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类和对象解析

news 来源：原创 2024/5/10 16:47:23

导言：

Java是一门纯面向对象的语言，在面对对象的世界里，一切皆为对象。而对象的创建又和类的定义息息相关。本文主要阐述了类和对象的使用与理解。解释类的定义方式以及对象的实例化，类中的成员变量和成员方法的使用，以及对象的整个初始化过程。

目录

导言：

正文：

一.类的定义和使用

二.类的构造方法

三.this引用

四.类的实例化

五.类的初始化

总结：

正文：

一.类的定义和使用

类是一种抽象的数据类型，是用于描述具有相同属性和行为的对象的集合。

具体来说，类是用来对一个实体(对象)来进行描述的，主要用来描述该实体(对象)具有哪些属性，哪些功能。

类的定义：使用关键字class来定义一个类，通常包含类的访问修饰符、类名、类体等部分。

  1. 类的访问修饰符：类可以有四种访问修饰符，分别是public、protected、private和默认（即不加修饰符）。这些修饰符控制着类的可见性，即哪些代码可以访问该类。

  2. 类名：类名是一个标识符，用于唯一标识一个类。类名的命名规范是以大写字母开头，采用驼峰命名法。

  3. 类体：类体是类的主体部分，包含了类的属性和方法的定义。类体由一对花括号{}括起来。

这里对修饰符先进行一个解释，，类、方法和属性都可以使用权限修饰符来控制它们的访问权限，这些权限修饰符包括public、protected、private和默认（即不加修饰符）。

  • public：public是最宽松的权限修饰符，它可以被任何类、方法和属性访问。如果一个类、方法或属性被声明为public，那么它可以被同一个包中的其他类、不同包中的其他类以及任何地方的子类和非子类访问。

  • protected：protected修饰符可以被同一个包中的其他类访问，也可以被不同包中的子类访问。如果一个类、方法或属性被声明为protected，那么它可以被同一个包中的其他类、不同包中的子类访问，但是不可以被不同包中的非子类访问。

  • private：private是最严格的权限修饰符，它只能被同一个类中的其他方法和属性访问。如果一个方法或属性被声明为private，那么它只能被同一个类中的其他方法和属性访问，不可以被同一个包中的其他类或不同包中的任何类访问。

  • 默认权限修饰符：如果一个类、方法或属性没有使用任何权限修饰符，那么它的访问权限就是默认的。默认权限修饰符只能被同一个包中的其他类访问，不可以被不同包中的任何类访问。

类的定义具体语法如下

// 创建类
修饰符 class 类名{
修饰符 field; // 字段(属性) 或者 成员变量
修饰符 method(); // 行为 或者 成员方法
}

例如：

public class Student11_4 {public String name;//成员变量public int age;//成员变量//成员方法public void show(){System.out.println("hello world");}
}

二.类的构造方法

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。

构造方法有以下几个特点：

  1. 构造方法与类同名：构造方法的名称必须与类的名称完全相同。

  2. 没有返回类型：与普通方法不同，构造方法没有返回类型，包括void。构造方法的主要目的是初始化对象，而不是返回某个值。

  3. 可以有多个构造方法：一个类可以有多个构造方法，它们之间的区别可以通过参数的类型、个数和顺序来区分。这种情况下被称为构造方法的重载，即构造方法也支持重载。

  4. 默认构造方法：如果一个类没有定义任何构造方法，编译器会自动为该类生成一个默认的无参构造方法。默认构造方法不做任何初始化操作。

  5. 显式定义构造方法：如果在类中显式定义了一个或多个构造方法，编译器就不会生成默认构造方法。在这种情况下，如果想使用无参构造方法，需要显式地定义一个无参构造方法。

  6. 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。内存分配的工作是由JVM在实例化对象时自动完成的。构造方法只负责对对象的属性进行初始化。构造方法执行完毕后，对象才被完全创建并可以使用。

例如，假设有一个名为Person的类，它有属性name和age，并且定义了两个构造方法：

//定义一个人类
public class Person {//成员变量private String name;private int age;// 无参构造方法public Person() {name = "Unknown";age = 0;}// 带参构造方法public Person(String name, int age) {//this在这里先进行使用，后面会进行解释this.name = name;this.age = age;}
}

在这个例子中，Person类定义了一个无参构造方法和一个带参构造方法。无参构造方法用于初始化name和age属性的默认值，带参构造方法用于接收外部传入的name和age值，并将其赋给对象的属性。

三.this引用

在Java中，this是一个特殊的关键字，它表示当前对象的引用。this关键字可以在类的方法和构造方法中使用，用于引用当前对象的成员变量、成员方法和构造方法。

this关键字的主要作用有以下几个方面：

1. 引用当前对象的成员变量：在类的方法中，如果方法中的局部变量与成员变量同名，可以使用this关键字来引用当前对象的成员变量。

例如：

public class Person {private String name;public void setName(String name) {this.name = name; // 使用this关键字引用当前对象的成员变量}
}

在这个例子中，setName方法中的参数name与成员变量name同名，为了区分它们，使用this.name表示当前对象的成员变量。

2. 调用当前对象的成员方法：在类的方法中，可以使用this关键字来调用当前对象的其他成员方法。例如：

public class Person {private String name;public void setName(String name) {this.name = name; // 使用this关键字引用当前对象的成员变量}
}

在这个例子中，method2方法中使用this.method1()调用了当前对象的method1方法。

3. 在构造方法中调用其他构造方法：在一个类中，可以定义多个构造方法，通过使用this关键字在一个构造方法中调用另一个构造方法。这种方式称为构造方法的重载。例如：

public class Person {private String name;private int age;public Person() {this("Unknown", 0); // 调用带参构造方法}public Person(String name, int age) {this.name = name;this.age = age;}
}

在这个例子中，无参构造方法中使用this("Unknown", 0)调用了带参构造方法，实现了对name和age属性的初始化。

需要注意的是，this关键字只能在非静态方法和构造方法中使用，因为静态方法没有this引用，它是属于类而不是对象的。

4.事实上，成员方法中都有this。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负责来接收在代码层面来简单演示--->注意：下图右侧中的Date类也是可以通过编译的

 

四.类的实例化

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，而类是用户自定义的一个新的类型，它们本质都是类(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。

对象的构造和初始化是指在创建对象时，为对象分配内存空间并对对象的属性进行初始化的过程。

  1. 对象的构造：在Java中，使用关键字"new"来创建一个对象。当使用"new"关键字实例化一个类的对象时，JVM会为该对象分配内存空间，并调用该类的构造方法来初始化对象的属性。

  2. 对象的初始化：对象的初始化是指在构造方法中对对象的属性进行赋值操作，使对象的属性具有初始值。初始化可以在构造方法中直接赋值，也可以通过调用其他方法或外部传入的参数来进行赋值。对象的初始化是在对象创建之后立即执行的，确保对象的属性在创建之后具有正确的初始值。

具体的语法是：类名 对象名 = new 类名();

//定义一个人类
public class Person {
//成员变量private String name;private int age;
//构造方法public Person(String name, int age) {this.name = name;this.age = age;}
//成员方法public void sayHello() {System.out.println("Hello, my name is " + name + " and I am " + age + " years old.");}
}

可以通过以下方式实例化Person类：

//调用Person类的有参构造
//创建了一个Person类的对象
Person person = new Person("John", 25);
//调用成员方法
person.sayHello();

 在这个例子中，通过new关键字创建了一个Person类的对象，并将其赋值给变量person。同时，调用了Person类的构造方法来初始化对象的属性。然后，可以通过person来访问和调用对象的属性和方法，例如person.name、person.age和person.sayHello()。

五.类的初始化

先来看一段代码，

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);
// 此处a没有初始化，编译时会报错：
// Error:(24, 28) java: 可能尚未初始化变量a//编译通过
Date d = new Date(2021,6,9);
}
}

 可以看到局部变量在使用时必须要初始化，但成员变量即使没有初始化也可以正常使用。

事实上，并非成员变量没有初始化，只是编译器帮我们做了这件事，对成员变量设置了初始值。

Date d = new Date(2021,6,9);

在程序层面只是简单的一条语句，但在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：

数据类型默认值
byte

0

char'\u0000'
short0
int0
long0L
booleanfalse
float0.0f
double0.0
referencenull

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

我们也可以在声明成员变量时，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();
}
}

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

总结：

类和对象之间的关系可以理解为类是对象的模板，而对象是类的实例。通过类可以创建多个对象，每个对象都有自己的属性和行为，但是它们共享同一个类的定义。对象是类的实例化结果，它是类的具体实体。对象具有类定义的属性和行为，并且可以通过访问对象的成员变量和调用对象的方法来操作对象。每个对象都有自己的状态（成员变量的值）和行为（方法的执行）。希望本文对你有所帮助。

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