【JavaSE语法】类和对象（一）

一、面向对象的初步认知

1.1 什么是面向对象

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

1.2 面向对象与面向过程

注意：面向过程和面相对象并不是一门语言，而是解决问题的方法，没有那个好坏之分，都有其专门的应用场景

（1）面向过程：类似于传统把大象放进冰箱的过程，打开冰箱->把大象塞进去->把冰箱关上

这种方式注重的是把大象放进冰箱的过程，少一个环节都不行。如果要把其他东西放进冰箱又是另一种方式。

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

（2）面向对象：

总共有四个对象:人、衣服、洗衣粉、洗衣机

整个洗衣服的过程:将衣服放进洗衣机、倒入洗衣粉，启动洗衣机，洗衣机就会完成洗衣过程并且甩干

整个过程主要是:人、衣服、洗衣粉、洗衣机四个对象之间交互完成的，人不需要关新洗衣机具体是如何洗衣服的，是如何甩干的

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

二、类定义和使用

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（类似C语言中的结构体）

比如：洗衣机，它是一个品牌，在Java中可以将其看成是一个类别。

属性：产品品牌，型号，产品重量，外观尺寸，颜色...

功能：洗衣，烘干、定时....

2.2 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（也叫属性或者成员变量）
     method;   //行为（也叫成员方法）
}

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

类包括两部分：

（1）成员变量（字段\属性）：用来描述类的 （这些成员变量定义在方法外部，类的内部）

（2）成员方法（行为）：说明类具有哪些功能

class WashMachine { //此时的WashMachine就是自定义的类型
     //成员变量（字段\属性）
        public String brand;
        public String type;
        public double weight;
        public double length;
        public double width;
        public double height;
        public String color;

      //成员方法（行为）
        public void washClothes() {
            System.out.println("洗衣服功能");
        }
        public void dryClothes() {
            System.out.println("脱水功能");
        }
        public void setTime() {
            System.out.println("定时功能");
        }
}

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

注意事项：

（1）类名采用大驼峰定义

（2）成员前统一写public，后面会解释

（3）成员方法不带static关键字，后面会解释

（4）一般一个文件当中只定义一个类（一个文件可以有多个类，但是最多只能有一个被public修饰的类，且这个被修饰的类的名称必须和Java文件名一致）

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

（6）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

（在idea中右击创建的文件->refactor->rename ）

如果一个文件有多个类，则只会改文件名，不会改变类名

三、类的实例化

定义了一个类 == 在计算机中定义了一种新的类型（与int，double类似）

类的实例化 == 用自定义的类型创建变量（对象）（占用实际的物理空间存储类成员变量）

比如上面的WashMachine类，有了自定义类型之后，就可以用这些类来定义实例（对象）

在java中采用new关键字，配合类名来实例化对象

创建一个狗类：

class PetDog {
    //狗的属性
    public String name;
    public String color;

    //狗的行为
    public void barks() {
        System.out.println(name+"汪汪汪~~~");
    }
    public void wag() {
        System.out.println(name+"摇尾巴~~~");
    }
}

类的实例化：

public class demo {
    public static void main(String[] args) {
        //第一只狗：旺财-黑色
        PetDog dog1 = new PetDog();
        dog1.name = "旺财";
        dog1.color = "黑色";

        dog1.barks();
        dog1.wag();

        //第二只狗：阿黄-棕色
        PetDog dog2 = new PetDog();
        dog2.name = "阿黄";
        dog2.color = "棕色";

        dog2.barks();
        dog2.wag();
    }
}

内存中的形式： 

                虚拟机栈                                                    堆

运行结果：

注意事项： 

（1）new关键字用来创建一个对象实例（只要new就会产生新的对象，只要是新的对象就是有新的内存）

（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对象实例

四、this引用

4.1  为什么要有this引用

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) {
        //创建一个日期类型的对象d1
        Date d1 = new Date();
        //对d1的日期设置
        d1.setDay(2022,9,15);
        //打印日期
        d1.printDate();
}

以上代码定义了一个日期类，然后main方法中创建了一个对象，并通过Date类中的成员方法对对象进行设置和打印，代码整体逻辑非常简单，没有任何问题
但是思考一定还是有问题存在：

如果形参名不小心与成员变量名相同:那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？估计自己都搞不清楚了(这是由于局部变量优先，就与方法外部的year，month，day无关了）

public void setDay(int year,int month,int day) {
        year = year;
        month = month;
        day = day;
    }

4.2 什么是this引用

this引用指向当前对象(谁调用了当前方法谁就是this)，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。

public void setDay(int year,int month,int day) {
        this.year = year;
        this.month = month;
        this.day = day;
    }

4.3 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（类类型都是引用类型）

（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

编译器编译会把this参数还原：

class Date {
    public int year;
    public int month;
    public int day;

    public void setDay(Date this,int year,int month,int day) {
        this.year = year;
        this.month = month;
        this.day = day;
    }


    public void printDate(Date this) {
        System.out.println(this.year+"/"+this.month+"/"+this.day);//这里建议自己加this
    }
}

this的三种使用方式：

<1>this.成员变量    -> 访问成员变量

<2>this.func( )     _>  访问当前的成员方法 

<3>this（）调用当于类的构造方法

在这里有几个问题：大家一起思考一下：

（1）引用可以指向引用吗？

答：不对，引用只能指向对象

Dog dog1 = new Dog（）；

Dog dog2 = dog1；

dog2这个引用并不是指向了dog1这个引用，而是指向了dog1这个引用指向的对象

（2） 一个引用可以同时指向多个对象吗？

答：不可以，一个引用只能指向一个对象

Dog dog1 = new Dog（）；

dog1 = new Dog（）；

dog1 = new Dog（）；

dog1 = new Dog（）；

最终dog这个引用只能有一个对象的地址

（3）Dog dog2  = null代表dog2这个引用指向一个null对象？

答：不正确，dog2这个引用不指向任何对象

交换两个数的值：

我们知道Java中是不能直接交换两个数的值（基本类型传递进行的就是值传递，基本类型的变量是在虚拟机栈上的，无法将地址或者引用传递，swap交换的是swap中的形参a和b，并不会影响到实参a和b）  

class MyValue {
    public int val;

    public MyValue(){

    }
}
public class code {
    //交换两个类中数的方法
    public static void swap(MyValue val1,MyValue val2) {
        int tmp = val1.val;
        val1.val = val2.val;
        val2.val = tmp;
    }

    public static void main(String[] args) {
        //创建myValue1
        MyValue myValue1 = new MyValue();
        myValue1.val = 10;
        //创建myValue2
        MyValue myValue2 = new MyValue();
        myValue2.val = 20;

        System.out.println("交换前："+myValue1.val);
        System.out.println("交换前："+myValue2.val);

        swap(myValue1,myValue2);

        System.out.println("交换后："+myValue1.val);
        System.out.println("交换后："+myValue2.val);

    }
}

运行结果： 

结果分析：

创建好va1和val2变量后：

然后swap创建tmp交换引用 

tmp拿到val1的引用（地址），val1的引用等于val2的引用，val2的引用等于tmp的引用

然后跳出swap方法，val1和val2就没了，但是引用还在，并且两个引用的值进行了交换，所以最终交换成功

五、对象的构造及初始化

5.1 如何初始化对象

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);
}

如果是对象：代码可以正常通过编译

public static void main(String[] args) {
        Date d1 = new Date();
        d1.printDate();
}

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（特殊的方法）

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

class Date {
    public int year;
    public int month;
    public int day;

    //构造方法：用于初始化
    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(Date this) {
        System.out.println(this.year+"/"+this.month+"/"+this.day);
    }
}

注意：构造方法的作用就是对对象中的成员进行初始化（对象的初始化一定要调用构造方法），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

（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)

//带三个参数的构造方法：用于初始化
    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");
    }
//无参构造方法
    public Date() {
        this.year = year;
        this.month = month;
        this.day = day;
        System.out.println("Date（int，int，int）方法被调用了");
    }

（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

注意：一旦用户定义了任何一种构造方法，编译器则不再提供不带参数的构造方法，如果定义的有参数，使用时却没传参，编译器会报错

（6）无参构造方法中，可以通过this调用其他构造方法来简化代码

//无参构造方法
public Date() {
        this(1900,1,1);//但是this(1900,1,1);必须是构造方法中第一条语句
        //this.year = year;
        //this.month = month;
        //this.day = day;
        System.out.println("Date（int，int，int）方法被调用了");
        
    }

//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;
}

(7)Idea根据已有成员变量自动生成定义参数个数的构造方法：

<1>鼠标右键Generate

<2>constructor

<3>ctrl选择需要的参数

注意：

<1>this(...)必须是构造方法中第一条语句

<2>不能形成环

public Date() {
    this(1900,1,1);
}

public Date(int year,int month,int day) {
    this();
}

//这两个构造函数不断调用对方，形成环，递归调用最终无法退出

（7）绝大多数情况下使用public来修饰，特殊场景下会被private修饰

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？

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:

布尔类型默认false，引用类型默认是null，其他类型默认为0

 (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

再简化就是两步：

<1>为对象分配内存

<2>调用合适的构造方法

5.4 就地初始化

class Date {
    public int year=1900;
    public int month=1;
    public int day=2;
}

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

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