Java类和对象的学习
- 面向对象和面向过程的区别
- 面向对象概念
- 类和类的实例化
-
- 类的成员
- 认识null
- static 关键字
- 封装
-
- private实现封装
- getter和setter方法
- 构造方法
-
- this关键字
- 代码块
- 总结
面向对象和面向过程的区别
众所周知，Java是种面向对象编程，在学习类和对象时，我们先来了解一下什么是面向对象编程。
面向过程（如：C语言）
面向过程的语言也称为结构化程序设计语言，是高级语言的一种。在面向过程程序设计中，问题被看作一系列需要完成的任务，函数则用于完成这些任务，解决问题的焦点集中于函数。其概念最早由E．W．Dijikstra在1965年提出，是软件发展的一个重要里程碑。它的主要观点是采用自顶向下、逐步求精的程序设计方法，使用三种基本控制结构构造程序，即任何程序都可由顺序、选择、循环三种基本控制结构构造
面向对象（如：Java、C++）
面向对象程序设计(Object Oriented Programming)作为一种新方法，其本质是以建立模型体现出来的抽象思维过程和面向对象的方法。模型是用来反映现实世界中事物特征的。任何一个模型都不可能反映客观事物的一切具体特征，只能对事物特征和变化规律的一种抽象，且在它所涉及的范围内更普遍、更集中、更深刻地描述客体的特征。通过建立模型而达到的抽象是人们对客体认识的深化。
简单来说，面向过程注重的是过程，在整个过程中所涉及的行为，就是功能。
面向对象注重的是对象，也就是参与过程所涉及到的主体。是通过逻辑将一个个功能实现连接起来
举个例子
- 面向过程： 1.把冰箱打开 2. 把大象放入 3. 冰箱关起来
- 面向对象： 打开冰箱，储存，关闭都是对冰箱的操作，是冰箱的行为。冰箱就是一个对象，所以只要操作冰箱所具备的功能，都要定义在冰箱中
面向对象概念
- 面向对象是思考问题的一种思考方式，是一种思想。比如：概念与实例。理论与实践。名和实等等。
- 类就是一类对象的统称。对象就是这一类具体化的一个实例。
- 面向对象的好处：将复杂的事情变简单了，只要面对一个对象就行。
简而言之
面向对象就是用代码(类)来描述客观世界的事物的一种方式. 一个类主要包含一个事物的属性和行为。
类和类的实例化
- 类就是一类对象的统称。对象就是这一类具体化的一个实例。
基本语法
// 创建类
class <class_name>{
field;//成员属性
method;//成员方法
}
// 实例化对象
<class_name> <对象名> = new <class_name>();
-
class为定义类的关键字，ClassName为类的名字，{ } 中为类的主体。
-
类中的元素称为：成员属性。类中的函数称为：成员方法。
类的创建
声明一个类就是创建一个新的数据类型，而类在 Java 中属于引用类型， Java 使用关键字 class 来声明类。我们来看以下简单的声明一个类
示例
class Person {
//使用class创建一个Person类
public int age;//成员属性
public String name;// 成员属性
public String sex;//成员属性
public void eat() {
//成员方法
System.out.println("吃饭!");
}
public void sleep() {
//成员方法
System.out.println("睡觉!");
}
}
我们这里这是创建了一个类，并没有把这个类实例化，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。
- 类只是一个模型一样的东西，限定了类有哪些成员.
- 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
那么怎么将类实例化呢？
这时候我们就要通过另一个关键字new来将类实例化，用类类型创建对象的过程，称为类的实例化。
类的实例化
- 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.
- 同一个类可以创建对个实例.
示例
//结合上文代码观看
public class Main{
public static void main(String[] args) {
Person person = new Person();//通过new实例化对象
person.eat();//成员方法调用需要通过对象的引用调用
person.sleep();
//产生对象 实例化对象
Person person2 = new Person();
Person person3 = new Person();
}
}
通过new关键字创建的实例化我们称为实例化对象，而用类类型创建的变量我们称之为对象的引用，通过对象引用可以找到实例化对象。我们可以通过 对象引用.成员变量/成员方法 来调用类里面创建的变量及方法。
运行示例
关于内存布局，对象的引用是放在内存中的栈区，而实例化对象是放在内存中的堆区。
来看一张图
从图中可以看到，对象的引用是在栈上开辟的，而引用指向的实例化对象的空间是在对上开辟的，每次使用new实例化一个对象时，都会在堆上开辟一块空间，每个实例化对象都包含类中的成员属性。
类的成员
- 类的成员可以包含以下：字段、方法、代码块、内部类和接口等。
这里我就暂时先介绍前三个。
字段/属性/成员变量
在类中, 方法外部定义的变量. 这样的变量我们称为 “字段” 或 “属性” 或 “成员变量”(三种称呼都可以, 一般不会严格区分)，用于描述一个类中包含哪些数据.
class Person {
public String name; // 字段 成员变量 属性
public int age;
}
- 使用 . 访问对象的字段.
- “访问” 既包含读, 也包含写.
- 对于一个对象的字段如果没有显式设置初始值, 那么会被设置一个默认的初值
默认值可以参考以下这幅图
成员方法
成员方法其实就是类里面的创建的方法，称之为成员方法，用于描述一个对象的行为，其访问方式跟成员变量一样，这里过一遍应该就能懂。
class Person {
public int age = 18;//成员变量
public String name = "张三"; //成员变量
public void show() {
//成员方法
System.out.println("我叫" + name + ", 今年" + age + "岁");
}
}
认识null
- null 在 Java 中为 “空引用”, 表示不引用任何对象. 类似于 C 语言中的空指针. 如果对 null 进行 . 操作就会引发异常.
代码示例
class Person{
public int age;
public String name;
}
public class Test {
public static void main(String[] args) {
Person person = null;//person指向空
System.out.println(person.age);//对null进行.操作
}
}
运行结果
报错空指针异常
如果以后写代码出现这种报错那就是因为你的引用指向了null。
static 关键字
static的作用
- 修饰属性
- 修饰方法
- 代码块
- 修饰类(暂时不做介绍)
static修饰属性
Java静态属性和类相关, 和具体的实例无关. 换句话说, 同一个类的不同实例共用同一个静态属性.
class TestDemo{
public int a;
public static int count;//static修饰的成员变量,简称静态成员变量
}
public class Main{
public static void main(String[] args) {
TestDemo t1 = new TestDemo();
t1.a++;
t1.count++;
System.out.println(t1.a);
System.out.println(t1.count);//通过类名.静态成员变量访问
System.out.println("============");
TestDemo t2 = new TestDemo();
t2.a++;
t2.count++;
System.out.println(t2.a);
System.out.println(t2.count);
}
}
运行结果
运行结果解析：被static修饰的成员变量被两个不同的引用改变了值，这是因为被static所修饰的属性是被所有类所属，切不属于对象，在内存布局当中被static修饰的属性是放在内存中的方法区，被修饰的属性在内存中只有一份，所有在两个不同的引用访问时其实就是访问相同的一个内存并改变了其属性的值。
上列代码中通过引用访问静态属性其实是不规范的，正确访问应该是类名.静态属性
//正确访问
TestDemo.count++;
修饰方法
- 如果在任何方法上应用 static 关键字，此方法称为静态方法。
静态方法属于类，而不属于类的对象。 - 可以直接调用静态方法，而无需创建类的实例。
- 静态方法可以访问静态数据成员，并可以更改静态数据成员的值。
- 静态方法不可访问非静态数据成员
class TestDemo{
public int a;
public static int count;
public static void change() {
count = 100;
//a = 10; error 不可以访问非静态数据成员，否则会出现异常
}
}
public static void main(String[] args) {
TestDemo.change()；//无需创建实例对象 就可以调用
System.out.println(TestDemo.count);
}
运行结果
注意事项 静态方法和实例无关, 而是和类相关. 因此这导致了两个情况
- 静态方法不能直接使用非静态数据成员或调用非静态方法(非静态数据成员和方法都是和实例相关的).
- this和super两个关键字不能在静态上下文中使用(this 是当前实例的引用, super是当前实例父类实例的引用, 也是和当前实例相关)
扩展
static是不能修饰局部变量的，如果使用static修饰局部变量，就会发生报错。
这是因为，每次你调用成员方法时，它都会创建一个局部的静态变量，而static修饰的属性生命周期是随着类的生命周期结束而结束的，比局部变量的生命周期更长，而被static修饰的属性，在内存中只会存在一份，如果修饰了局部变量，每次调用创建一个每次调用创建一个，前面又说了只存在一份，这就会很矛盾，故不能使用static修饰局部变量
封装
什么是封装？
-
软件开发的本质就是对程序复杂程度的管理. 如果一个软件代码复杂程度太高, 那么就无法继续维护. 如何管理复杂程度? 封装就是最基本的方法.
-
在我们写代码的时候经常会涉及两种角色: 类的实现者和类的调用者.
-
封装的本质就是让类的调用者不必太多的了解类的实现者是如何实现类的, 只要知道如何使用类就行了.这样就降低了类使用者的学习和使用成本, 从而降低了复杂程度
private实现封装
private/ public 这两个关键字表示 “访问权限控制” .
- 被 public(公共类)修饰的成员变量或者成员方法, 可以直接被类的调用者使用.
- 被 private(私有类) 修饰的成员变量或者成员方法, 不能被类的调用者使用.(只能在本类使用)
换句话说, 类的使用者根本不需要知道, 也不需要关注一个类都有哪些 private 的成员. 从而让类调用者以更低的成本来使用类.
范例：使用 private 封装属性, 并提供 public 方法供类的调用者使用
class Person {
private String name = "张三";
private int age = 18;
public void show() {
System.out.println("我叫" + name + ", 今年" + age + "岁");
}
}
public static void main(String[] args) {
Person person = new Person();
person.show();
}
此时字段已经使用 private 来修饰. 类的调用者(main方法中)不能直接使用. 而需要借助 show 方法. 此时类的使用者就不必了解 Person 类的实现细节.
同时如果类的实现者修改了字段的名字, 类的调用者不需要做出任何修改(类的调用者根本访问不到 name, age这样的字段).
getter和setter方法
当字段被private修饰后，我们在主方法中是无法直接访问该字段的，此时如果需要获取或者修改这个 private 属性, 就需要使用 getter / setter 方法.
getter方法
getName 即为 getter 方法, 表示获取这个成员的值.
class Person {
private String name = "张三";
private int age = 18;
public void show() {
System.out.println("我叫" + name + ", 今年" + age + "岁");
}
public String getName() {
return name;
}
public int getAge() {
return age;
}
}
public static void main(String[] args) {
Person person = new Person();
int age = person.getAge();
System.out.println(age);
}
设置了getter方法后，这时我们就可以在main方法中获取被private修饰的字段的值。
运行结果
setter方法
setName 即为 setter 方法, 表示设置这个成员的值
class Person {
private String name = "张三";
private int age = 18;
public void show() {
System.out.println("我叫" + name + ", 今年" + age + "岁");
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
public void setAge(int age) {
this.age = age;
}
}
public static void main(String[] args) {
Person person = new Person();
int age = person.getAge();
System.out.println(age);
}
设置了setter方法后，这时我们就可以在main方法中设置被private修饰的字段的值。
运行结果
注意事项
- 当set方法的形参名字和类中的成员属性的名字一样的时候，如果不使用this, 相当于自赋值. this 表示当前实例的引用.
- 不是所有的字段都一定要提供 setter / getter 方法, 而是要根据实际情况决定提供哪种方法.
- 在 IDEA 中可以使用 alt + insert (或者 alt + F12) 快速生成 setter / getter 方法. 在 VSCode 中可以使用鼠标右键菜单 -> 源代码操作 中自动生成 setter / getter 方法.
第一点我待会会在下文中讲到，关于第三点，如果使用的IDEA快捷键无法打开时，可以在空白处右击鼠标，然后跟着下图操作即可自动生成
构造方法
构造方法是一种特殊方法, 使用关键字new实例化新对象时会被自动调用, 用于完成初始化操作.
语法规则
- 方法名称必须与类名称相同
- 构造方法没有返回值类型声明
- 每一个类中一定至少存在一个构造方法（没有明确定义，则系统自动生成一个无参构造）
先看一段代码
class Person {
private String name;//实例成员变量
private int age;
private String sex;
//不带参数的构造参数
public Person() {
name = "caocao";
age = 10;
sex = "男";
System.out.println("调用了不带参数的构造方法");
}
//带参数的构造方法
public Person(int a){
name = "hello";
age = a;
sex = "女";
System.out.println("调用了带参数的构造方法");
}
}
public static void main(String[] args) {
Person person = new Person();
Person person2 = new Person(20);
}
运行结果
通过运行结果我们看到，调用构造方法是在实例化一个对象的时候执行的，Java会根据你是否给了参数来调用对应的构造方法，如果没有写构造方法，则系统会自动生成一个无参的构造方法，需要注意的是，如果自己写了构造方法，则系统将不会自动生成无参的构造方法。
看到这里的读者不知道考没考虑过一个问题，如果在类中创建的方法(普通方法，静态方法，构造方法等)里面的参数名和类中创建的成员名一样会怎么样，来看一段代码（这里拿构造方法举例）
class Person {
public String name;//实例成员变量
public int age;
public String sex;
public Person(String name,int age,String sex){
name = name;
age = age;
sex = sex;
}
}
public static void main(String[] args) {
Person person = new Person("张三",18,"男");
System.out.println(person.name);
System.out.println(person.age);
System.out.println(person.sex);
}
运行结果
我们发现输出的都是对应类型的默认值，并没有改变对应的字段，这是因为，当局部变量名与成员属性名相同时局部会优先，所以在上列代码中相当于局部变量自己给自己赋值了，遇到这种情况我们就要使用this关键字来区分成员变量和局部变量。
this关键字
- this表示当前对象引用(注意不是当前对象). 可以借助 this 来访问对象的字段和方法
我们可以将上面代码改动一下，把所有的成员变量加上this关键字
public Person(String name,int age,String sex){
this.name = name;
this.age = age;
this.sex = sex;
}
这时候代码就能成功输出了
this的三种用法
- this.成员变量名：调用当前对象的属性
- this.方法名:调用当前对象的方法
- this():调用自己的构造方法
前两点使用方法都是一样的，可以参考上面改动代码，关于第三点需要注意：只能在构造方法里使用，只能调用一个构造方法，只能放在构造方法的第一行。
还需要注意的是this关键字是不能访问静态方法和静态变量的，静态方法里面也不能使用this。
代码块
这个知识点很简单，相信过一遍就能清楚了
什么是代码块？
使用 {} 定义的一段代码，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
- 构造代码块
- 静态代码块
- 同步代码块
这里我就先介绍前面三种代码块
普通代码块
就是定义在方法的代码块叫做普通代码块
public static void main(String[] args) {
//直接用{}定义普通代码块
{
System.out.println("普通代码块");
}
}
用法比较少见，没多大用处，哈哈。
构造代码块
定义在类中的代码块(不加修饰符)，也叫：实例代码块。
class Person {
public String name;//实例成员变量
public int age;
public String sex;
//构造(实例)代码块
{
this.name = "张三";
this.age = 18;
this.sex = "男";
}
}
构造代码块一般用于初始化实例成员变量。
静态代码块
使用static定义的代码块。
class Person {
public String name;//实例成员变量
public int age;
public String sex;
static public int count;
//静态代码块
static {
count = 10;
}
}
一般用于初始化静态成员属性。
其实代码块也有执行顺序的，来看一段代码
class Person {
public Person(){
System.out.println("构造方法");
}
//构造(实例)代码块
{
System.out.println("构造代码块");
}
//静态代码块
static {
System.out.println("静态代码块");
}
}
public static void main(String[] args) {
Person person1 = new Person();
System.out.println("--------------分割线------------");
Person person2 = new Person();
}
运行结果
通过运行结果可以看到，不管你代码块位置在上面还是下面，执行顺序都是静态代码块->构造代码块->构造方法，且静态代码块只会执行一次。
总结
- 一个类可以产生无数的对象，类就是模板，对象就是具体的实例。
- 类中定义的属性，大概分为几类：类属性，对象属性。其中被static所修饰的数据属性称为类属性, static修饰的方法称为类方法，特点是不依赖于对象，我们只需要通过类名就可以调用其属性或者方法。
- 静态代码块优先实例代码块执行，实例代码块优先构造函数执行。
- this关键字代表的是当前对象的引用。并不是当前对象。
这里就是本文讲的所有内容，有错误的地方欢迎大家指出，写博客也是为了记录自己的学习过程，希望能给读者带来帮助。