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知识改变命运 第八集（上）：Java中的类和对象

1.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。用面向对象的思想来涉及程序，更符合人 们对事物的认知，对于大型程序的设计、扩展以及维护都非常友好

1.2 面向对象与面向过程

1. 传统洗衣服过程

传统的方式：注重的是洗衣服的过程，少了一个环节可能都不行。而且不同衣服洗的方式，时间长度，拧干方式都不同，处理起来就比较麻烦。如果将来要洗鞋子，那就是另一种放方式。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. 现代洗衣服过程

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。 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。

2. 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。

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。 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… 在Java语言中，如何对上述的洗衣机类来进行定义呢？

2.2 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 属性或成员变量 //method 行为或成员方法 } class是定义类的关键字 {}内部是主体，Class Name是类名 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。

代码语言：javascript代码运行次数：0运行复制
public class WashMachine {
    //字段（属性）或成员变量 
    public int high;
    public int wide;
    public int loong;
    public String name;
    public String color;
    // 行为或成员方法
    public void washTheClothes(){
        System.out.println("洗衣服");
    }
    public void drying() {
        System.out.println("烘干");
    }
}

字段（属性）或成员变量：1,在类的里面，成员方法的外面 2用来描述对象的 行为或成员方法：为什么没有加static这个以后再说加与不加的区别是什么，但是加上static也不会报错。 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 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

2.3 课堂练习

2.3.1 定义一个狗类
2.3.2 定义一个学生类

当我们要修改类名时候，可以采用idea自带的工具（快捷键是Shift+F6），也可以如下图：

注意事项：

  1. 一般一个文件当中只定义一个类
  2. main方法所在的类一般要使用public修饰（也可以不是）(注意：Eclipse默认会在public修饰的类中找main方法)
  3. public修饰的类必须要和文件名相同
  4. 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(给同学演示)。

3. 类的实例化

3.1 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：Dog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。

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个实例.

3.2 类和对象的说明

  1. 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.
  2. 类是一种自定义的类型，可以用来定义变量.
  3. 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
  4. 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

4. this引用

4.1 为什么要有this引用
  1. 第一个问题：形参名不小心与成员变量名相同：

在上面两个对象中我们发现printDate2并没有打印出我们预期的结果，这是为什么呢？ 我们把局部代码截屏下来

在setDay2代码块中的year，moth，day是局部变量，并不是类中的成员变量year，所以它的赋值是自己（局部变量）给自己（局部变量）赋值。当setDay2执行完后，局部变量消失。而printfDay2中的打印的year，moth，day是成员变量，所以里面的值是setDay1的赋值。

第二个问题：2个对象都在调用setDate1和printDate1函数，但是这两个函数中没有任何有关对象的说明，setDate和printDate函数如何知道打印的是那个对象的数据呢？

一切让this引用来揭开这层神秘的面纱。

4.2 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。

这是我们上面程序的堆栈图。

这个this的第一个作用就是可以指向成员变量，当前对象引用的是谁，this就指向当前引用的成员变量

我们可以发现this里面的值和date1里面存的地址是相同的，都是Date的地址 这也解释了我们第二个问题，第一个问题我们如何解决呢，我们只要给变量前面加上this，这样就能分区是成员变量的year…还是局部变量的year…。

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
  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 其实在执行setDay1时候参数中还有一个隐藏的参数Date this，我们写上也不会报错，不过这个参数是系统隐藏的，把对象的地址传给this，如下图
  1. 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 在代码层面来简单演示—>注意：下图右侧中的Date类也是可以通过编译的 最后介绍下this的用途

第一个在上述代码中已经实现了。 第二种用途如下：

我们发现在调用成员方法时候，this不分前后顺序，但是在构造方法中this必须在第一行。 这里小结一下： this 只能在成员方法中使用，this一共有三个用处，this接受当前对象的地址。

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。

代码语言：javascript代码运行次数：0运行复制
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：

代码语言：javascript代码运行次数：0运行复制
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。

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)
代码语言：javascript代码运行次数：0运行复制
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;
t		his.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。

代码语言：javascript代码运行次数：0运行复制
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。

6. 构造方法中，可以通过this调用其他构造方法来简化代码

代码语言：javascript代码运行次数：0运行复制
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;
	}
}

this(…)必须是构造方法中第一条语句 不能形成环

代码语言：javascript代码运行次数：0运行复制
	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
	*/
  1. 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) 成员变量初始化： 默认初始化 就地初始化 . 初始化 成员方法初始化 构造方法初始化 构造方法快速生成

右击：

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？

代码语言：javascript代码运行次数：0运行复制
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：

代码语言：javascript代码运行次数：0运行复制
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
  5. 设置对象头信息(关于对象内存模型后面会介绍)
  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。 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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