Java类和对象 详解（一）

一、面向对象简述

面向对象是一种现在最为流行的程序设计方法，几乎现在的所有应用都以面向对象为主了，最早的面向对象的概念实际上是由IBM提出的，在70年代的Smaltalk语言之中进行了应用，后来根据面向对象的设计思路，才形成C++，而由C++产生了Java这门面向对象的编程语言。

但是在面向对象设计之前，广泛采用的是面向过程，面向过程只是针对于自己来解决问题。面向过程的操作是以程序的基本功能实现为主，实现之后就完成了，也不考虑修改的可能性，面向对象，更多的是要进行子模块化的设计，每一个模块都需要单独存在，并且可以被重复利用，所以，面向对象的开发更像是一个具备标准的开发模式。

在面向对象定义之中，也规定了一些基本的特征： 

（1）封装：保护内部的操作不被破坏； 

（2）继承：在原本的基础之上继续进行扩充； 

（3）多态：在一个指定的范围之内进行概念的转换。

对于面向对象的开发来讲也分为三个过程：OOA（面向对象分析）、OOD（面向对象设计）、OOP（面向对象编程）。

二、类与对象的基本概念

类与对象时整个面向对象中最基础的组成单元。

类：是抽象的概念集合，表示的是一个共性的产物，类之中定义的是属性和行为（方法）； 
对象：对象是一种个性的表示，表示一个独立的个体，每个对象拥有自己独立的属性，依靠属性来区分不同对象。

可以一句话来总结出类和对象的区别：类是对象的模板，对象是类的实例。类只有通过对象才可以使用，而在开发之中应该先产生类，之后再产生对象。类不能直接使用，对象是可以直接使用的。

三、类与对象的定义和使用

在Java中定义类，使用关键字class完成。语法如下：

class 类名称 {
属性 (变量) ;
行为 (方法) ;
}

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范例：定义一个Person类

class Person {     // 类名称首字母大写
String name ;
int age ;
public void tell() {        // 没有static
System.out.println("姓名：" + name + "，年龄：" + age) ;
}
}

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类定义完成之后，肯定无法直接使用。如果要使用，必须依靠对象，那么由于类属于引用数据类型，所以对象的产生格式（两种格式）如下：

（1）格式一：声明并实例化对象

类名称 对象名称 = new 类名称 () ;

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（2）格式二：先声明对象，然后实例化对象：

类名称 对象名称 = null ;
对象名称 = new 类名称 () ;

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引用数据类型与基本数据类型最大的不同在于：引用数据类型需要内存的分配和使用。所以，关键字new的主要功能就是分配内存空间，也就是说，只要使用引用数据类型，就要使用关键字new来分配内存空间。

当一个实例化对象产生之后，可以按照如下的方式进行类的操作： 
对象.属性：表示调用类之中的属性； 
对象.方法()：表示调用类之中的方法。

范例：使用对象操作类

package com.wz.classandobj;

class Person {
String name ;
int age ;
public void get() {
System.out.println("姓名：" + name + "，年龄：" + age);
}
}

public class TestDemo {
public static void main(String args[]) {
Person per = new Person() ;// 声明并实例化对象
per.name = "张三" ;//操作属性内容
per.age = 30 ;//操作属性内容
per.get() ;//调用类中的get()方法
}
}

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运行结果：

姓名：张三，年龄：30

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以上完成了一个类和对象的操作关系，下面换另外一个操作来观察一下：

package com.wz.classandobj;

class Person {
String name ;
int age ;
public void get() {
System.out.println("姓名：" + name + "，年龄：" + age);
}
}

public class TestDemo {
public static void main(String args[]) {
Person per = null;//声明对象
per = new Person() ;//实例化对象
per.name = "张三" ;//操作属性内容
per.age = 30 ;//操作属性内容
per.get() ;//调用类中的get()方法
}
}

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运行结果：

姓名：张三，年龄：30

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那么，问题来了，以上两种不同的实例化方式有什么区别呢？ 

我们从内存的角度分析。首先，给出两种内存空间的概念： 

（1）堆内存：保存对象的属性内容。堆内存需要用new关键字来分配空间； 

（2）栈内存：保存的是堆内存的地址（在这里为了分析方便，可以简单理解为栈内存保存的是对象的名字）。



任何情况下，只要看见关键字new，都表示要分配新的堆内存空间，一旦堆内存空间分配了，里面就会有类中定义的属性，并且属性内容都是其对应数据类型的默认值。

于是，上面两种对象实例化对象方式内存表示如下： 



两种方式的区别在于①②，第一种声明并实例化的方式实际就是①②组合在一起，而第二种先声明然后实例化是把①和②分步骤来。

另外，如果使用了没有实例化的对象，结果如何？ 

如下：

package com.wz.classandobj;

class Person {
String name ;
int age ;
public void get() {
System.out.println("姓名：" + name + "，年龄：" + age);
}
}

public class TestDemo {
public static void main(String args[]) {
Person per = null;//声明对象
//per = new Person() ;//实例化对象
per.name = "张三" ;//操作属性内容
per.age = 30 ;//操作属性内容
per.get() ;//调用类中的get()方法
}
}

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运行结果：

Exception in thread "main" java.lang.NullPointerException
at com.wz.classandobj.TestDemo.main(TestDemo.java:15)

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此时，程序只声明了Person对象，但并没有实例化Person对象（只有了栈内存，并没有对应的堆内存空间），则程序在编译的时候不会出现任何的错误，但是在执行的时候出现了上面的错误信息。这个错误信息表示的是“NullPointerException（空指向异常）”，这种异常只要是应用数据类型都有可能出现。

四、对象引用传递初步分析

引用传递的精髓：同一块堆内存空间，可以同时被多个栈内存所指向，不同的栈可以修改同一块堆内存的内容。

下面通过若干个程序，以及程序的内存分配图，来进行代码的讲解。

我们来看一个范例：

class Person {
String name ;
int age ;
public void tell() {
System.out.println("姓名：" + name + "，年龄：" + age) ;
}
}
public class TestDemo {
public static void main(String args[]) {
Person per1 = new Person() ;         // 声明并实例化对象
per1.name = "张三" ;
per1.age = 20 ;
Person per2 = per1 ;  // 引用传递
per2.name = "李四" ;
per1.tell() ;
}
}

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对应的内存分配图如下：



再来看另外一个：

class Person {
String name ;
int age ;
public void tell() {
System.out.println("姓名：" + name + "，年龄：" + age) ;
}
}
public class TestDemo {
public static void main(String args[]) {
Person per1 = new Person() ;         // 声明并实例化对象
Person per2 = new Person() ;
per1.name = "张三" ;
per1.age = 20 ;
per2.name = "李四" ;
per2.age = 30 ;
per2 = per1 ;// 引用传递
per2.name = "王五" ;
per1.tell() ;
}
}

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对应的内存分配图如下： 



垃圾：指的是在程序开发之中没有任何对象所指向的一块堆内存空间，这块空间就成为垃圾，所有的垃圾将等待GC（垃圾收集器）不定期的进行回收与空间的释放。