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Java类与对象：从概念到实践的全景解析！

news 来源：原创 2024/5/16 22:09:07

                                                     个人主页：秋风起，再归来~

                                                      文章专栏：javaSE的修炼之路

  个人格言：悟已往之不谏，知来者犹可追

           克心守己，律己则安！

1、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。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....

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。

举一个简单的栗子啦~

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(){System.out.println("洗衣服");}
}

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. 一般一个文件当中只定义一个类

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。

下面通过IDEA来看一下怎么修改：

2、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，而类是用户自定义了一个新的类型。

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。

class PetDog{public String name;public String color;public void bark(){System.out.println("汪汪叫~~");}public void wag(){System.out.println("摇尾巴~~");}
}
public class Test {public static void main(String[] args) {PetDog dog1=new PetDog();//通过new实例化对象dog1.name="阿黄";dog1.color="黑黄";System.out.println(dog1.name);System.out.println(dog1.color);dog1.bark();dog1.wag();}
}

注意事项

1. new 关键字用于创建一个对象的实例.

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实例.

3、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为什么要有this引用

下面我先举一个栗子~

class Data{public int year;public int month;public int day;public void setData(int y,int m,int d){year=y;month=m;day=d;}public void show(){System.out.println("年："+year+" 月："+month+" 日："+day);}
}
public class Test {public static void main(String[] args) {Data data1=new Data();//新建一个对象Data data2=new Data();Data data3=new Data();data1.setData(2024,1,30);//引用对象的函数赋值日期data2.setData(2024,2,30);data3.setData(2024,3,30);data1.show();//引用对象的函数打印数据data2.show();data3.show();}

现在看上面的代码似乎没有任何问题~

但我们仔细思考就会以下有两个问题：

1.但如果形参名与变量名相同怎么办呢？

  public void setData(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？估计自己都搞不清楚了。下面看一下改变之后的结果~

为什么呢？

其实原因很简单：局部变量优先，在方法中，它认为只是形参自己给自己赋值了，并没有给成员变量赋值~

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？

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。

class Data{public int year;public int month;public int day;public void setData(int year,int month,int day){this.year=year;this.month=month;this.day=day;}public void show(){System.out.println("年："+year+" 月："+month+" 日："+day);}
}

注意：this引用的是调用该成员方法的对象

public static void main(String[] args) {Date d = new Date();d.setDay(2020,9,15);d.printDate();
}

4.3this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~

5、对象的构造及初始化

5.1 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？

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。

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。

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(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：this(...)必须是构造方法中第一条语句并且不能形成环~

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)

5.3 默认初始化

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) {// 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// int a;// System.out.println(a);Date d = new Date(2021,6,9);}
}

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：

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

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;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