类与对象（三）

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
• 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
  */
  

  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

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？

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：

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学习）

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.封装

6.1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？简单来说就是套壳屏蔽细节。

比如：对于电脑这样的一个复杂设备，提供给用户的就只是:开关机，通过键盘输入，显示器，usb插孔等，让用户来和计算机进行交互，完成日常事务。但实际上：电脑真正工作的确是CPU，显卡，内存等一些硬件元件。

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，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，隐藏对象的属性和现实细节，仅对外公开接口来和对象进行交互。

6.2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：

No	范围	private	default	protected	public
1	同一包中的同一类	√	√	√	√
2	同一包中的不同类		√	√	√
3	不同包中的子类			√	√
4	不同包中的非子类				√

比如：

public：可以理解为一个人的外貌特征，谁都可以看的到

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：什么都不用写时的默认权限
• 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 Surflnternet(){
          System.out.println("上网~~~");
      }
  }
  
  public class TestCimputer{
      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。

6.3封装扩展之包

6.3.1包的概念

在面向对象体系中，提出了一个软件包的概念，即：为了更好的管理类，把多个类手机在一起成为一组 ，成为软件包。有点类似于目录。比如：为了更好的管理电脑中的歌曲，一种好的方式就是将相同属性的歌曲放在相同文件夹下，也可以对某个文件夹下的音乐进行详细的分类。

在Java中也引入了包，包是对类，接口等的封装机制的体现，是一种对类或者接口等的很好的组织方式，比如：一个包中的类不想被其他包中的类使用。包还有一个重要的作用：在同一个工程中允许存在相同名称的类，只要处在不同的包中即可

6.3.2 导入包中的类

Java中已经提供了很多现成的类给我们使用。类如Data类：可以使用java.util.Data导入java.util这个包中的Data类

public class Test{
    public static void main(String[] args){
        java.util.Data data = new java.util.Data();
        //得到了一个毫秒级别的时间戳
        System.out.println(data.getTime());
    }
}

但是这种写法比较麻烦一些，可以使用import语句导入包。

import java.util.Data
public class Test{
    public static void main(String[] args){
        Data data = new Data();
        //得到一个毫秒级别的时间戳
        System.out.println(data.getTime());
    }
}

如果需要使用java.util中其他的类，可以使用import java.util.*

import java.util.*;
public class Test{
    public static void main (String[] args){
        Data data = new Data();
        //得到一个毫秒级别的时间戳
        System.out.println(data.getTime());
    }
}

但是更建议显式的指定要导入的类名，否则还是容易出现冲突的情况。

import java.util.*;
import java.sql.*;
public class Test{
    public static void main(String[] args){
        //util和sql中都存在一个Data这样的类，此时就会出现歧义，编译出错
        Data data = new Data();
        System.out.println(data.getTime());
    }
}

//编译出错
Error:(5, 9) java: 对Date的引用不明确
java.sql 中的类 java.sql.Date 和 java.util 中的类 java.util.Date 都匹配

可以使用import static 导入包中静态的方法和字段。

import static java.lang.Math.*;
public class Test{
    public static void main(String[] args){
        double x = 30;
        double y = 40;
    
    //静态导入的方式写起来更方便一些。
    //double result = Math.sqrt(Math.pow(x,2) + Math.pow(y,2));
    double result = sqrt(pow(x,2)+pow(y,2));
    System.out.println(result);
    }
}

注意事项：import 和C++ 的#include差别很大。C++必须#include来引入其他文件内容，但是java不需要。import只是为了写代码的时候更便捷，import更类似于C++的namespace和using

6.3.3自定义包

        基本规则

• 在文件的最上方加上一个package语句指定该代码在哪个包中
• 包名需要尽量指定成唯一的名字，通常会用公司的域名的颠倒形式（例如com.bit.demo1）.
• 包名要和代码路径相匹配，例如创建com.bit.demo1的包，那么会存在一个对应的路径com/bit/demo1来存储代码
• 如果一个类没有package语句，则该类被放到一个默认包中。

操作步骤

1.在idea中先新建一个包：右键src->新建->包

2.在弹出的对话框中输入包名，例如com.bit.demo1

3.在包中创建类，右键包名->新建->类，然后输入类名即可

6.3.4包的访问权限控制举例

Computer类位于com.bit.demo1包中，TestComputer位置com.bit.demo2包中：

package com.bit.demo1;

public class Computer{
    private String cpu; //cpu
    private String memory; //内存
    public String screen; //屏幕
    String brand; //品牌

    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~~~");
    }
}

///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
package com.bite.demo2;

import com.bite.demo1.Computer;

public class TestComputer{
    public static void main(String[] args){
        Computer p = new Computer("HW","i7","8G","13*14");
    
        System.out.println(p.screen);
        //System.out.println(p.cpu); // 报错：cup是私有的，不允许被其他类访问
        //System.out.println(p.brand);// 报错：brand是default，不允许被其他包中的类访问
    }
}
//注意：如果去掉Computer类之前的public修饰符，代码也会编译失败

6.3.5常见的包

1. java.lang:系统常用基础类（String、Object），此包从JDK1.1后自动导入
2. java.lang.reflect:Java反射编程包
3. java.net:进行网络编程开发包
4. java.sql:进行数据库开发的支持包
5. java.util:是java提供的工具程序包。（集合类等）非常重要
6. java.io:I/O编程开发包

---