Java从入门到“放弃”（精通）之旅🚀——类和对象全面解析⑦

一、面向对象初探

1.1 什么是面向对象？

Java是一门纯面向对象的语言(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。

面向对象的特点：

• 更符合人类对事物的认知方式
• 对大型程序的设计、扩展和维护更加友好
• 通过对象之间的交互来完成任务

1.2 面向对象 vs 面向过程

让我们通过洗衣服的例子来理解两者的区别：

传统洗衣服(面向过程)：

现代洗衣服(面向对象)：

• 对象：人、衣服、洗衣粉、洗衣机
• 交互过程：人将衣服放进洗衣机、倒入洗衣粉、启动洗衣机
  面向对象方式不关注具体洗衣过程，而是通过对象间的交互完成任务。

二、类的定义和使用

2.1 什么是类？

类是用来对一个实体(对象)进行描述的，主要描述该实体具有哪些属性(外观尺寸等)和哪些功能(用来做什么)。

例如，洗衣机类的属性和功能：

• 属性：品牌、型号、重量、尺寸、颜色等
• 功能：洗衣、烘干、定时等

2.2 类的定义格式

// 创建类
class ClassName {field;  // 字段(属性)或成员变量method; // 行为或成员方法
}

洗衣机类示例：

class WashMachine {// 成员变量(属性)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// 成员方法(功能)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");}
}

2.3 小练习

2.3.1 定义狗类

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

2.3.2 定义学生类

public class Student {// 属性public String name;public String gender;public short age;public double score;// 方法public void DoClass() {System.out.println("按时上课，不要迟到，如果请假，及时去补");}public void DoHomework() {System.out.println("教务系统，完成作业，一旦拖沓，神仙难救");}public void Exam() {System.out.println("考试目的，了解学情，人人必考，暴露问题");}
}

注意事项：

1. 一般一个文件只定义一个类
2. main方法所在的类通常用public修饰
3. public修饰的类必须与文件名相同
4. 不要轻易修改public类的名称

三、类的实例化

3.1 什么是实例化？

用类类型创建对象的过程称为类的实例化，在Java中使用new关键字。

实例化示例：

class PetDog {public String name;public String color;public void bark() {System.out.println(name + "：旺旺旺~~~");}public void wag() {System.out.println(name + "：摇尾巴~~~");}
}public class Main {public static void main(String[] args) {// 通过new实例化对象PetDog dogH = new PetDog();dogH.name = "小黄";dogH.color = "黑黄";dogH.bark();dogH.wag();PetDog dogS = new PetDog();dogS.name = "赛虎";dogS.color = "棕色";dogS.bark();dogS.wag();}
}

输出结果：

小黄: 旺旺旺~~~
小黄: 摇尾巴~~~
赛虎: 旺旺旺~~~
赛虎: 摇尾巴~~~

3.2 类和对象的关系

1. 类是一个模型，用于描述实体
2. 类是一种自定义类型，可以用来定义变量
3. 一个类可以实例化多个对象
4. 类比：类就像建筑设计图，对象是根据设计图建造的实际房子
   

四、this引用

4.1 为什么需要this引用？

考虑以下日期类：

public class Date {public int year;public int month;public int day;public void setDay(int year, int month, int day) {year = year;    // 这里会有歧义month = month;day = day;}
}

问题：

1. 形参名与成员变量名相同时，赋值语句有歧义
2. 多个对象调用同一方法时，方法如何知道操作的是哪个对象的数据？

4.2 this引用解决方案

public class Date {public int year;public int month;public int day;public void setDay(int year, int month, int day) {this.year = year;   // 使用this明确指向当前对象的成员变量this.month = month;this.day = day;}public void printDate() {System.out.println(this.year + "/" + this.month + "/" + this.day);}
}

4.3 this引用特性

1. this的类型：对应类类型引用
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
4. this是成员方法的第一个隐藏参数，编译器自动传递

五、对象的构造及初始化

5.1 构造方法

构造方法是一种特殊成员方法，用于初始化对象。

public class Date {public int year;public int month;public int day;// 构造方法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) {Date d = new Date(2021, 6, 9);  // 自动调用构造方法d.printDate();  // 输出：2021-6-9}
}

5.2 构造方法特性

1. 名字必须与类名相同
2. 没有返回值类型，void也不行
3. 创建对象时由编译器自动调用，生命周期内只调用一次
4. 可以重载
5. 用户未定义时，编译器生成默认无参构造方法
6. 构造方法中可通过this调用其他构造方法
7. 通常使用public修饰

5.3 默认初始化和就地初始化

默认初始化：成员变量未显式初始化时，Java会赋予默认值

数据类型	默认值
byte	0
short	0
int	0
long	0L
float	0.0f
double	0.0
char	‘\u0000’
boolean	false
reference	null

就地初始化：声明成员变量时直接赋初值

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

六、封装

6.1 封装概念

封装是面向对象三大特性之一，将数据和操作数据的方法有机结合，隐藏对象的属性和实现细节，仅对外公开接口。

举个栗子🌰：
计算机厂商在出厂时，在外部套上壳子，将内部实现细节隐藏起来，仅仅对外提供开关机、鼠标以及键盘插孔等，让用户可以与计算机进行交互即可。

6.2 访问限定符

Java提供四种访问权限：

封装示例：

public class Computer {private String cpu;     // private: 仅本类可访问private String memory;  // private: 仅本类可访问public String screen;   // public: 任何类可访问String brand;          // default: 同包可访问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---");}
}

6.3 包(package)

包是对类的封装机制，用于更好地组织类。（可以理解为目录）

包的导入：

import java.util.Date;  // 导入特定类
import java.util.*;     // 导入整个包(不推荐)

自定义包：

package com.example.demo;public class Test {// 类内容
}

七、static成员

7.1 static修饰成员变量

static修饰的成员变量属于类，所有对象共享。

public class Student {private String name;private static String classRoom = "Bit306";  // 静态成员变量public static String getClassRoom() {return classRoom;}
}public class Test {public static void main(String[] args) {System.out.println(Student.getClassRoom());  // 输出：Bit306}
}

7.2 static修饰成员方法

静态方法属于类，不依赖于特定对象实例。

public class Student {private static String classRoom = "Bit306";public static String getClassRoom() {return classRoom;}
}

静态方法特性：

1. 属于类方法
2. 推荐通过类名调用
3. 不能访问非静态成员变量
4. 不能调用非静态方法
5. 无法重写

八、代码块

8.1 普通代码块

定义在方法中的代码块。

public class Main {public static void main(String[] args) {{int x = 10;System.out.println("x1 = " + x);}int x = 100;System.out.println("x2 = " + x);}
}

8.2 构造代码块(实例代码块)

定义在类中，用于初始化实例成员变量。

public class Student {private String name;private int age;// 实例代码块{this.name = "bit";this.age = 12;System.out.println("实例代码块执行");}public Student() {System.out.println("构造方法执行");}
}

8.3 静态代码块

使用static定义，用于初始化静态成员变量。

public class Student {private static String classRoom;// 静态代码块static {classRoom = "bit306";System.out.println("静态代码块执行");}
}

注意事项：

• 静态代码块只会执行一次
• 多个静态代码块按定义顺序执行
• 实例代码块每次创建对象都会执行

九、内部类

9.1 实例内部类

未用static修饰的成员内部类。

public class OutClass {private int a = 10;// 实例内部类class InnerClass {public void print() {System.out.println(a);  // 可以直接访问外部类成员}}
}

9.2 静态内部类

用static修饰的成员内部类。

public class OutClass {private static int b = 20;// 静态内部类static class InnerClass {public void print() {System.out.println(b);  // 只能访问外部类静态成员}}
}

9.3 局部内部类

定义在方法中的内部类。

public class OutClass {public void method() {class InnerClass {public void print() {System.out.println("局部内部类");}}InnerClass inner = new InnerClass();inner.print();}
}

9.4 匿名内部类

没有名字的内部类，通常用于实现接口或抽象类。

interface Message {void send(String msg);
}public class Test {public static void main(String[] args) {Message m = new Message() {  // 匿名内部类@Overridepublic void send(String msg) {System.out.println("发送消息：" + msg);}};m.send("Hello");}
}

十、对象的打印

默认打印对象时输出的是对象的哈希码，可以通过重写toString()方法自定义输出。

public class Person {String name;String gender;int age;public Person(String name, String gender, int age) {this.name = name;this.gender = gender;this.age = age;}@Overridepublic String toString() {return "Person[name=" + name + ", gender=" + gender + ", age=" + age + "]";}public static void main(String[] args) {Person p = new Person("张三", "男", 25);System.out.println(p);  // 输出：Person[name=张三, gender=男, age=25]}
}

总结

本文全面介绍了Java中类和对象的各个方面，包括：

1. 类的定义和实例化
2. 成员变量和成员方法
3. this引用的使用
4. 构造方法和对象初始化
5. 封装特性和访问控制
6. static成员的使用
7. 各种代码块的作用
8. 内部类的分类和使用
9. 对象的打印和toString()方法

掌握这些内容是学习Java面向对象编程的基础，希望本文能帮助大家更好地理解和运用这些概念。在实际开发中，合理使用面向对象的特性可以让代码更加清晰、可维护性更高。

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JavaSE专栏

• Java从入门到“放弃”（精通）之旅——启航①
• Java从入门到“放弃”（精通）之旅——数据类型与变量②
• Java从入门到“放弃”（精通）之旅——运算符③
• Java从入门到“放弃”（精通）之旅——程序逻辑控制④
• Java从入门到“放弃”（精通）之旅——方法的使用⑤
• Java从入门到“放弃”（精通）之旅——数组的定义与使用⑥
• Java从入门到“放弃”（精通）之旅——类和对象全面解析⑦
• Java从入门到“放弃”（精通）之旅——继承与多态⑧
• Java从入门到“放弃”（精通）之旅——抽象类和接口⑨
• Java从入门到“放弃”（精通）之旅——String类⑩
• Java从入门到“放弃”（精通）之旅——JavaSE终篇（异常）