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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!
目录
类和对象的概念
什么是类和对象
面向对象与面向过程
类的定义和使用
认识类
类的定义格式
练习定义一个 “人”类
类的实例化
什么是实例化
类和对象的说明
this的引用
什么是this引用
this引用的特点
对象的构造及初始化
构造方法
什么是构造方法
特点
默认初始化
new关键字后面发生了什么?
就地初始化
封装
什么是封装
访问限定符
封装 — 包
什么是包
导包的类
自定义包
包的访问权限控制举例
常见的包
static成员
static修饰的成员变量
static修饰成员方法
static成员变量初始化
代码块
代码块的分类
普通代码块
构造代码块
静态代码块
对象的打印
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;//cpuint 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; // cpuprivate 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; // cpuprivate 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 thispublic 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 = 10x2 = 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);}}