Java:类和对象（二）

鸡汤：
● 大胆地去 extends（继承）前辈的知识，但一定要用 @Override（重写）来形成你自己的实现。这个世界需要的是具有‘多态’性的你，而不是另一个完全相同的复制品。
● 像JVM的GC（垃圾回收器）学习，定期清理你的‘堆内存’：放下过去的负面情绪、无用的焦虑和过时的观念。轻装上阵，才能更高效地分配资源给未来。

一、对象的构造及初始化

1.1 初始化对象

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。

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

上述代码就是因为没有初始化变量，而导致编译失败。
而解决的方法很简单就是在使用 a 之前，给 a 设置一个初始值即可。如果是对象：

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

当我们初始化对象的时候想到了这两个问题：
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？

1.2 构造方法

1.2.1 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。

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}
}

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。

1.2.2 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)

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();}
}

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。

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。

public class Date {public int year;public int month;public int day;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) {
// 如果编译器会生成，则生成的构造方法一定是无参的
// 则此处创建对象是可以通过编译的
// 但实际情况是：编译期报错Date d = new Date();d.printDate();}
}
/*
Error:(26, 18) java: 无法将类 extend01.Date中的构造器 Date应用到给定类型;
需要: int,int,int
找到: 没有参数
原因: 实际参数列表和形式参数列表长度不同
*/

6. 构造方法中，可以通过this调用其他构造方法来简化代码

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;}
}

注意：
● this(…)必须是构造方法中第一条语句
● 不能形成环

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
*/

7. 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)

2.3 默认初始化

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？

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：

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
即：对象空间被申请好之后，对象中包含的成员已经设置好了初始值，比如：

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

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

2.4 就地初始化

在声明成员变量时，就直接给出了初始值。

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();}
}

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。

二、封装

2.1 封装的概念

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。
比如：对于电脑这样一个复杂的设备，提供给用户的就只是：开关机、通过键盘输入，显示器，USB插孔等，让用户来和计算机进行交互，完成日常事务。但实际上：电脑真正工作的却是CPU、显卡、内存等一些硬件元件。

对于计算机使用者而言，不用关心内部核心部件，比如主板上线路是如何布局的，CPU内部是如何设计的等，用户只需要知道，怎么开机、怎么通过键盘和鼠标与计算机进行交互即可。因此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。
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

2.2 访问修饰限定符

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：
● public​​（公共的）
● ​​protected​​（受保护的）
● ​​默认​​（default）（包私有的，不写任何修饰符）
● ​​private​​（私有的

说明：
● protected主要是用在继承中，继承部分详细介绍
● default权限指：什么都不写时的默认权限
● 访问权限除了可以限定类中成员的可见性，也可以控制类的可见性

public 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 TestComputer {
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}
}

注意：一般情况下成员变量设置为private，成员方法设置为public。

2.3 包

2.3.1 包的概念

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。比如：为了更好的管理电脑中的歌曲，一种好的方式就是将相同属性的歌曲放在相同文件下，也可以对某个文件夹下的音乐进行更详细的分类。

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。

2.3.2 导入包中的类

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

public class Test {
public static void main(String[] args) {java.util.Date date = new java.util.Date();// 得到一个毫秒级别的时间戳System.out.println(date.getTime());}
}

但是这种写法比较麻烦一些, 可以使用 import语句导入包.

import java.util.Date;
public class Test {
public static void main(String[] args) {Date date = new Date();// 得到一个毫秒级别的时间戳System.out.println(date.getTime());}
}

如果需要使用 java.util 中的其他类, 可以使用 import java.util.*

import java.util.*;
public class Test {
public static void main(String[] args) {Date date = new Date();// 得到一个毫秒级别的时间戳System.out.println(date.getTime());
}

我们更建议显式的指定要导入的类名. 否则还是容易出现冲突的情况.

import java.util.*;
import java.sql.*;
public class Test {
public static void main(String[] args) {// util 和 sql 中都存在一个 Date 这样的类, 此时就会出现歧义, 编译出错Date date = new Date();System.out.println(date.getTime());}
}
// 编译出错
Error:(5, 9) java: 对Date的引用不明确
java.sql 中的类 java.sql.Date 和 java.util 中的类 java.util.Date 都匹配

可以使用import static导入包中静态的方法和字段。

import static java.lang.Math.*;
public class Test {public static void main(String[] args) {double x = 30;double y = 40;// 静态导入的方式写起来更方便一些.// double result = Math.sqrt(Math.pow(x, 2) + Math.pow(y, 2));double result = sqrt(pow(x, 2) + pow(y, 2));System.out.println(result);}
}

注意事项: import 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。

2.3.3 自定义包

基本规则
● 在文件的最上方加上一个 package 语句指定该代码在哪个包中.
● 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(例如 com.text.demo1 ).
● 包名要和代码路径相匹配. 例如创建 com.text.demo1 的包, 那么会存在一个对应的路径 com/text/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

1. 在 IDEA 中先新建一个包: 右键 src -> 新建 -> 包
   
2. 在弹出的对话框中输入包名, 例如 com.text.demo1
   
3. 在包中创建类, 右键包名 -> 新建 -> 类, 然后输入类名即可.
   
   
4. 此时可以看到我们的磁盘上的目录结构已经被 IDEA 自动创建出来了
   
5. 同时我们也看到了, 在新创建的 Test.java 文件的最上方, 就出现了一个 package 语句
   

2.3.4 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。

三、static成员

学生类实例化三个对象s1、s2、s3，每个对象都有自己特有的名字、性别，年龄，学分绩点等成
员信息，这些信息就是对不同学生来进行描述的，如下所示：

public class Student{
// ...public static void main(String[] args) {Student s1 = new Student("Li leilei", "男", 18, 3.8);Student s2 = new Student("Han MeiMei", "女", 19, 4.0);Student s3 = new Student("Jim", "男", 18, 2.6);}
}

假设三个同学是同一个班的，那么他们上课肯定是在同一个教室，那既然在同一个教室，那能否给类中再加一个成员变量，来保存同学上课时的教室呢？答案是不行的。
之前 在Student类中定义的成员变量，每个对象中都会包含一份(称之为实例变量)，因为需要使用这些信息来描述
具体的学生。而现在要表示学生上课的教室，这个教室的属性并不需要每个学生对象中都存储一份，而是需要让所有的学生来共享。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。

3.1 static修饰成员变量

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性：不属于某个具体的对象，是所有对象所共享的。

静态成员特性：

1. 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
2. 既可以通过对象访问，也可以通过类名访问，但一般更推荐使用类名访问
3. 类变量存储在方法区当中
4. 生命周期伴随类的一生(即：随类的加载而创建，随类的卸载而销毁)

public class Student{public String name;public String gender;public int age;public double score;public static String classRoom = "Bit306";
// ...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(Student.classRoom);Student s1 = new Student("Li leilei", "男", 18, 3.8);Student s2 = new Student("Han MeiMei", "女", 19, 4.0);Student s3 = new Student("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(s1.classRoom);System.out.println(s2.classRoom);System.out.println(s3.classRoom);}
}

调试上述代码，然后在监视窗口中可以看到，静态成员变量并没有存储到某个具体的对象中。

3.2 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

Java中，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。静态成员一般是通过
静态方法来访问的。

静态方法特性：

1. 不属于某个具体的对象，是类方法
2. 可以通过对象调用，也可以通过类名.静态方法名(…)方式调用，更推荐使用后者
3. 不能在静态方法中访问任何非静态成员变量

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 this
public 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

4. 静态方法中不能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()

3.3 static成员变量初始化

静态成员变量的初始化分为两种：就地初始化 和 静态代码块初始化。
1. 就地初始化
就地初始化指的是：在定义时直接给出初始值

public class Student{private String name;private String gender;private int age;private double score;private static String classRoom = "Bit306"; // ...
}

2. 静态代码块初始化
下次再说😄

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END

万字长文！！！🫡
写的第十四篇文章，感谢大家的观看！