Java基础语法（七）——类和对象
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Java基础语法（七）——类和对象
接上篇博客——Java基础语法（六）——数组的定义与使用
本次内容介绍大纲
一、类和对象的初步认识
首先，类和对象是非常抽象的概念。我们要初步认识一下，什么是类？什么是对象？
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。
我们来形象的给大家举几个例子：
相信大家都吃过月饼，我们做月饼的模子就是一个类，而通过这个模子可以做出月饼，那么在这个例子当中，类就是那个模子，而月饼就是那个对象,所以月饼就是一个实体。一个模子可以实例化无数个对象。
又或者说 ，类就相当于 一张房子的图纸， 我们根据这张图纸造出的房子就是 具体的对象，而一张图纸 可以造 多个房子 ，所以 一个类 可以实例化 多个对象。
类的多个实例化对象
而编程语言中的 面向对象，面向过程 这又是什么呢？
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。
面向对象 和 面向过程 的区别
面向过程注重的是过程，在整个过程中所涉及的行为，就是功能。
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。
我们对面向对象和过程举一个形象的例子：
面向过程： 1.把冰箱打开 2. 把大象放入 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。
简而言之
面向对象就是用代码(类)来描述客观世界的事物的一种方式。一个类主要包含一个事物的属性和行为。我们会在后面知识的讲解深入中，逐步了解面向对象的特点。
二、 类和类的实例化
类相当于一个模板，对象是由模板产生的样本。
我们在前面已经知道 通过类 来使用对象 ，那么在 Java 编程中 怎么使用呢？
1.类的定义
首先注意：
一个类 是由 字段和方法 构成的。
类名 要使用 大驼峰的形式 定义
成员变量 又叫做 字段、属性等。
下面我们来实现具体的类的定义：
在类的内部，我们这里 每个变量的前面，都暂时加上了 public 访问限定修饰符，访问修饰限符除了 public ，还有 private、protected，具体情况我们会在后面讲到。
我们在这里，定义了一个 Person 的类，在类的内部 我们 定义了属性 name 、sex 、age ，同时 也定义了 方法。
注意事项
1. 和之前写的方法不同, 此处写的方法不带 static 关键字. 后面我们会详细解释 static 是干啥的.
2. 类中的成员变量在未定义时，默认值为其类型的0值
以上图中类的数据为例
未初始化时，成员变量的值
2.实例化对象
我们知道 通过 类来实例化对象，上图就是 实例化对象的过程。
person 这是 定义的变量名 ，= 右边 我们通过 new 这个关键字 来实例化一个对象。
此时内存中的结构:
当然，一个类 可以创建多个实例化对象：
3.如何使用类中的数据
我们说过，要通过类来访问对象， 那么如何操作这个类中的成员呢？
例如，我们想要给上面我们定义的类 中的数据进行 初始化，并且调用 类中的成员方法。
代码实现：
编译实现效果：
注意点：
1.new 关键字用于创建一个对象的实例。
2.使用 . 来访问对象中的属性和方法。
3.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。
此处我们重点介绍前三个。
1. 字段/属性/成员变量
（1）实例成员变量
在类中, 但是方法外部定义的变量. 这样的变量我们称为 “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).
实例成员变量用于描述一个类中包含哪些数据.
执行结果：
注意事项
1.使用 . 访问对象的字段. “访问” 既包含读, 也包含写.
2.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.
3.实例成员变量都在对象里面进行访问。
默认值规则
1.对于各种数字类型, 默认值为 0.
2.对于 boolean 类型, 默认值为 false.
3.对于引用类型(String, Array, 以及自定制类), 默认值为 null
（2）静态成员变量
类中 还有一种变量 ，叫做 静态成员变量。
我们发现 在 high 变量的前面加上了 static 这个关键字，这就是 high 静态成员变量。
静态成员变量区别于实例成员变量，实例成员变量 是通过对象进行访问的，对象的内存在哪里呢？ 在堆里。而静态成员变量 直接通过类进行访问，它的内存在方法区中。
访问静态成员变量：
在访问 类 中的静态变量时，不需要我们进行 new 对象，因为 静态变量 不依靠对象进行访问。
2. 方法 (method)
（1）实例成员方法
方法用于描述一个对象的行为。
类中方法的建立：
成员方法的调用：
成员方法也是依靠对象进行访问。
执行结果：
（2）静态成员方法
类中 还有一种方法 ，叫做 静态成员方法。
静态方法的定义：
在上图中，drink() 这个方法就是 静态成员方法， 在返回值 的前面加上了一个 static ，其他形式与实例成员变量相同。
静态成员方法的调用：
注意：
类中的 静态成员方法 直接通过类 来访问，不依赖于对象进行访问。
（3）toString方法
在类中，我们定义了很多 成员变量等，当我们先要展示其内容时，需要写一个show（） 方法来进行展示，但是我们在类中有相对应的 toString 方法，将成员变量转换为字符串，从而使用该方法进行打印展示。
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.
IDEA快速生成Object的toString方法快捷键：alt+f12(insert)
toString 方法进行展示 成员变量 的内容：
执行结果：
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.
3. static 关键字
（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.
我们来看这样一串代码：
这串代码执行的结果是什么？
我们来一 一分析:
我们创建了一个 Test Demo 的类 ，在类中有两个变量 ，一个是实例成员变量 a，一个是静态成员变量 count 。
main 方法中的代码在内存中的情况：
首先创建了一个对象 t1,在堆中开辟了一块 0x222的内存空间，a++，a此时为1
count++，count不依赖于对象，它存储于方法区，且只有一份，所以count=1.
然后又创建了一个对象 t2，在堆中开辟了一块 0x111 的内存空间，a++，a 此时为1
count ++， 在原来 count =1 的基础上再加1，所以 count =2.
输出结果：
（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。
我们来看下面的代码：
执行结果：
所以，在静态成员方法里不可以使用非静态的变量。
静态成员方法的调用：
直接通过 类来进行调用，静态成员方法不依赖于对象。所以，无需创建实例对象就可以进行调用。
注意事项1:
静态方法和实例无关, 而是和类相关. 因此这导致了以下情况:
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).
注意事项2：
我们曾经写的方法为了简单, 都统一加上了 static. 但实际上一个方法具体要不要带 static, 都需要是情形而定.
main 方法为 static 方法.’
四、封装
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.
封装的本质就是让类的调用者不必太多的了解类的实现者是如何实现类的, 只要知道如何使用类就行了.
这样就降低了类使用者的学习和使用成本, 从而降低了复杂程度.
什么叫封装？
封装就是用 private 来修饰 属性 和变量。
（1）private实现封装
private 是 访问限制修饰符，意思是私有的。所以使用 private 修饰的变量只能在 类的内部使用，通过 实例对象也不能访问到。如下图所示：
所以 private 就是限定 这个变量只能在类中进行访问。
那么我们还有一个问题，为什么我们一定要使用private 来封装呢？
private/ public 这两个关键字表示 “访问权限控制” .
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.
换句话说, 类的使用者根本不需要知道, 也不需要关注一个类都有哪些 private 的成员. 从而让类调用者以更低的成本来使用类。
我们用代码来进行解释,为什么用private 封装。
如果我们全部用 public
执行结果：
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.
我们用private 进行封装，并提供 public 方法供类的调用者使用
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).
注意点：
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无脑设为 public.
（2）getter and setter 方法
当我们使用 private 来修饰字段的时候, 就无法直接使用这个字段了.
此时如果需要获取或者修改这个 private 属性, 就需要使用 getter / setter 方法.
getter and setter 方法的实现：
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.
getter and setter 的快捷设置
alt+insert 启动
五、构造方法
首先问一个问题 什么是构造方法？
执行之后的结果;
那么 构造方法是有什么用 ？
那么，以前我们在实例化对象时，并没有写这个所谓的构造方法，为什么还能实例化 对象呢？
（1）基本语法
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.
（2）new 执行过程
1.为对象分配内存空间
2.调用对象的构造方法
（3）语法规则
1.方法名称必须与类名称相同
2.构造方法没有返回值类型声明
3.每一个类中一定至少存在一个构造方法（没有明确定义，则系统自动生成一个无参构造）
（4）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.
构造方法支持重载. 规则和普通方法的重载一致.
一个类中，可以支持多个 构造方法。
多个构造方法的使用：
执行结果：
（5） this关键字
在之前的代码中，有些变量 ，我们使用了 this 关键字，在这里我们再来讲一下 this 的作用。
重点：this 代表当前对象的引用,可以借助 this 来访问对象的字段和方法.
this的引入
为什么要引入 this?
来看这样一串代码对比：
所以通过对比我们可以看到 this 的使用好处。
this的用法
类中的this 用法：
this.data
用法：
1.访问当前对象的成员变量
2.不可访问静态的成员变量
2.静态方法的内部是不可以有this.
this.func()
用法：
1.访问当前对象的成员方法
this()
用法：
1.访问当前对象自己的构造函数
2.只能在构造方法内使用
3.只能使用一个this（）
3.只能放在构造方法的第一行
六、认识代码块
什么是代码块？
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：
1.普通代码块
2.构造块
3.静态块
4.同步代码块（后续讲解多线程部分再谈）
今天主要介绍 构造块 与 静态块。
普通块 ，我们都应该了解 ，定义在方法中的代码块.
1.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。
静态代码块的使用：
执行结果：
注意事项:
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。
2.实例代码块
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。
实例代码块的使用：
执行结果：
注意事项: 实例代码块优先于构造函数执行。
3.执行顺序
当静态、实例代码块一起运行时，代码的执行顺序是什么情况？
如下所示：
我们写代码块的顺序是 静态1，实例块，静态2.
执行结果：
所以根据执行的结果，我们得出结论：
1.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。
那么静态块的执行顺序是如何呢？
我么交换静态1，和静态2的顺序。
执行结果：
我们也能根据这个结果得出结论：
静态代码块是根据我们书写代码的顺序进行执行的,按顺序执行。
七、补充
1.匿名对象
匿名只是表示没有名字的对象.
定义：
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.
匿名对象的使用：
这就是通过匿名对象 来调用 方法。
八、练习
1.完成 类Calculator，以及完成其加减乘除运算的功能。
2.实现交换两个变量的值。要求：需要交换实参的值。
练习内容在我的博客 Java——类和对象的使用练习中，希望大家多多练习今天的内容。
九、总结
内容重点总结
一个类可以产生无数的对象，类就是模板，对象就是具体的实例。
类中定义的属性，大概分为几类：类属性，对象属性。其中被static所修饰的数据属性称为类属性, static修饰的
方法称为类方法，特点是不依赖于对象，我们只需要通过类名就可以调用其属性或者方法。
静态代码块优先实例代码块执行，实例代码块优先构造函数执行。
this关键字代表的是当前对象的引用。并不是当前对象。
好了，这次的Java基础语法（七）——类和对象的知识就分享到这里，感谢大家的欣赏与关注！！
谢谢欣赏！！
完！
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