Java中类与对象的相关知识点总结
作者：zjruiiiiii
一、面向过程与面向对象的理解
C语言是面向过程的，关注的是过程，分析出求解问题的步骤，通过函数调用逐步解决问题。
JAVA是基于面向对象的，关注的是对象，将一件事情拆分成不同的对象，靠对象之间的交互完成。
面向过程注重的是过程，指的是在整个过程中所涉及的行为。
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。
面向过程： 1.把冰箱打开 2. 把东西放入 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，是冰箱被动的行为。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（即类）。
二、类与对象的理解与认识
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。类可以比喻为一个一个的模板，里面可能会含有许多属性或者功能。而按照模板实例化产生的叫对象。一个模板能够实例化多个对象。
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。下面是声明类的定义：
// 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。
示例：这里就声明了一个类
class Person {
public int age;//成员属性 实例变量
public String name;
public String sex;
public void eat() {//成员方法
System.out.println("吃饭!");
}
public void sleep() {
System.out.println("睡觉!");
}
}
class Person {
public int age;//成员属性 实例变量
public String name;
public String sex;
public void eat() {//成员方法
System.out.println("吃饭!");
}
public void sleep() {
System.out.println("睡觉!");
}
}
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();
}
}
输出结果为：
吃饭!
睡觉!
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。
三、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。此处重点介绍前面三个。
1.字段/属性/成员变量
在类中、而方法外部定义的变量称为 “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)
class Person {
public String name; // 字段
public int age; }
class Test {
public static void main(String[] args) {
Person person = new Person();
System.out.println(person.name);
System.out.println(person.age);
}
}
// 执行结果
null
0
注意事项：
- 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。
默认值规则
对于各种数字类型, 默认值为 0.
对于 boolean 类型, 默认值为 false.
对于引用类型(String, Array, 以及自定制类), 默认值为 null
2.对null的基本认识
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。
class Person {
public String name;
public int age; }
class Test {
public static void main(String[] args) {
Person person = new Person();
System.out.println(person.name.length()); // 获取字符串长度
}
}
// 执行结果
Exception in thread "main" java.lang.NullPointerException //空指针异常
at Test.main(Test.java:9)
字段就地初始化：
虽然此时我们都不想属性都为默认值而需要就地初始化，但是后面我们会讲到尽量不要用字段的就地初始化，否则程序会显得非常死板。
class Person {
public String name = "张三";
public int age = 18;
}
class Test {
public static void main(String[] args) {
Person person = new Person();
System.out.println(person.name);
System.out.println(person.age);
}
}
// 执行结果
张三
18
引用中需要注意的地方：
1.下面这段代码指的是person2这个引用指向person引用指向的对象。
public static void main(String[] args) {
Person person = new Person();
Person person2 = person;
}
2.一个引用无法指向多个对象，即使多次指向对象后，最后指向的只能是最后一次指向的对象。
3.我们知道了局部变量是在栈上开辟内存的，而它存储的是地址，也称为引用。那么引用一定是在栈上吗？？ 答案是否定的，看下面的代码：
class Person {
public String name ;
public int age ;
}
public class TestDemo {
Person person = new Person();
public static void main(String[] args) {
TestDemo testDemo = new TestDemo();
}
}
内存布局：
3.方法 (method)
用于描述一个对象的具体行为叫做方法。
class Person {
public int age = 18;
public String name = "张三";
public void show() { //show方法
System.out.println("我叫" + name + ", 今年" + age + "岁");
}
}
class Test {
public static void main(String[] args) {
Person person = new Person();
person.show();
}
}
// 执行结果
我叫张三, 今年18岁
这样的 show 方法是和 person 实例相关联的，如果创建了其他实例，并且讲类当中的属性重新赋值，那么 show 的行为就会发生变化。
Person person2 = new Person(); person2.name = "李四"; person2.age = 20; person2.show(); // 执行结果 我叫李四, 今年20岁
4.static 关键字
static关键字的作用：
- 修饰属性 （内存开辟在方法区中）
- 修饰方法 （只有调用方法时才在栈中开辟内存）
- 代码块(本课件中会介绍)
- 修饰类(后面讲内部类会讲到)
1)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; }
public class Main{
public static void main(String[] args) {
TestDemo t1 = new TestDemo();
t1.a++;
TestDemo.count++;
System.out.println(t1.a);
System.out.println(TestDemo.count);
System.out.println("============");
TestDemo t2 = new TestDemo();
t2.a++;
TestDemo.count++;
System.out.println(t2.a);
System.out.println(TestDemo.count);
}
}
输出结果：
1
1
============
1
2
若需要调用类当中的有static的属性，则只需要类名.属性 即可调用，而不能对象名.属性 来调用，否则编译器会报警告。
被static修饰的成员变量的内存在方法区中开辟，因为它不属于对象因此不在堆上开辟内存；而在方法区中开辟内存开辟且仅开辟一次。
下图体现出对象、类、属性（实例成员变量、静态成员变量）之间的关系。
2) 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。
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
}
}
public class Main{
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);
}
}
输出结果：
100
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)
- 因为main方法为static方法，因此只能实例化其他类后才能调用其他类中的实例成员变量或实例成员方法，当然main方法也可以直接用类名去调用其他类中的静态成员变量或静态方法。
- 静态变量是属于类的，因此在方法中不能定义被static修饰的静态方法（包括普通方法和静态方法），但是可以初始化或者使用。
- 普通方法中可以调用静态方法，而静态方法中不能调用普通方法，却又可以调用其它的静态方法。
观察以下代码及理解其内存布局：
class Person {
public int age;//实例变量 存放在对象内
public String name;//实例变量
public String sex;//实例变量
public static int count;//类变量也叫静态变量，编译时已经产生，属于类本身，且只有一份。存放在方法区
public final int SIZE = 10;//被final修饰的叫常量，也属于对象。 被final修饰，后续不可更改
public static final int COUNT = 99;//静态的常量，属于类本身，只有一份 被final修饰，后续不可更
改
//实例成员函数
public void eat() {
int a = 10;//局部变量
System.out.println("eat()!");
}
//实例成员函数
public void sleep() {
System.out.println("sleep()!");
}
//静态成员函数
public static void staticTest(){
//不能访问非静态成员
//sex = "man"; error
System.out.println("StaticTest()");
}
}
public class Main{
public static void main(String[] args) {
//产生对象 实例化对象
Person person = new Person();//person为对象的引用
System.out.println(person.age);//默认值为0
System.out.println(person.name);//默认值为null
//System.out.println(person.count);//会有警告!
//正确访问方式：
System.out.println(Person.count);
System.out.println(Person.COUNT);
Person.staticTest();
//总结：所有被static所修饰的方法或者属性，全部不依赖于对象。
person.eat();
person.sleep();
}
}
输出结果为：
0
null
0
99
StaticTest()
eat()!
sleep()!
数据属性的内存布局：
四、封装
什么是封装？？简单地来说，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，而封装能够使得类的调用者不必关系类的实现者是如何实现类的，只要知道类中有什么方法直接调用即可。降低了类使用者的学习和使用成本, 从而降低了复杂程度。
1. private实现封装
private/ public 这两个关键字是访问修饰限定符。
被 public 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 修饰的成员变量或者成员方法, 不能被类的调用者使用
直接使用public：
class Person {
public String name = "张三";
public int age = 18; }
class Test {
public static void main(String[] args) {
Person person = new Person();
System.out.println("我叫" + person.name + ", 今年" + person.age + "岁");
}
}
// 执行结果
我叫张三, 今年18岁
这样的代码导致类的使用者(main方法的代码)必须要了解 Person 类内部的实现, 才能够使用这个类，学习成本较高。
一旦类的实现者修改了代码(例如把 name 改成 myName), 那么类的使用者就需要大规模的修改自己的代码, 维护成本较高。
使用private：
class Person {
private String name = "张三";
private int age = 18;
public void show() {
System.out.println("我叫" + name + ", 今年" + age + "岁");
}
}
class Test {
public static void main(String[] args) {
Person person = new Person();
person.show();
}
}
// 执行结果
我叫张三, 今年18岁
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)
private 不光能修饰字段, 也能修饰方法
通常情况下我们会把字段设为 private 属性, 但是方法是否需要设为 public, 就需要视具体情形而定. 一般我们希望一个类只提供 “必要的” public 方法, 而不应该是把所有的方法都设为 public。
2.getter和setter方法
被private修饰的字段不等于无法在类外使用该字段。那么如何在类外中获取被private修饰的字段呢？此处jdk为我们提供了getter和setter方法 。
代码示例：
class Person {
private String name;//实例成员变量
private int age;
public void setName(String name){
//name = name;//不能这样写，否则name仍为0，局部变量优先
this.name = name;//this引用，表示调用该方法的对象的name
}
public String getName(){
return name;
}
public void show(){
System.out.println("name: "+name+" age: "+age);
}
}
public static void main(String[] args) {
Person person = new Person();
person.setName("caocao");
String name = person.getName();
System.out.println(name);
person.show();
}
// 运行结果
caocao
name: caocao age: 0
注意事项：
- getName 即为 getter 方法, 表示获取这个成员的值
- setName 即为 setter 方法, 表示设置这个成员的值
- 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
五、构造方法
1.构造方法的基本语法及使用
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。
new 执行过程：
- 为对象分配内存空间
- 调用对象的构造方法
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（如果没有明确定义，则系统自动生成一个无参构造方法）
注意事项：
- 如果类中没有提供任何的构造函数，那么编译器会默认生成一个不带有参数的构造函数
- 若类中定义了构造方法，则默认的无参构造将不再生成，如果再需要调用无参的构造方法则需要手动写一个。
- 构造方法支持重载，规则和普通方法的重载一致。（对返回值不作要求，方法名相同，参数不同可包括参数个数不同或参数类型不同）
代码示例：
class Person {
private String name;//实例成员变量
private int age;
private String sex;
//默认构造函数 构造对象
public Person() {
this.name = "caocao";
this.age = 10;
this.sex = "男";
}
//带有3个参数的构造函数
public Person(String name,int age,String sex) {
this.name = name;
this.age = age;
this.sex = sex;
}
public void show(){
System.out.println("name: "+name+" age: "+age+" sex: "+sex);
}
}
public class Main{
public static void main(String[] args) {
Person p1 = new Person();//调用不带参数的构造函数 如果程序没有提供会调用不带参数的构造函数
p1.show();
Person p2 = new Person("zhangfei",80,"男");//调用带有3个参数的构造函数
p2.show();
}
}
// 执行结果
name: caocao age: 10 sex: 男
name: zhangfei age: 80 sex: 男
2.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。this表示当前对象引用是因为在创建对象的过程中会调用合适的构造方法，而构造方法内部能够用this关键字，而对象在创建的过程当中（对象还未被创建出来）就使用了this关键字，证明this指向的是当前对象的引用。
class Person {
private String name;//实例成员变量
private int age;
private String sex;
//默认构造函数 构造对象
public Person() {
//this调用构造函数
this("bit", 12, "man");//必须放在第一行进行显示
}
//这两个构造函数之间的关系为重载。
public Person(String name,int age,String sex) {
this.name = name;
this.age = age;
this.sex = sex;
}
public void show() {
System.out.println("name: "+name+" age: "+age+" sex: "+sex);
}
}
public class Main{
public static void main(String[] args) {
Person person = new Person();//调用不带参数的构造函数
person.show();
}
}
// 执行结果
name: bit age: 12 sex: man
this既可以指的是当前对象的引用中的属性，也可以在构造方法内部使用（若是调用其它构造方法则只能在构造方法内部使用）。
代码示例：
class Person {
private String name ;
private int age ;
public Person() {
this("zjr",18);
}
public Person(String name ,int age) {
System.out.println("name:"+name+" age:"+age);
}
}
public class TestDemo {
public static void main(String[] args) {
Person person =new Person();
}
}
运行结果：
结论：
如果用this关键字调用其它构造方法的放在第二行则会报错；并且调用构造方法只能调用一次。要习惯于使用this关键字，this关键字能够有效地避免在对象的属性赋值时两边变量名相同会出错。
六、Java中的代码块
字段的初始化方式有：
- 就地初始化
- 使用构造方法初始化
- 使用代码块初始化
前两种初始化方式都已介绍过，那么如何单纯用代码块来初始化属性？？
1.认识代码块
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（只做了解）
- 构造块
- 静态块
- 同步代码块（后续讲解多线程部分再谈）
2.普通代码块
普通代码块：定义在方法中的代码块。
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 = 10
x2 = 100
3.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。
代码示例：
class Person{
private String name;//实例成员变量
private int age;
private String sex;
public Person() {
System.out.println("I am Person init()!");
}
//实例代码块
{
this.name = "bit";
this.age = 12;
this.sex = "man";
System.out.println("I am instance init()!");
}
public void show(){
System.out.println("name: "+name+" age: "+age+" sex: "+sex);
}
}
public class Main {
public static void main(String[] args) {
Person p1 = new Person();
p1.show();
}
}
// 运行结果
I am instance init()!
I am Person init()!
name: bit age: 12 sex: man
注意事项: 实例代码块优先于构造函数执行。
4.静态代码块
使用static定义的代码块。一般用于初始化静态成员属性。
class Person{
private String name;//实例成员变量
private int age;
private String sex;
private static int count = 0;//静态成员变量 由类共享数据 方法区
public Person(){
System.out.println("I am Person init()!");
}
//实例代码块
{
this.name = "bit";
this.age = 12;
this.sex = "man";
System.out.println("I am instance init()!");
}
//静态代码块
static {
count = 10;//只能访问静态数据成员
System.out.println("I am static init()!");
}
public void show(){
System.out.println("name: "+name+" age: "+age+" sex: "+sex);
}
}
public class Main {
public static void main(String[] args) {
Person p1 = new Person();
Person p2 = new Person();//静态代码块是否还会被执行？
}
}
注意：
- 静态代码块不管生成多少个对象，其只会执行一次，且是最先执行的。
- 静态代码块执行完毕后, 实例代码块（构造块）执行，再然后是构造函数执行。
- 只有静态代码块不需要实例化对象就能够执行。只要调用了类中的某个变量或方法（静态）就能够被执行。静态代码块的执行是在类的加载过程执行的，因此只执行一次。
- 静态代码块的使用基变量本上跟static方法差不多，也不能出现this与定义被static修饰的变量，不依赖于对象。
- 静态代码块中可以使用静态变量，但是对于被静态修饰的代码块与变量执行的先后顺序又不一样，它是根据代码的执行先后顺序决定的（前提是在初始化时已经赋予初值，否则仍然遵循静态代码块先执行的顺序）。例如：
class Person {
public String name ;
public int age ;
public static int count = 10 ;
static {
count=99;
System.out.println("静态");
}
{
System.out.println("实例");
}
}
public class TestDemo {
public static void main(String[] args) {
Person person = new Person();
System.out.println(Person.count);
}
}
运行结果：
交换执行先后顺序：
class Person {
public String name ;
public int age ;
static {
count=99;
System.out.println("静态");
}
public static int count = 10 ;
{
System.out.println("实例");
}
}
public class TestDemo {
public static void main(String[] args) {
Person person = new Person();
System.out.println(Person.count);
}
}
因此如果静态变量没赋初值，则结果是静态代码块内赋的值；如果静态变量赋了初值，则按照执行顺序决定改变量最后的值，除了变量赋值语句执行顺序不同以外，静态代码块内的语句都是先执行的。
代码块中的重点是主要了解实例代码块、静态代码块、构造方法的运行顺序。总结：先运行的是静态代码块，再运行实例代码块（构造代码块），最后运行构造方法。静态代码块内的只运行一次。
七、toString方法
1.重写println的toString方法
我们刚刚注意到，我们在把对象的属性进行打印的时候，我们是自己实现了show函数。但在Java中它提供了一个给我们打印属性的方法。叫toString方法。
代码示例：
class Person {
private String name;
private int age;
public Person(String name,int age) {
this.age = age;
this.name = name;
}
public void show() {
System.out.println("name:"+name+" " + "age:"+age);
}
//重写Object的toString方法
@Override
public String toString() {
return "Person{" +
"name='" + name + '\'' +
", age=" + age +
'}';
}
}
public class Main {
public static void main(String[] args) {
Person person = new Person("caocao",19);
person.show();
System.out.println(person);
}
}
// 执行结果
name：caocao age：19
Person{name='caocao', age=19}
注意事项:
- toString 方法会在 println 的时候被自动调用
- 将对象转成字符串这样的操作我们称为序列化
- toString 是 Object 类提供的方法, 我们自己创建的 Person 类默认继承自 Object 类, 可以重写 toString 方法实现我们自己版本的转换字符串方法. (关于继承和重写这样的概念, 我们后面会重点介绍).
- @Override 在 Java 中称为 “注解”, 此处的 @Override 表示下面实现的 toString 方法是重写了父类的方法，关于注解后面的课程会详细介绍.
- IDEA快速生成Object的toString方法快捷键：alt+f12(insert)
若我们要观察println中的toString方法，则我们可以按住ctrl键，将鼠标点到println中的位置。点入println中会看到如图所示：
再按ctrl键将鼠标放在红框处点入，看到的如图所示：
最后将进入红框内的方法当中，如图所示：
因此我们能够证实println中的toString方法是按照哈希值来进行处理后打印的。因此如果我们重写了它的toString方法来打印我们类中的属性，则直接System.out.println(person);即可（代码如上所示），若没有重写println中的toString方法，则再用System.out.println(person);时打印的结果为：类名+@+经过哈希值处理的地址。
2.匿名对象
匿名只是表示没有名字的对象
- 没有引用的对象称为匿名对象
- 匿名对象只能在创建对象时使用
- 如果一个对象只是用一次, 后面不需要用了, 可以考虑使用匿名对象
class Person {
private String name;
private int age;
public Person(String name,int age) {
this.age = age;
this.name = name;
}
public void show() {
System.out.println("name:"+name+" " + "age:"+age);
}
}
public class Main {
public static void main(String[] args) {
new Person("caocao",19).show();//通过匿名对象调用方法
}
}
// 执行结果
name：caocao age：19
重点：注意匿名对象是如何调用类中的方法的。
八、交换两个数的值（实参交换）
代码：
class Test {
private int num ;
public int getNum() {
return num;
}
public void setNum(int num) {
this.num = num;
}
}
public class TestDemo2 {
public static void Swap(Test test1,Test test2) {
int tmp = test1.getNum();
test1.setNum(test2.getNum()) ;
test2.setNum(tmp);
}
public static void main(String[] args) {
Test test1 = new Test();
Test test2 = new Test();
test1.setNum(10);
test2.setNum(20);
System.out.println(test1.getNum());
System.out.println(test2.getNum());
Swap(test1,test2);
System.out.println(test1.getNum());
System.out.println(test2.getNum());
}
}
运行结果：
总结
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