类和对象详解

1.面向对象

1.1什么是面向对象

1.2与面向过程的比较

2类的定义和使用

2.1简单认识类

2.2类的定义格式

2.3类的实例化

2.3.1什么是实例化

2.3.2类和对象的说明

2.3.3this关键字

2.3.4什么是this引用

2.3.5this引用的特性

3.对象的构造和实例化

3.1对象的初始化

4.构造方法

4.1概念

4.2特性

5.默认初始化

6.就地初始化

1.面向对象

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，故面向对象语言也叫做OOP语言)，在面向对象的世界里一切皆对象。面向对象是一种解决问题的思想，主要依赖于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务的认知，对于大型型程序的设计，扩展以及维护都非常友好。

1.2与面向过程的比较

假如我们需要去洗衣服，一般来说有两种方式，即手洗和机洗。手洗的话我们需要放水，添加洗涤剂，然后手搓，发现哪里有污渍，要用更大的力气去搓，以及洗完后用清水漂洗等等过程，而机洗呢，我们只需要把衣服放进去，加入洗涤剂，启动洗衣机即可。两种方式都可以达到衣物清洗干净的目的。手洗我们通常会关心怎么洗，而机洗却不用关心这个问题。虽然说两种方式都可以清洗衣物，手洗虽然费力但是省电省水，机洗虽然轻松，但是会费水费电。不能说哪种方式就一定更好。就像面向过程的语言执行起来效率更高，但是开发难度高，开发时间长，面向对象的语言开发效率高，难度低，但是执行起来很多时候并没有面向过程的语言那么地高效。孰优孰劣，两者并不能一概而论。

2类的定义和使用

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,哪些功能。

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。

类中包含的类容称为类的成员。属性主要是用来描述类的，称之为类的成员属性或者成员变量。

方法主要说明类具体有哪些功能，称为成员方法。

class WashMachine {
    public String brand;
    public double weight;
    public double height;
}
public void washClothes() {
    System.out.println("洗衣服的功能");
}
public void dryClothes() {
    System.out.println("脱水的功能");
}

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
成员前写法统一为public
此处方法不带static关键字

2.3类的实例化

2.3.1什么是实例化

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，而类是用户定义了一种新的类型。有了自定义的类型后，就可以使用这些类来定义实例（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，配合类名实例化对象。

public class void mian(String[] args) {
    WashMachine n=new WashMachine();
    n.brand1="格力";
    n.wieght=195.3;
    n.height=1.4;
}
class WashMachine {
    String brand;
    double weight;
    double hieght;
}

注意事项

new关键字用于创建一个对象的实例
使用.来访问对象中的属性和方法
同一个类可以创建多个实例

2.3.2类和对象的说明

类只是一个模型一样的东西，用来对一个实体描述，限定了类有哪些成员。
类是一种自定义类型，可以用来定义变量。
一个类可以实例化出多个对象，实例化出的对象占用实际物理空间，存储类成员变量
类实例化就像现实中使用图纸造房子，类就是设计图，只设计出需要什么东西，并没有实体的建筑存在，同样地类也只是一个设计，实例化出的对象才能实际存储数据，占用物理空间。

2.3.3this关键字

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。

但是细想一下会发现两个问题

1.形参不小与成员变量名相同

public void setDay(int year,int month,int day) {

year=year;

month=month;

day=day;

}

那函数到底是在给谁赋值？这是一个说不清的问题了。

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哪个对象的数据呢？

所有的一切都需要this引用来解释。

2.3.4什么是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。只不过所有的操作符对用户是透明的，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。

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

2.3.5this引用的特性

1.this的类型：对应类型类型引用，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负责接收。

在代码层面来简单演示一下（下面右侧中的Date类也是可以通过编译的）

3.对象的构造和实例化

3.1对象的初始化

在Java中，在方法内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

上述的代码要想通过编译只需要给a赋值即可。

但如果是对象的话情况却不一样了。

public static void main(String[] args) {
    Date d = new Date();
    d.printDate();
    d.setDate(2021,6,9);
    d.printDate();
}

虽然说可以通过编译，但需要调用前面写的SetDate方法才可以将具体的日期设置到对象中。

4.构造方法

4.1概念

构造方法(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
    }
}

需要注意的是：构造方法的作用就是对对象中的成员进行初始化，并不负责开辟空间

4.2特性

名字必须与类名相同
没有返回值类型，设置void也不行
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
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.如果说用户没有显示定义，编译器会生成一份默认的构造方法，生成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：用户一旦定义，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（……）必须是构造方法中的第一句，也不能形成环。

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

5.默认初始化

我们发现了一个问题，成员变量在定义时，并没有给初始值，为什么可以使用呢？

这就需要我们知道，在这个过程中，new关键字背后所发生的一些事情了。

Date d=new Date(2060,7,5);

在程序层面只是简单的一条语句，在JVM层面需要做很多事情，下面简单介绍一下：

1.检测对象对应的类是否加载了，如果没有就会加载

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

6.调用构造方法，给对象中各个成员赋值

6.就地初始化

即在声明成员变量时，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，编译器会将所有成员给初始化的这些语句会添加到各个构造函数中。