类与对象(初级)

简介: 类与对象(初级)

引出: 我们至今为止Java都是用单独定义的变量和数组来解决问题,那是由于我们的目的简单,要求少。但是如果一旦我们这个要求变高,虽然仍可以解决问题,但是这样不利于数据的管理并且效率很低


1. 面向对象的初步认知


1.1 什么是面向对象(官方解释)


Java 是一门纯面向对象的语言 (Object Oriented Program ,简称 OOP) ,在面向对象的世界里,一切皆为对象。 面 向对象是解决问题的一种思想,主要依靠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 们对事物的认知,对于大型程序的设计、扩展以及维护都非常友好


1.2 面向对象与面向过程的对比


我们之前学的C语言叫做面向过程的程序编程,而我们学的这一门Java叫做面向过程。举个例子就懂了。

问:把大象关进冰箱需要几步?

C语言: 怎么怎么把大象  “剁碎”  再怎么怎么塞进去 .........

Java :  第一步:打开冰箱;第二步:把大象塞进冰箱;第三步:关上冰箱。

具体怎么赛Java不管。具体的实现细节不对外。


对比起来好像时Java更胜一筹。


2.  类


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 ( 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。

例题:


我们假设我们有一只猫,这个类型叫做cat类,那么我们这只猫有那些属性呢?


我们假设它的名字叫做marry,年龄为2岁,颜色为白色。


那么它肯定还有一些行为对吧,比如跑,跳,叫,这些都是它的行为。


public class demo {
    public static void main(String[] args) {
        Cat cat = new Cat();
        cat.speak();
    }
}
class Cat{
    String name ;
    int age ;
    String color;
    public void speak(){
        System.out.println("喵喵喵");
    }
}


我们的类的位置可以任意写,不需要位于main方法之后,当然这里讲的是同一个包中(包在后面就会讲到)。那是因为我们Java的加载不同于C语言,不必在运行时一行行的加载(这也不用过多纠结以后讲)。


2.2 类的定义格式

class ClassName{
    field; // 字段(属性) 或者 成员变量
    method; // 行为 或者 成员方法
}


public是访问修饰符,暂时不介绍,class是关键字用于创建一个类,这个猫就是一个类,数据类型就叫做Cat。我们先前提过基本数据类型和引用数据类型对吧,我们说了除了那 8 个基本数据类型全都是引用数据类型。基本数据类型保存在栈区上,引用数据类型保存在堆区上。

图示:


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cat是实例化对象,注意这里写的不是Cat,Cat是个数据类型。


3. 类的实例化


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,而类是用户自定义了一个新的类型,比如上述的:PetDog 类和 Student 类。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。

就拿上面的Cat来解释,很多猫具有Cat类型的属性和方法,很多猫都可以有名字,有年龄,有颜色,也都会 喵喵喵 得叫,我们无法确定我们找的猫是哪一只,无法分辨,所以需要实例化对象来找一只属于我们的猫。


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.

同一个类可以创建对个实例.


3.2 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。


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4. 构造方法(构造器)


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

是类得一种特殊方法,其主要作用就是完成对新对象的初始化。

基本语法:

【修饰符】 方法名(形参列表){方法体}

注意:这里的方法名必须是类名。


4.1 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 )

5. 修饰符可以为 默认,protected,public,private

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;
    }
}


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。

6. 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。一旦用户手动生成,将会覆盖默认构造器。

7. 构造方法中,可以通过 this 调用其他构造方法来简化代码

例如:


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;
    }
}


如果使用这种方法构造,this()必须在构造器的第一行。


4.2 默认初始化

为什么局部变量在使用时必须要初始化,而成员变量可以不用呢?


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:

数据类型 默认值
byte 0
char '\u0000'
short 0
int 0
long 0L
boolean false
float 0.0f
double 0.0
reference null


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

这部分主要用于了解,以后还会细讲。


4.3 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


5. this关键字


我们在前面的构造器中用到this这个关键字,那么这个关键字究竟是干什么的呢?

我们来看这样一个代码:


class Dog{
    private String name;
    private int age;
    private String color;
    public Dog(String name, int age, String color) {
        name = name;
        age = age;
        color = color;
    }
}



a0ace1b2b0a4474bbc753930fd9de86d.png

我们可以看见 它的提示,这个变量 'name' 指向了它自己,编译器自己都不知道要指向哪里去了。

这里有一个成员变量叫做 'name' 还有一个传参的变量 'nam ' 所以要解决怎么个问题,我们就可以用到 this 关键字。我们把代码改一改:


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这样我们的代码没有任何的警告提示信息了。

那么到底什么是this引用?


5.1 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。

就拿上面的例子:this引用的是调用成员方法的对象。

画图说明:


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每一个对象完成以后都会隐藏一个this指向自己。


5.2 this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

例如:


6. 访问限定符


Java中主要通过类和访问权限来实现封装:类可以将数据以及封装数据的方法结合在一起,更符合人类对事物的认知,而访问权限用来控制方法或者字段能否直接在类外使用。Java中提供了四种访问限定符。


No 范围 private default protected public
1 同类 可访问 可访问 可访问 可访问
2 同包 不可访问 可访问 可访问 可访问
3 子类 不可访问 不可访问 可访问 可访问
4 不同包 不可访问 不可访问 不可访问 可访问


介绍:


public:可以理解为一个人的外貌特征,谁都可以看得到

default: 对于自己家族中(同一个包中)不是什么秘密,对于其他人来说就是隐私了

private:只有自己知道,其他人都不知道

【说明】

protected主要是用在继承中,继承部分详细介绍

default权限指:什么都不写时的默认权限

访问权限除了可以限定类中成员的可见性,也可以控制类的可见性


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