Java类与对象:从概念到实践的全景解析!

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                                                                                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

6、 完结散花

好了,这期的分享到这里就结束了~

如果这篇博客对你有帮助的话,可以用你们的小手指点一个免费的赞并收藏起来哟~

如果期待博主下期内容的话,可以点点关注,避免找不到我了呢~

我们下期不见不散~~

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