java的类和对象详解

爱被打了一巴掌 2024-03-23 17:07 35阅读 0赞

## 一、**java是面向对象的编程语言** ##

首先一般的编程语言有两种，一种是面向对象，一种是面向过程。前者更加关注代码中对象与对象之间关系与协作，而后者更加注重代码的执行过程。  
举个例子  
![在这里插入图片描述][877db3d05fdd4da383611f0704d88c20.png]传统的方式：注重的是洗衣服的过程，少了一个环节可能都不行。而且不同衣服洗的方式，时间长度，拧干方式都不同，处理起来就比较麻烦。如果将来要洗鞋子，那就是另一种放方式。  
按照该种方式来写代码，将来扩展或者维护起来会比较麻烦。  
而现代洗衣服大家都用洗衣机，我们将洗衣服的步骤交给了洗衣机，我们更关心的是我们与洗衣机之间的交互的过程。  
![在这里插入图片描述][3482583c27f44ac59722fec10bbc14e7.png]以面向对象方式来进行处理，就不关注洗衣服的过程，具体洗衣机是怎么来洗衣服，如何来甩干的，用户不用去关心，只需要将衣服放进洗衣机，倒入洗衣粉，启动开关即可，通过对象之间的交互来完成的。

面相对象程序设计关注的是对象，而对象是现实生活中的实体，比如：洗衣机。但是洗衣机计算机并不认识，需要开发人员告诉给计算机什么是洗衣机。  
比如  
![在这里插入图片描述][e2fe5d2d47914287be6b9798792c2086.png]  
上图就是对洗衣机简单的描述，该过程称为对洗衣机对象(实体)进行抽象(对一个复杂事物的重新认知)，但是这些简化的抽象结果计算机也不能识别，开发人员可以采用某种面相对象的编程语言来进行描述，比如：Java语言。

## 二、**类的定义** ##

上述对于洗衣机对象的一些属性的描述就是在定义一个类  
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(外观尺寸等)，哪些功能(用来干啥)，描述完成后计算机就可以识别了。

java中定义类时需要用到class关键字，具体语法如下

//创建类
    classClassName{
         
      ﬁeld;    //字段(属性)或者成员变量  
      method;    //行为或者成员方法
    }

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

比如说定义人这样一个类（在Person.java文件里）

public class person{
        
        public String name;//定义一个名字属性
        public int age;//定义一个年龄属性
        public void eat(){
        
            System.out.println("干饭!");
        }
        public void sleep(){
        //定义了一个睡觉行为（方法）
            System.out.println("睡觉");
            
        }
    }

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：  
一般来说一个java文件只写一个类（只能有一个public类）。  
public修饰的类必须要和文件名相同。比如创建时的文件名是helloworld.java文件，那么这个文件的类在创建的时候就是public class helloworld\{\}  
类的命名采用大驼峰定义的风格  
成员前写法统一为public  
不要轻易去修改public修饰的类的名称，如果要修改文件名，通过开发工具修改  
![在这里插入图片描述][e6308287c6dc4dd6a52ab80c3a0ae8c6.png]

### 2.1**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，比如上述的：Person类。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)。  
类的实例化需要通关键字new，并且类实例化化后就是我们需要的对象了。  
比如在helloworld.java 文件中

public class helloworld {
        
        public static void main(String[] args) {
        
            Person person1 = new Person();//通过new来实例化类，创建了对象person1
            person1.name = "白线";//对类的属性进行访问赋值
            person1.age = 15;
            Person person2 = new Person();//通过new来实例化类，创建了对象person2
            person2.name = "黑线";//对类的属性进行访问赋值
            person2.age = 16;
        }
    }

注意  
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个实例.

### 2.2类的存储 ###

**再来说明一下类创建后分别是存在哪一片内存区域的**

首先类在创建后只是一些信息，存在JDK内存的方法区，然后在实例化时，`执行Person person1 = new Person();`，会在栈区创建一个局部变量person1（又叫对象名），这个变量的类型是Person类型（其实就是结构体类型）在堆区开辟一片存储空间，这片存储空间的大小就是这个类定义的时候的大小。然后person1里面存的就是堆中那片区域的地址。在java 中这叫做该引用指向这个对象。`person1.name = "白线"; person1.age = 15;`就是在堆区里面对name属性(成员)赋值白线，对age属性（成员）赋值15。后面person2也是一样。

实际是我们在创建一个字符串并给字符串赋值的时候，其实底层也是类的实例化

public class helloworld {
        
        public static void main(String[] args) {
        
            String str1 = "abcde";
            String str2 = new String("abcde");//这两个是一样的
        }
    }

此外，还有一点要说明，在定义类的时候，成员变量是并没有赋值的，但是java并么有报错，这是因为编译器给了他们默认的值，如果是引用类型默认为null,如果是int float long等默认是0，boolean的默认值是false，char 的默认值是’\\u0000’.

### 2.3**this引用** ###

SE.09.00.28.55  
我们先来 看一个代码

public class Day_Date {
        
    
        public int year;
        public int month;
        public int day;//定义三个成员变量
    
        public  void set_Date(int y,int m,int d){
        
            year = y;
            month = m;
            day = d;
        }
        public void print(){
        
            System.out.println(year+"年"+month+"月"+day+"日");
        }
    
        public static void main(String[] args) {
        
    
            Day_Date date1  = new Day_Date();
            date1.set_Date(2022,4,22);
            date1.print();
    
            Day_Date date2  = new Day_Date();
            date2.set_Date(2022,4,22);
            date2.print();
    
            Day_Date date3  = new Day_Date();
            date3.set_Date(2022,4,22);
            date3.print();
        }
    }

结果是  
![在这里插入图片描述][67a6f75fae3b44a0a21e6498fd874311.png]  
但是如果我现在将set\_date中的形参改为year month day 这时会出现 什么情况呢？

public class Day_Date {
        
    
        public int year;
        public int month;
        public int day;//定义三个成员变量
    
        public  void set_Date(int year,int month,int day){
        //形参变量名变成year，month，day
            year = year;
            month = month;
            day = day;
        }
        public void print(){
        
            System.out.println(year+"年"+month+"月"+day+"日");
        }
    
        public static void main(String[] args) {
        
    
            Day_Date date1  = new Day_Date();
            date1.set_Date(2022,4,22);
            date1.print();
    
            Day_Date date2  = new Day_Date();
            date2.set_Date(2022,4,22);
            date2.print();
    
            Day_Date date3  = new Day_Date();
            date3.set_Date(2022,4,22);
            date3.print();
        }
    }

![在这里插入图片描述][cf2f2e2e32914befa6ccc9ebe7c9816b.png]  
此时会发现，打印出来全是0,这是因为

public  void set_Date(int year,int month,int day){
        //形参变量名变成year，month，day
            year = year;
            month = month;
            day = day;
        }

编译器没法分清year，month ,day到底是什么了，是形参还是成员变量。

同时我们要知道这个代码的执行顺序是现在方法区里创建好Day\_Date类，然后在栈区创建第一个对象（引用）date1并指向堆区里面的存储空间，按里面有初始化过的成员变量。但是我们在调用成员方法set\_Date的时候，我们没有传任何有关于第一个对象的引用或者是地址，编译器怎么知道第一个set\_Date是里面传输的实参在第一个对象的堆区空间里。后面的对象调用成员方法也是这样。

这是因为编译器省略了一个东西就是**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。**

所以我们写代码时，遇到成员方法需要用到调用成员变量时，最好在成员变量前加上this.这个更好理解

public class Day_Date {
        
    
        public int year;
        public int month;
        public int day;//定义三个成员变量
    
        public  void set_Date(int year,int month,int day){
        //形参变量名变成year，month，day
            this.year = year;
            this.month = month;
            this.day = day;
        }
        public void print(){
        
            System.out.println(this.year+"年"+this.month+"月"+this.day+"日");
        }
    
        public static void main(String[] args) {
        
    
            Day_Date date1  = new Day_Date();
            date1.set_Date(2022,4,22);
            date1.print();
    
            Day_Date date2  = new Day_Date();
            date2.set_Date(2022,4,22);
            date2.print();
    
            Day_Date date3  = new Day_Date();
            date3.set_Date(2022,4,22);
            date3.print();
        }
    }

至此我们在梳理一下这个内存的过程，创建类的过程就不说了，在执行`Day_Date date1 = new Day_Date();`时，系统会在栈区创建一个局部变量（或者叫对象）命名为data1，在堆区开辟一块存储空间用于存放输入data1对象所有变量，data1是引用类型，他存的是一个地址，指向的就是这块堆区。然后开始执行 `date1.set_Date(2022,4,22);`调用方法区的方法，然后将2022,4,22以及data1所在的堆区地址（也就是this这个引用类型）作为实参传入set\_Date方法中，执行ste\_Date方法。进入这个方法后，编译器区分俩个year的方法是编译器知道等号左边的year的是被this这个引用所指向的，也就是data1这个成员的year,而等号右边的year是临时开辟的形参，用于接收2022的year。

下面这个图就很好的说明了这一点

publicstaticvoidmain(String[]args){
        
      Date d=newDate();
      d.setDay(2020,9,15);
      d.printDate();
    }

![在这里插入图片描述][324b9c75b5844f33befb9e6c0989d85a.png]注意：

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
2.  this只能在"成员方法"中使用，同时不能用于静态的成员方法（这个后面会说）
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类也是可以通过编译的  
    ![在这里插入图片描述][0c1f1aa97bf34cfea8ac59ec9d3158c9.png]

### 2.4**构造方法** ###

构造方法是java中一类比较特殊的方法。  
我们在上面的代码中初始化用的是一个set\_Date的成员方法。但是要知道我要是每次生成一个对象都要调用一个成员方法，这多麻烦啊！所以有没有简单一点的的方法呢！答案是有的，就是构造方法

**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**。  
具体来说  
在执行`Day_Date date1 = new Day_Date();`时，也就是实例化对象时，就会调用data1对象的构造方法。

构造方法非常特殊，没有返回值，（不是返回值为void，单纯就是 没有返回值，定义的时候也不写）方法名也必须和类名一致，参数列表可有可没有。

public class Day_Date {
        
    
        public int year;
        public int month;
        public int day;//定义三个成员变量
    
        public  void set_Date(int year,int month,int day){
        //形参变量名变成year，month，day
            this.year = year;
            this.month = month;
            this.day = day;
        }
        public void print(){
        
            System.out.println(this.year+"年"+this.month+"月"+this.day+"日");
        }
        public Day_Date(){
        //定义一个构造函数，这个函数不用在主函数里面写明调用，java也会调用，
            // 如果你不写构造函数，java也会直接提供一个不带任何参数和函数体的构造方法
            System.out.println("这是构造函数！");
        }
    
        public static void main(String[] args) {
        
    
            Day_Date date1  = new Day_Date();
            date1.set_Date(2022,4,22);
            date1.print();
    
        }
    }

**构造方法的特性**

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）

所以我们初始化对象，完全可以从构造方法的角度，直接传参就像下面这个例子一样

public class Day_Date {
        
    
        public int year;
        public int month;
        public int day;//定义三个成员变量
    
    //    public  void set_Date(int year,int month,int day){//形参变量名变成year，month，day
    //        this.year = year;
    //        this.month = month;
    //        this.day = day;
    //    }
        public void print(){
        
            System.out.println(this.year+"年"+this.month+"月"+this.day+"日");
        }
        public Day_Date(int year,int month,int day){
        //定义一个构造函数，这个函数不用在主函数里面写明调用，java也会调用，
            // 如果你不写构造函数，java也会直接提供一个不带任何参数和函数体的构造方法
            this.year = year;
            this.month = month;
            this.day = day;
            System.out.println("这是构造函数！");
        }
    
        public static void main(String[] args) {
        
    
            Day_Date date1  = new Day_Date(2022,4,22);//构造方法定义了形参和函数体后，直接赋值初始化就可以。
            date1.print();
    
        }
    }

一定要注意，只要我们自己写了构造方法，那么java就会执行我们写的构造方法，只有我们没有写任何的构造方法时，java才会执行一个没有任何参数、返回值、函数体的构造方法。

这里有个问题需要解释一下  
我们在调用构造函数是使用里this这个引用类型，但是this这个引用类型指向的是这个对象，但是我调用构造函数正是为了生成这个对象啊！这好像变成了我为了生成这个对象而引用了这个对象？  
实际上，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。也就是说对象的生成分为两步，第一步是开辟内存空间，这个是new来完成的，内存空间一旦开辟了就可以引用了，而第二步才是调用构造方法进行初始化，实际就是对内存空间内的成员变量进行赋值。

**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;
    	}
    }

这里背后的逻辑在主函数初始化对象先调用了无参的函数构造方法，然后执行`this(1900, 1, 1);`此时系统会自动调用另外一个重载函数：带有三个参数的构造方法  
从而完成初始化。  
但是需要注意的是  
1.必须放到`this(1900, 1, 1);`第一行  
2.只能在构造方法内部用  
3.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
    */

### 2.5 **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);
    }
    }

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：  
    ![在这里插入图片描述][5591f5fe2ae84977905dadb171528b7b.png]
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

在说完构造方法后，我们来说一说面向对象程序的三大特性

[877db3d05fdd4da383611f0704d88c20.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/23/9595dd8813ed4eaf898fc14cdcf78106.png
[3482583c27f44ac59722fec10bbc14e7.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/23/fc0b2c7537934926a89d2ad78e2e3ee1.png
[e2fe5d2d47914287be6b9798792c2086.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/23/a7208671172a4bc5b56dba45c8dc9eca.png
[e6308287c6dc4dd6a52ab80c3a0ae8c6.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/23/ad90d4166bdc46238514eaed9ea213ce.png
[67a6f75fae3b44a0a21e6498fd874311.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/23/e4799fd947db4feca8116b83ba7fa24e.png
[cf2f2e2e32914befa6ccc9ebe7c9816b.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/23/729cf88575824987aa35090904c703d7.png
[324b9c75b5844f33befb9e6c0989d85a.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/23/a20f8c5c934747ca88809becac495e2f.png
[0c1f1aa97bf34cfea8ac59ec9d3158c9.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/23/66720ebf8cc4476689c4205aa7469720.png
[5591f5fe2ae84977905dadb171528b7b.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/23/d3e8cf1b0b1543338ead11a6feb3d36e.png