JavaSE---类和对象

于 2023-01-15 17:59:50 发布
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本文详细介绍了JavaSE中的类和对象，包括类的定义、实例化、this引用、对象的构造及初始化、封装、static成员以及代码块。重点讲解了构造方法、初始化过程、封装概念以及静态成员变量和静态方法的使用。此外，还讨论了代码块的不同类型和作用。

摘要生成于 C知道 ，由 DeepSeek-R1 满血版支持， 前往体验 >

JavaSE---类和对象

一、类的定义

1.类的概念

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。

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
}

3.实例

3.1 定义一个学生类

class Student{
	public String name;
	public int age;
	
	public void doClass(){
		System.out.println(name+"正在上课！");
		}
	}

3.2 定义一个动物类

class Animal{
	public String name;
	public void eat(){
		System.out.println(name+"正在吃饭！");
		}
	}

二、类的实例化

2.1 实例化的定义

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：Animal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。

2.2 实例化对象

public class Main{
public static void main(String[] args) {
    PetDog dogh = new PetDog();   //通过new实例化对象
    dogh.name = "阿黄";
    dogh.color = "黑黄";
    dogh.barks();
    dogh.wag();
   
    PetDog dogs = new PetDog();
    dogs.name = "阿黄";
    dogs.color = "黑黄";
    dogs.barks();
    dogs.wag();
	}
}

实例化在内存中就是，通过关键字new在堆上开辟一段空间给成员变量（或称为类变量），而类中的成员方法都只在方法区。

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 关于类和对象的说明

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

三、this引用

3.1 为什么要用this引用？

我们先来看一个例子：

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();
    
    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();
    }
}

那么我们会不会产生两个疑问：

  • 1. 形参名不小心和成员变量名相同。
public void setDay(int year, int month, int day){
  year = year;
  month = month;
  day = day;
  }

那么此时疑问来了，如果形参和成员变量一样，那么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？

  • 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？
    在这里插入图片描述

3.2 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。

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。
在这里插入图片描述

3.3 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
  • 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
在这里插入图片描述而恰好是这个this的存在，才让我们解决了以上两个疑问。也就是说有这个this的存在，当调用成员方法的时候，可以确定是哪个对象在调用成员方法。

四、对象的构造及初始化

4.1 如何初始化对象

在java中，在java方法内部定义的局部变量，必须先进行初始化，否则会编译失败。

public static void main(String[] args) {
  int a;
  System.out.println(a);
}
//java编译器会报错：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();
}
//代码即可正常编译通过

而通过以上代码，我们可以想到几个疑问：

  • 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？

从而引出我们下一个知识：构造方法和初始化

4.2 构造方法

4.2.1 什么是构造方法？

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。

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，通过在Date（）中输入相对应的参数而调用了相对应的构造方法
    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。

4.2.2 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)
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();//这里会调用没有参数的构造方法
    d.printDate();//输出的是1900-1-1
 }
}

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. 如果用户没有自己定义一个构造方法，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();//因为这个调用的没有参数的构造方法，而这里已经有一个带有三个参数的构造方法，所以编译器就不再生成不带参数的构造方法，因此会报错
    d.printDate();
 }
}
/*
Error: 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);//这里会调用下面的含有三个参数的构造方法，必须放在第一行
   
    //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
  • 不能形成环
public Date(){
 this(1900,1,1);//调用下面的构造方法
}
public Date(int year, int month, int day) {
 this();//调用上面的构造方法
}
//会导致死循环调用构造方法
/*
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: 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

4.3 初始化

在上文中提出的第二个问题：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？

4.3.1 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);
 }
}

在这里插入图片描述要搞清楚这个过程，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
  • 6. 调用构造方法，给对象中各个成员赋值

4.3.2 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

五、封装

5.1 封装的概念

面向对象程序三大特性：封装、继承、多态。 而类和对象阶段，主要研究的就是封装特性。何为封装呢？简单来说就是套壳屏蔽细节
对于计算机使用者而言，不用关心内部核心部件，比如主板上线路是如何布局的，CPU内部是如何设计的等，用户只需要知道，怎么开机、怎么通过键盘和鼠标与计算机进行交互即可。因此计算机厂商在出厂时，在外部套上壳子，将内部实现细节隐藏起来，仅仅对外提供开关机、鼠标以及键盘插孔等，让用户可以与计算机进行交互即可。
封装：将数据和操作数据的方法进行有机结合，隐藏对象的属性和实现细节，仅对外公开接口来和对象进行 交互

5.2 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：
在这里插入图片描述比如：

  • 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
  • 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
public class Computer {
  private String cpu;      // cpu
  private String memory;    // 内存
  public String screen;     // 屏幕
  String brand;         // 品牌---->default属性
  public Computer(String brand, String cpu, String memory, String screen) {
    this.brand = brand;
    this.cpu = cpu;
    this.memory = memory;
        this.screen = screen;
 }
  public void Boot(){
    System.out.println("开机~~~");
 }
  public void PowerOff(){
    System.out.println("关机~~~");
 }
  public void SurfInternet(){
    System.out.println("上网~~~");
 }
}
public class TestComputer {
  public static void main(String[] args) {
    Computer p = new Computer("HW", "i7", "8G", "13*14");
    System.out.println(p.brand);   // default属性：只能被本包中类访问
    System.out.println(p.screen);   // public属性： 可以任何其他类访问
    // System.out.println(p.cpu);    // private属性：只能在Computer类中访问，不能被其他类访问
 }
}

注意：一般情况下成员变量设置为private，成员方法设置为public。

六、static成员

每个对象都有自己特有的名字、性别，年龄，学分绩点等成员信息，这些信息就是对不同学生来进行描述的，这里我们创建三个学生类对象，如下所示：

public class Student{
  // ...
  public static void main(String[] args) {
    Student s1 = new Student("Li leilei", "男", 18, 3.8);
    Student s2 = new Student("Han MeiMei", "女", 19, 4.0);
    Student s3 = new Student("Jim", "男", 18, 2.6);
 }
}

在这里插入图片描述假设三个同学是同一个班的，那么他们上课肯定是在同一个教室，那既然在同一个教室，那能否给类中再加一个成员变量，来保存同学上课时的教室呢？答案是不行的。

之前在Student类中定义的成员变量，每个对象中都会包含一份(称之为实例变量)， 因为需要使用这些信息来描述具体的学生。而现在要表示学生上课的教室，这个教室的属性并不需要每个学生对象中都存储一份，而是需要让所有的学生来共享。在Java中，被static修饰的成员，称之为静态成员，也可以称为类成员，其不属于某个具体的对象，是所有对象所共享的。

6.1 static修饰成员变量

static修饰的成员变量，称为静态成员变量， 静态成员变量最大的特性：不属于某个具体的对象，是所有对象所共享的

【静态成员变量特性】

  • 1. 不属于某个具体的对象，是类的属性，所有对象共享的，不存储在某个对象的空间中
  • 2. 既可以通过对象访问，也可以通过类名访问，但一般更推荐使用类名访问
  • 3. 类变量存储在方法区当中
  • 4. 生命周期伴随类的一生(即：随类的加载而创建，随类的卸载而销毁)
public class Student{
  public String name;
  public String gender;
  public int  age;
  public double score;
  public static String classRoom = "JSU60121";
 
  // ...
 
  public static void main(String[] args) {
    // 静态成员变量可以直接通过类名访问
    System.out.println(Student.classRoom);
    Student s1 = new Student("Li leilei", "男", 18, 3.8);
    Student s2 = new Student("Han MeiMei", "女", 19, 4.0);
    Student s3 = new Student("Jim", "男", 18, 2.6);
    // 也可以通过对象访问：但是classRoom是三个对象共享的
    System.out.println(s1.classRoom);
    System.out.println(s2.classRoom);
    System.out.println(s3.classRoom);
     }
}

可以调试方式运行上述代码，然后在监视窗口中可以看到，静态成员变量并没有存储到某个具体的对象中。

6.2 static修饰成员方法

一般类中的数据成员都设置为private，而成员方法设置为public，那设置之后，Student类中classRoom属性如何在类外访问呢？

public class Student{
  private String name;
  private String gender;
  private int  age;
  private double score;
  private static String classRoom = "JSU60121";
 
  // ...
}
public class TestStudent {
  public static void main(String[] args) {
    System.out.println(Student.classRoom);
 }
}
//编译失败：
//Error: java: classRoom 在 extend01.Student 中是 private 访问控制

那static属性应该如何访问呢？
Java中，被static修饰的成员方法称为静态成员方法，是类的方法，不是某个对象所特有的。 静态成员一般是通过静态方法来访问的。

public class Student{
  // ...
 
  private static String classRoom = "JSU60121";
 
  // ...
 
  public static String getClassRoom(){
    return classRoom;
 }
}
public class TestStudent {
  public static void main(String[] args) {
    System.out.println(Student.getClassRoom());//通过调用成员方法来访问成员变量
 }
}
输出：JSU60121

【静态方法特性】

  • 1. 不属于某个具体的对象，是类方法
  • 2. 可以通过对象调用，也可以通过类名.静态方法名(…)方式调用，更推荐使用后者
  • 3. 不能在静态方法中访问任何非静态成员变量
public static String getClassRoom(){
  System.out.println(this);
  return classRoom;
}
// 编译失败：Error: java: 无法从静态上下文中引用非静态 变量 this
public static String getClassRoom(){
  age += 1;
  return classRoom;
}
// 编译失败：Error: java: 无法从静态上下文中引用非静态变量age
  • 4. 静态方法中不能调用任何非静态方法，因为非静态方法有this参数，在静态方法中调用时候无法传递this引用
public static String getClassRoom(){
  doClass();
  return classRoom;
}
// 编译报错：Error: java: 无法从静态上下文中引用非静态 方法 doClass()
  • 5. 静态方法无法重写，不能用来实现多态

6.3 static成员变量初始化

注意：静态成员变量一般不会放在构造方法中来初始化，构造方法中初始化的是与对象相关的实例属性

静态成员变量的初始化分为两种：就地初始化 和 静态代码块初始化。

6.3.1 就地初始化

就地初始化指的是：在定义时直接给出初始值

public class Student{
  private String name;
  private String gender;
  private int  age;
  private double score;
  private static String classRoom = "JSU60121"; 
 
  // ...
}

6.3.2 静态代码块初始化

后续在代码块部分会有讲解

七、代码块

7.1 什么是代码块？

使用 {} 定义的一段代码称为代码块。 根据代码块定义的位置以及关键字，又可分为以下四种：

  • 普通代码块
  • 构造块
  • 静态块
  • 同步代码块

7.2 普通代码块

普通代码块：定义在方法中的代码块.

public class Main{
public static void main(String[] args) {
{ //直接使用{}定义，普通方法块
int x = 10 ;
System.out.println("x1 = " +x);
}
int x = 100 ;
System.out.println("x2 = " +x);
}
}
// 执行结果
x1 = 10
x2 = 100

这种用法较少见

7.3 构造代码块

构造块：定义在类中的代码块(不加修饰符)。也叫：实例代码块。构造代码块一般用于初始化实例成员变量。

public class Student{
  //实例成员变量
private String name;
private String gender;
  private  int age;
  private double score;
 
public Student() {
System.out.println("I am Student init()!");
}
 
//实例代码块
{
this.name = "zhangsan";
this.age = 12;
this.sex = "man";
    System.out.println("I am instance init()!");
}
public void show(){
System.out.println("name: "+name+" age: "+age+" sex: "+sex);
}
}
public class Main {
public static void main(String[] args) {
Student stu = new Student();
stu.show();
}
}
// 运行结果
I am instance init()!
I am Student init()!
name: bit age: 12 sex: man
public class Student{
  private String name;
  private String gender;
  private int  age;
  private double score;
  private static String classRoom;
  //实例代码块
 {
    this.name = "zhangsan";
    this.age = 12;

7.4 静态代码块

使用static定义的代码块称为静态代码块。一般用于初始化静态成员变量。

public class Student{
  private String name;
  private String gender;
  private int  age;
  private double score;
  private static String classRoom;
  //实例代码块
 {
    this.name = "zhangsan";
    this.age = 12;
       this.gender = "man";
    System.out.println("I am instance init()!");
 }
  // 静态代码块
  static {
    classRoom = "JSU60121";
    System.out.println("I am static init()!");
 }
  public Student(){
    System.out.println("I am Student init()!");
 }
  public static void main(String[] args) {
    Student s1 = new Student();
    Student s2 = new Student();
 }
}

注意事项

  • 静态代码块不管生成多少个对象，其只会执行一次
  • 静态成员变量是类的属性，因此是在JVM加载类时开辟空间并初始化的
  • 如果一个类中包含多个静态代码块，在编译代码时，编译器会按照定义的先后次序依次执行(合并)
  • 实例代码块只有在创建对象时才会执行

7.5 同步代码块（这里不予介绍，多线程部分会有解答）

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