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【JAVA】类和对象

作者主页：paper jie的博客

本文作者：大家好，我是paper jie，感谢你阅读本文，欢迎一建三连哦。

本文录入于《JAVASE语法系列》专栏，本专栏是针对于大学生，编程小白精心打造的。笔者用重金(时间和精力)打造，将javaSE基础知识一网打尽，希望可以帮到读者们哦。

其他专栏：《算法详解》《C语言》等

内容分享：本期将会对JAVA中的类和对象用大量的篇幅来讲解！

类和对象的概念

什么是类和对象

类和对象的概念

什么是类和对象

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。对象：对象是类的一个实例（对象不是找个女朋友），有状态和行为。例如，一条狗是一个对象，它的状态有：颜色、名字、品种；行为有：摇尾巴、叫、吃等。类：类是一个模板，它描述一类对象的行为和状态

面向对象与面向过程

面向对象就是你只需要知道其中的对象，要执行的过程不用关心。

面向过程就是你要知道实现你要做的事件的每一步过程，你都要参与进去。

举个栗子：

以前找地方：你需要通过自己到一段路问一个人怎么走，到一段路怎么走，需要自己亲历亲为。（面向过程）

现在到地方：你只需要知道几个对象：起点，终点，高德地图。其他的跟着导航走就行（面向对象）

注意：其实面向对象和面向过程它并不是针对一门语言来说，而是解决问题的方法。没有好坏区分，各有各的应用场景。

类的定义和使用

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，有哪些功能。

栗子:

电脑：java认为它就是类

属性：产品品牌，型号，产品重量，外观尺寸，颜色
功能：显示，查询，播放视频，办公……

类的定义格式

在java中定义类时需要用到class关键字：

// 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
}

class为定义类的关键字，ClassName为类的名字，{}中为类的主体。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。

class Computer {
    String brand;//型号
    String cpu;//cpu
    int age;//生产日期
    String color;//颜色
    int height; //高
    int length;//长
    int width;//宽
    public void show() {
        System.out.println("显示");
    }
    
    public void sreach() {
        System.out.println("搜索");
    }

}

Java语言将电脑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

注意：

类名注意采用大驼峰

这里的写法没有带static关键字，下面会讲到

练习定义一个 “人” 类

class person {
    String nume;
    String sex;
    String nationality;
    int age;
    int id;
    public void speak() {
        System.out.println("说话");
    }

    public void study() {
        System.out.println("学习");
    }

    public void sleep() {
        System.out.println("睡觉");
    }
    
    public void motion() {
        System.out.println("运动");
    }
}

注意：

一般一个文件里只定义一个类

main方法所在的类一般要使用public修饰(注意：Eclipse默认会在public修饰的类中找main方法)

public修饰的类必须要和文件名相同

不要轻易去修改public修饰的类的名称，如果要修改，通过开发工具修改。

类的实例化

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。

举个栗子：

class Person {
    String name;
    String sex;
    String nationality;
    int age;
    int id;
    public void speak() {
        System.out.println("说话");
    }

    public void study() {
        System.out.println("学习");
    }

    public void sleep() {
        System.out.println("睡觉");
    }

    public void motion() {
        System.out.println("运动");
    }
}

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        Person people1 = new Person();
        people1.name = "张三";
        people1.sex = "男";
        people1.id = 1234;
        people1.age = 20;
        people1.sleep();
        people1.study();
        Person people2 = new Person();
        people2.name = "李四";
        people2.sex = "男";
        people2.id = 12334;
        people2.age = 25;
        people2.sleep();
        people2.study();

    }

注意：

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.

类和对象的说明

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.

类是一种自定义的类型，可以用来定义变量.

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

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

this的引用

什么是this引用

this引用指向当前对象,即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：shis引用的是调用成员方法的对象

public static void main(String[] args) {
Date d = new Date();
d.setDay(2020,9,15);
d.printDate();
}

this引用的特点

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

this只能在成员方法中使用

在成员方法中，this只能引用当前对象，不能引用其他的对象

this是成员方法的第一个，且隐藏的参数，编译器会自动传递，在成员方法执行的时候，编译器会负责将调用成员方法对象的引用传递给该成员的方法，this来接受

对象的构造及初始化

初始化对象我们知道，在方法内部定义一个局部变量的时候，需要初始化，不然会报错，编译失败，但是我们发现下面的代码：

public static void main(String[] args) {
    Date d = new Date();
    d.printDate();
    d.setDate(2021,6,9);
    d.printDate();
}

它需要调用之前的SetDate方法才可以将具体的日期设置到对象中。这里就有连个问题了：

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？

构造方法

什么是构造方法

构造方法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。

注意：构造方法的作用就是对对象的成员进行初始化，并不负责给对象开辟空间

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
}
}

特点

名字得和类型相同

没有返回值类型，void也不行

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会调用一次

构造方法可以重载（根据不同的需求提供不同的构造方法）

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();
}
}

代码中的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

如果用户自己没有定义，那编译器会自己生成一份默认的构造方法，生成的默认构造方法是无参的

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，编译器就会默认生成一个不带参数的构造方法。

构造方法中，可以通过this调用方法来简化代码

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;
}
}

这里要注意：

this（）必须是构造方法的第一个语句

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
*/

不可以形成环，不然就无限套娃了

绝大多数情况下使用public来修饰，特殊场景下会被private修饰

默认初始化

我们发现一个现象，局部变量在使用的时候需要初始化，而成员变量却可以不用，这是为什么呢？

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);
}
}

new关键字后面发生了什么？

Date d = new Date(2023,8,1);

在JVM层面这句话需要做好多事情：

检查对象对应的类有没有加载，没有加载就要加载

为对象分配内存空间

处理并发安全问题，例如多线程同时申请对象，jvm要保证对象分配的空间不冲突

初始化所分配的空间（对象空间申请好后，对象中的成员已经设置好了默认初始值）

数据类型的默认值：

设置对象头信息

调用构造方法，给对象的各个成员赋值

就地初始化

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();
}
}

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

封装

什么是封装

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，只需要知道使用方法就可以。

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

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：

默认就是default权限

权限除了可以限定类中的成员的可见性，也可以控制类的可见性

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 Test {
    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
    }
}

一般情况下，成员变量设置为private，成员方法设置为public

封装 — 包

什么是包

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，把多个类收集在一起成为一组，称为软件包，有点类似于目录。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。

导包的类

Java 中已经提供了很多现成的类供我们使用. 例如Date类：可以使用 java.util.Date 导入 java.util 这个包中的 Date类.

Java中我们有几种导包的方式：

直接写：

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        java.util.Date date = new java.util.Date();
        //这里得到一个时间戳
        System.out.println(date.getTime());
    }
}

使用import语句导入包：

import java.util.Date;
public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        Date date = new Date();
        System.out.println(date.getTime());
    }
}

如果想使用util全部的类，可以使用import java.util.*

import java.util.*;
public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        Date date = new Date();
        System.out.println(date.getTime());
    }
}

这里更建议使用指定的要导入的类名，不然容易冲突

注意：mport 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方便. import 更类似于 C++ 的 namespace 和 using

自定义包

规则：

在文件的最上方加一个package语句指定该代码在哪个包里

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

包名要和代码路径相匹配. 例如创建 com.demo1 的包, 那么会存在一个对应的路径 com/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：

先在IDEA上新建一个包：src - 新建 - 包

在弹出的对话框中输入包名：com.demo

在包中新建类，包名 - 类，输入类名

这时我们就可以在本地文件中的目录上看到它被创建出来了

我们也可以看到新建的Test.java文件上有一个package

包的访问权限控制举例

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

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。

static成员

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

static修饰的成员变量

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点：不属于个具体的对
象，是所有对象所共享的

静态成员变量特性：

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

既可以通过对象访问，也可以通过类名访问，推荐使用类名访问

类变量存储在方法区当中

生命周期一直到类的结束，随着类的加载而创建，类的卸载而销毁

public class Test {
    public String name;
    public String gender;
    public int age;
    public double score;
    public static String classRoom = "Bit306";
    public Test(String name,String gender, int age, double score) {
        this.name = name;
        this.gender = gender;
        this.age = age;
        this.score = score;
    }
    // ...
    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(Test.classRoom);
        Test s1 = new Test("Li leilei", "男", 18, 3.8);
        Test s2 = new Test("Han MeiMei", "女", 19, 4.0);
        Test s3 = new Test("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(Test.classRoom);
        System.out.println(s2.classRoom);
        System.out.println(s3.classRoom);
    }
}

通过调试，我们可以发现，静态变量并没有存储到某个具体的对象中

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 = "Bit306";
// ...
}
public class TestStudent {
public static void main(String[] args) {
System.out.println(Student.classRoom);
}
} 编
译失败：
Error:(10, 35) java: classRoom 在 extend01.Student 中是 private 访问控制

我们会发现代码会编译失败，访问不到classRoom。

这里，我们有一种被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。静态成员一般都是通过静态方法来访问的。

public class Test{
    private String name;
    private String gender;
    private int age;
    private double score;
    private static String classRoom = "Bit306";
    public static String classRoom() {
        return classRoom;
    }
// ...
}
class TestStudent {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(Test.classRoom());
    }
}

静态方法特性：

不属于某个具体的对象，是类方法

可以通过对象调用，也可以通过类名.静态方法名()调用

不可以在静态方法中访问非静态成员变量

public static String getClassRoom(){
System.out.println(this);
return classRoom;
} // 编译失败：Error:(35, 28) 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:(35, 9) java: 无法从静态上下文中引用非静态 变量 age

静态方法中不可以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:(35, 9) java: 无法从静态上下文中引用非静态 方法 doClass()

static成员变量初始化

静态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。

静态成员变量初始化分为两种：就地初始化，静态代码块初始化

就地初始化：

定义时给出初始化

    private String name;
    private String gender;
    private int age;
    private double score;
    private static String classRoom = "Bjjjjjj";

静态初始化：

嘿嘿，往下看！

代码块

代码块的分类

使用{}定义的一段代码就是代码块。代码块可以分为4种：

普通代码块

构造代码块

静态代码块

同步代码块

普通代码块

定义在方法种的代码块：

class TestStudent {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(Test.classRoom());
    }
}

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

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

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 = "bit";
        this.age = 12;
        this.gender = "man";
        System.out.println("I am instance init()!");
    }
    public void show(){
        System.out.println("name: "+name+" age: "+age+" sex: "+gender);
    }
}
public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        Student stu = new Student();
        stu.show();
    }
}

静态代码块

使用static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 = "bit";
this.age = 12;
this.gender = "man";
System.out.println("I am instance init()!");
} // 静态代码块
static {
classRoom = "bit306";
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：

静态代码块不管生成多少个对像，它只会执行一次

静态成员变量是类的属性，因此是在JVM加载类的时候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

对象的打印

重写toString方法：

public class Test {
    int a;
    int b;
    int c;
    public Test(int a, int b, int c) {
        this.a = a;
        this.b = b;
        this.c = c;
    }

    public String toString() {
        return a + "," + b + "," + c;
    }

    public static void main(String[] args) {
        Test test = new Test(1,2,4);
        System.out.println(test);
    }
}