Java——类和对象

一.类定义和使用

1.简单认识类

2.类的定义格式

3.注意事项

二.课堂练习

1.定义一个狗类

2.定义一个学生类

3.注意事项：

三.类的实例化

1.什么是实例化

2.注意事项

3.类和对象的说明

四.this引用

1.为什么要有this引用

2.什么是this引用

五.对象的构造及初始化

1.如何初始化对象

2.构造方法

2.1概念

2.2特性

3.默认初始化

4.就地初始化

一.类定义和使用

面相对象程序设计关注的是对象，而对象是现实生活中的实体，比如：洗衣机。但是洗衣机计算机并不认识，需要开发人员告诉给计算机什么是洗衣机。

上图左侧就是对洗衣机简单的描述，该过程称为对洗衣机对象(实体)进行抽象(对一个复杂事物的重新认知)，但是这些简化的抽象结果计算机也不能识别，开发人员可以采用某种面相对象的编程语言来进行描述，比如：Java语言。

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。

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.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
}

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 WashMachine{
    public String brand;   // 品牌
    public String type;    // 型号
    public double weight;  // 重量
    public double length;  // 长
    public double width;  // 宽
    public double height;  // 高
    public String color;   // 颜色
    
    public void washClothes(){   // 洗衣服
        System.out.println("洗衣功能");
   }
    
    public void dryClothes(){    // 脱水
        System.out.println("脱水功能");
   }
    
    public void setTime(){       // 定时
        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。

3.注意事项

类名注意采用大驼峰定义
成员前写法统一为public，后面会详细解释
此处写的方法不带 static 关键字.。后面会详细解释

二.课堂练习

1.定义一个狗类

class PetDog {
    public String name;//名字
    public String color;//颜色
 
    // 狗的属性
    public void barks() {
        System.out.println(name + ": 旺旺旺~~~");
   }
    
    // 狗的行为
    public void wag() {
        System.out.println(name + ": 摇尾巴~~~");
   }
}

2.定义一个学生类

public class Student{
    public String name;
    public String gender;
    public short  age;
    public double score;

    public void DoClass(){

 }
    public void DoHomework(){

 }
    public void Exam(){

 }
}

3.注意事项：

一般一个文件当中只定义一个类
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（右键重命名）。

三.类的实例化

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。

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();
 }
}
 
输出结果：
阿黄: 旺旺旺~~~
阿黄: 摇尾巴~~~
赛虎: 旺旺旺~~~
赛虎: 摇尾巴~~~

2.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

3.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
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

四.this引用

1.为什么要有this引用

先看一个日期类的例子：

以上代码定义了一个日期类，然后main方法中创建了三个对象，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。但是细思之下有以下两个疑问：

（1）形参名不小心与成员变量名相同：

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

（2）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。

一切让this引用来揭开这层神秘的面纱。

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.year表示的是引用对象（即 public int year中）的year，赋值号后面的year表示的是参数中的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。

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

五.对象的构造及初始化

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：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？
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？（五.3默认初始化）

2.构造方法

2.1概念

构造方法(也称为构造器)是一个特殊的成员方法，（方法名）名字必须与类名相同，没有返回值类型，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。

2.2特性

名字必须与类名相同
没有返回值类型，设置为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调用一次(相当于人的出生，每个人只能出生一次)
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。

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(); //此时没有参数，说明调用的是不带参数的构造方法
        d.printDate();
   }
}

上述代码我们没有写以下定义，但是它默认存在

public dog(){
 
}

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
*/

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，而三个参数构造器又调用无参的构造器，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
*/

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)

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);
   }
}

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：

检测对象对应的类是否加载了，如果没有加载则加载
为对象分配内存空间
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数据类型
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：
设置对象头信息(关于对象内存模型后面会介绍)
调用构造方法，给对象中各个成员赋值

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