.2 this引用的概念

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 Class {
    public int forenoom;
    public int afternoom;
    public String night;
    public void setClass(int forenoom,int afternoom,String night){
        this.forenoom = 4;
        this.afternoom = 2;
        this.night = "linear algebra";
    }
    public void printClass(){
        System.out.println("forenoom:"+this.forenoom+"\nafternoom:"+this.afternoom+"\nnight:"+this.night);
    }
}

注意：this引用的是调用成员方法的对象。

    public static void main(String[] args) {
        ClassSchedule class1  = new ClassSchedule();
        class1.setClass(4,2,"linear algebra");
        class1.printClass();
    }

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
  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

在这里插入图片描述

5. 对象的构造和初始化

5.1 初始化对象的方法

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

对于对象呢？

   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？

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

  // 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 ClassSchedule(int forenoom,int afternoom,String night){
        this.forenoom = 4;
        this.afternoom = 2;
        this.night = "职业生涯规划";
    }
    
    public static void main(String[] args) {
        ClassSchedule class1  = new ClassSchedule();
        // 此处创建了一个ClassSchedule类型的对象，并没有显式调用构造方法
        class1.setClass(4,2,"linear algebra");
        class1.printClass();
    }

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。

5.2.2 特性

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 ClassSchedule{
    public int forenoom;
    public int afternoom;
    public String night;
    
//无参构造方法
    public ClassSchedule(){
        this(4,2,"职业生涯规划");
    }

//带有三个参数的构造方法
    public ClassSchedule(int forenoom,int afternoom,String night){
        this.forenoom = 4;
        this.afternoom = 2;
        this.night = "职业生涯规划";
    }
}

    public void setClass(int forenoom,int afternoom,String night){
        this.forenoom = 4;
        this.afternoom = 2;
        this.night = "linear algebra";
    }

    public void printClass(){
        System.out.println("forenoom:"+this.forenoom+"\nafternoom:"+this.afternoom+"\nnight:"+this.night);
    }
}

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

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 ClassSchedule{
    
    public int forenoom;
    public int afternoom;
    public String night;
    
    public void printClass(){
        System.out.println("forenoom:"+this.forenoom+"\nafternoom:"+this.afternoom+"\nnight:"+this.night);
    }
    
    public static void main(String[] args) {
        ClassSchedule class1  = new ClassSchedule();
        class1.setClass(4,2,"linear algebra");
        class1.printClass();
    }
    
}

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：编译器报错
       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
*/

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 ClassSchedule{
    public int forenoom;
    public int afternoom;
    public String night;
   // 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
   
    public ClassSchedule(){
//        System.out.println("Xiaoxin");注释取消掉，会报错
        this(4,2,"职业生涯规划");
    }
    
//        this.forenoom = 4;
//        this.afternoom = 2;
//        this.night = "linear algebra";
}
  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();
}
/*
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
*/

绝大多数情况下使用public来修饰，
特殊场景下会被private修饰(后续单例模式时会遇到)

构造方法小结

  1. 名字与类名相同，没有返回值类型，设置为void也不行
  2. 一般情况下使用public修饰
  3. 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
  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)
  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
  6. 构造方法中，可以通过this调用其他构造方法来简化代码
  7. 绝大多数情况下使用public来修饰，
    特殊场景下会被private修饰(后续单例模式时会遇到)

5.3 默认初始化

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

public class ClassSchedule{

    public int forenoom;
    public int afternoom;
    public String night;

    public ClassSchedule(){
        this(4,2,"职业生涯规划");
    }

    public ClassSchedule(int forenoom,int afternoom,String night){
    // 成员变量在定义时，并没有给初始值, 为什么就可以使用呢？

        this.forenoom = 4;
        this.afternoom = 2;
        this.night = "职业生涯规划";
    }
        public static void main(String[] args) {
         // int a;
       // System.out.println(a);
        // 此处a没有初始化，编译时报错：
       // Error:(24, 28) java: 可能尚未初始化变量a
        ClassSchedule class1  = new ClassSchedule();
        class1.setClass(4,2,"linear algebra");
        class1.printClass();
    }
}

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

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：申请对象空间之后，对象中包含的成员已经设置好了初始值，

比如 byte的默认值是0
以下是其他数据类型的默认值
在这里插入图片描述
5. 设置对象头信息(关于对象内存模型后面会学习到)
6. 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 ClassSchedule{

    public int forenoom = 4;
    public int afternoom = 2;
    public String night = "linear algebra";

    public ClassSchedule(){
        this(4,2,"职业生涯规划");
    }

    public ClassSchedule(int forenoom,int afternoom,String night){
        this.forenoom = 4;
        this.afternoom = 2;
        this.night = "职业生涯规划";
    }

    public void printClass(){
        System.out.println("forenoom:"+this.forenoom+"\nafternoom:"+this.afternoom+"\nnight:"+this.night);
    }

    public static void main(String[] args) {
       ClassSchedule class1 = new ClassSchedule(4,2,"linear algebra");
       ClassSchedule calss2 = ();
    }
}

注意：代码编译完成后，
编译器会将所有给成员初始化的语句添加到各个构造函数中

总结

认识了类的概念，以及有关类的操作（1. 定义和使用 2.类的实例化、3.this引用、4.对象的构造和初始化）

今天我们对类学习就先到这里了，下一篇文章继续学习类和对象（苦笑）（苦笑）（苦笑），如果感觉不错，希望可以给博主点个赞或者关注，感谢大家的支持，成为我继续分享的动力，还有什么问题和建议可以在评论区评论，拜拜。

在这里插入图片描述


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