一、前言

记录时间 [2024-05-10]

系列文章简摘：
Java 笔记 01：Java 概述，MarkDown 常用语法整理
Java 笔记 11：Java 方法相关内容，方法的设计原则，以及方法的定义和调用
面向对象 01：Java 面向对象相关内容整体概述
面向对象 02：区分面向过程与面向对象，类和对象的关系

更多 Java 相关文章，请参考专栏哦。

本文内容主要关于类与对象的创建、初始化和使用，以及如何通过 new 关键字调用构造方法。此外，文章还对无参 / 有参这两种构造器进行描述，并通过内存分析创建对象的过程。

二、类与对象的创建

以类的形式组织代码，以对象的形式封装数据。

1. 关键字 new

在 Java 中，关键字 new 是一个非常重要的运算符。

使用 new 关键字创建对象时：

• 为该对象分配进行内存分配；
• 给对象进行默认的初始化；
• 在类中使用构造器进行调用。

2. 关键字 this

在 Java 中，关键字 this 是一个非常重要的引用，它在类的方法或构造器中使用，通常用于引用当前对象或当前实例的引用。

具体如下：

引用当前对象

在类的内部，this 关键字用来指代当前正在操作的这个类的对象实例。

当方法内部的局部变量与类的成员变量同名时，this 可以帮助明确指代成员变量，避免混淆。

例如：

public class Person {
    String name;

    public void setName(String name) {
        
        // 这里的 this.name 指的是 Person 类的成员变量 name
        this.name = name; 
    }
}

调用当前类的构造器

在一个构造器中，可以使用 this 关键字调用本类中的其他构造器。这种机制简化了代码，避免了重复初始化代码。

但是，必须作为构造器的第一条语句，并且只能在非静态构造器中使用。

例如：

public class Person {
    String name;
    int age;

    public Person() {
        this("未知", 0); // 调用带有两个参数的构造器
    }

    public Person(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }
}

作为方法的参数传递

可以使用 this 关键字将当前对象作为一个参数传递给其他方法。

例如：

先编写一个 Person 类，在 introduce() 方法中调用 display() 方法，并将当前类的对象作为参数传递。

public class Person {
    
    // Person 类中的 name 属性的对象是 zhangsan
    String name = "zhangsan";
    
    void display(Person friend) {
        System.out.println("朋友的名字是: " + friend.name);
    }

    void introduce() {
        display(this); // 将当前对象作为参数传递
    }
}

接着，在 main ()方法中，实例化一个 Person 类，并调用该类中的 introduce() 方法，得到输出结果。

public static void main(String[] args) {

    // 实例化一个 Person 类
    Person person = new Person();
    
    // 调用该类中的方法
    person.introduce();

}

// 得到输出结果：朋友的名字是: zhangsan

返回当前对象的引用

在某些情况下，可以让方法返回 this，以便实现链式调用或者构建流式接口。

例如：

public class StringBuilderExample {
    
    StringBuilder sb = new StringBuilder();

    public StringBuilderExample append(String str) {
        sb.append(str);
        return this; // 返回当前对象，允许链式调用
    }
}

3. 创建和初始化对象

在 Java 中，创建和初始化对象是一个基本且核心的过程，以下是创建和初始化对象的基本步骤。

准备学生类

在类中，只能写属性和方法。

先准备学生类 Student 用于创建和初始化对象的演示。该类中，包含 name 和 age 两个属性，以及一个 study 方法。

// 学生类
public class Student {

    // 属性：字段
    String name;    // null
    int age;        // 0

    // 方法
    public void study() {
        System.out.println(this.name + "在学习");
    }
}

创建和初始化

在 Application 类中，创建 main 方法。注意，一个项目应该只有一个 main 方法。

使用 new 关键字，以及默认构造器创建 Student 对象。

在这个示例中，为 Student 类创建了 xiaoming 和 zhangsan 两个对象，并分别给它们赋值。

public static void main(String[] args) {

    // 类：抽象的，实例化
    // 类实例化后返回一个自己的对象
    // student 对象就是一个 Student 类的具体实例

    Student xiaoming = new Student();
    Student zhangsan = new Student();

    // 给 xiaoming 对象赋值
    xiaoming.name = "小明";
    xiaoming.age = 3;
    System.out.println(xiaoming.name);
    System.out.println(xiaoming.age);

    // 给 zhangsan 对象赋值
    zhangsan.name = "张三";
    zhangsan.age = 3;
    System.out.println(zhangsan.name);
    System.out.println(zhangsan.age);

}

使用

• 使用对象的属性：student.name
• 使用对象的方法：student.study()

三、构造器

1. 构造器概述

在 Java 中，类的构造器，也称为构造方法，是一种特殊类型的方法。

构造器的主要职责是初始化新创建的对象，是在进行创建对象的时候必须要调用的。通过使用构造器，开发者能够灵活地控制对象实例化的细节。

构造器具有以下特点和规则：

• 名称匹配：构造器的名称必须与类名完全相同，这是区分构造器与其他方法的基本方式。
• 无返回类型：构造器没有返回类型声明，即使它实际上隐式地返回了新创建的实例的引用，也不需要像普通方法那样声明一个返回类型。
• 自动调用：每当使用 new 关键字创建类的实例时，相应的构造器会自动被调用。
• 初始化：构造器的主要任务是对新创建对象的成员变量进行初始化，可以设置默认值或者基于传入参数进行特定的初始化。
• 重载：构造器支持重载，意味着在同一个类中可以有多个构造器，只要它们的参数列表不同即可。这样可以根据不同的场景提供多种初始化方式。
• 默认构造器：如果一个类没有定义任何构造器，Java 编译器会自动为该类生成一个默认（无参数）构造器。

注意：一旦为类定义了一个或多个构造器，编译器就不会再自动生成默认构造器。

2. 无参 / 有参构造器

下面是一个简单的 Java 类及其无参 / 有参构造器的示例：

public class Student {
    String name;
    int age;

    // 默认构造器
    public Student() {
        this.name = "匿名";
        this.age = 0;
    }

    // 带参数的构造器
    public Student(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }

    // 其他方法...
}

在这个例子中，Student 类有两个构造器：

• 一个是无参数的默认构造器，用于创建一个名字默认为"匿名"、年龄默认为 0 的学生对象；
• 另一个构造器接受两个参数，允许在创建对象时指定学生的姓名和年龄。

3. 构造器的作用

使用 new 关键字，本质上是在调用构造器，构造器一般用于初始化值。可分为无参构造和有参构造。

无参构造

一个类即使什么都不写，它也会有一个默认构造方法，即无参数构造器。

例如，Person 类中的构造默认构造器 Person()。当 Person 类中没有写构造方法时，Person() 默认存在。

public Person() {
}

当然，我们可以显式地定义构造器，使其具备实例化初始值的功能。

如图所示，在默认构造器中为 name 属性赋初值。

public Person() {
    this.name = "yuanyuan";
}

当使用 new 关键字实例化 person 对象时，它会调用默认构造器，并为 name 属性赋初值 yuanyuan，所以 person.name 的值为 yuanyuan。

有参构造

一旦定义了有参构造，Java 就不会默认生成无参构造器。因此，此时无参构造需要显式定义。

生成一个带参构造器：（快捷键 alt+insert，或者右键 Generate）

// 使用 alt+insert 快速生成构造器
public Person(String name) {
    this.name = name;
}

使用 new 关键字实例化对象的同时，传递值：

Person person1 = new Person("zhangsan");

它会调用带参构造器，并为 name 属性赋初值 zhangsan，所以 person1.name 的值为 zhangsan。

四、内存分析

1. 以 Pet 类为例

准备一个 Pet 类：

public class Pet {
    String name;
    int age;
    
    public void shout() {
        System.out.println("叫了一声");
    }
}

2. 内存分析

在 Java 中，创建对象的过程涉及内存管理的几个关键区域，主要包括栈内存、堆内存和方法区。

第一步

在代码中声明一个对象变量时，比如 Pet pet;，变量 pet 会被分配在栈内存中。此时，变量 pet 仅是一个引用（可以理解为一个地址），并没有指向实际的对象。

第二步

使用 new 关键字创建对象，如 pet = new Pet(); 时，Java 在堆内存中分配一块足够大的内存空间来存放 Pet 对象的所有实例变量。

这些实例变量包括基本类型，以及引用类型。

创建后，这些实例变量被默认初始化，基本类型的默认值（如 int=0, boolean=false 等），引用类型为 null 值。

同时，相应的构造器会被执行，用于初始化这些实例变量（如果有的话）。构造器可以设置初始值，执行一些初始化逻辑等。

第三步

完成对象创建和初始化后，堆内存中对象的地址会被复制给栈内存中的变量 pet。

此时，pet 变量就指向了堆内存中的实际对象。

第四步

可以使用对象中的属性和方法。比如，分别给 Pet 类的 dog 对象和 cat 对象的属性 name 赋值。

Pet dog = new Pet();
Pet cat = new Pet();

赋值方法：

dog.name="旺财";
cat.name="喵喵";

接着分别调用 shout() 方法：

dog.shout();
cat.shout();

其他

类的元数据（如类名、父类、实现的接口、静态变量、静态方法等）存储在方法区或元数据区。

当类第一次被加载时，其相关信息就会被放入此区域。构造器的信息也位于此区域。

通过这个过程，Java 确保了对象的创建是安全且高效的，同时也支持了垃圾回收机制，自动管理不再使用的对象所占用的内存空间。

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此处附上一张创建对象内存分析的配图，来源于《狂神说 Java》配图。

主要是为了说明：为什么不同的对象调用同一个类的同一个属性，比如 name，dog.name 和 cat.name 是不一样的。

五、总结

本文内容主要关于类与对象的创建、初始化和使用，以及如何通过 new 关键字调用构造方法。此外，文章还对无参 / 有参这两种构造器进行描述，并通过内存分析创建对象的过程。

一些参考资料

狂神说 Java 零基础：https://www.bilibili.com/video/BV12J41137hu/
TIOBE 编程语言走势： https://www.tiobe.com/tiobe-index/
Typora 官网：https://www.typoraio.cn/
Oracle 官网：https://www.oracle.com/
Notepad++ 下载地址：https://notepad-plus.en.softonic.com/
IDEA 官网：https://www.jetbrains.com.cn/idea/
Java 开发手册：https://developer.aliyun.com/ebook/394
Java 8 帮助文档：https://docs.oracle.com/javase/8/docs/api/