Java基础 06 类与对象封装构造方法

Posted 2021-02-20 wangluke

第1章 面向对象思想

1.1 面向对象思想概述

概述

Java语言是一种面向对象的程序设计语言，而面向对象思想是一种程序设计思想，我们在面向对象思想的指引下， 使用Java语言去设计、开发计算机程序。这里的对象泛指现实中一切事物，每种事物都具备自己的属性和行为。面向对象思想就是在计算机程序设计过程中，参照现实中事物，将事物的属性特征、行为特征抽象出来，描述成计算机事件的设计思想。它区别于面向过程思想，强调的是通过调用对象的行为来实现功能，而不是自己一步一步的去操作实现。

举例

洗衣服:
面向过程：把衣服脱下来-->找一个盆-->放点洗衣粉-->加点水-->浸泡10分钟-->揉一揉-->清洗衣服-->拧干-->晾起来
面向对象：把衣服脱下来-->打开全自动洗衣机-->扔衣服-->按钮-->晾起
区别：
面向过程：强调步骤。
面向对象：强调对象，这里的对象就是洗衣机。

特点

面向对象思想是一种更符合我们思考习惯的思想，它可以将复杂的事情简单化，并将我们从执行者变成了指挥者。 面向对象的语言中，包含了三大基本特征，即封装、继承和多态。

package cn.itcast.day06.demo01;

import java.util.Arrays;

/*
面向过程：当需要实现一个功能的时候，每一个具体的步骤都要亲力亲为，详细处理每一个细节。
面向对象：当需要实现一个功能的时候，不关心具体的步骤，而是找一个已经具有该功能的人，来帮我做事儿。
 */
public class Demo01PrintArray {
    public static void main(String[] args) {
        int[] array = { 10, 20, 30, 40, 50, 60 };
        // 要求打印格式为：[10, 20, 30, 40, 50]
        // 使用面向过程，每一个步骤细节都要亲力亲为。
        System.out.print("[");
        for (int i = 0; i < array.length; i++) {
            if (i == array.length - 1) { // 如果是最后一个元素
                System.out.println(array[i] + "]");
            } else { // 如果不是最后一个元素
                System.out.print(array[i] + ", ");
            }
        }
        System.out.println("==============");
        // 使用面向对象
        // 找一个JDK给我们提供好的Arrays类，
        // 其中有一个toString方法，直接就能把数组变成想要的格式的字符串
        System.out.println(Arrays.toString(array));
    }
}

1.2 类和对象

环顾周围，你会发现很多对象，比如桌子，椅子，同学，老师等。桌椅属于办公用品，师生都是人类。那么什么是类呢？什么是对象呢？

什么是类

• 类：是一组相关属性和行为的集合。可以看成是一类事物的模板，使用事物的属性特征和行为特征来描述该类事物。
• 现实中，描述一类事物：
  • 属性：就是该事物的状态信息。
  • 行为：就是该事物能够做什么。
• 举例：小猫。
  • 属性：名字、体重、年龄、颜色。
  • 行为：走、跑、叫。

什么是对象

• 对象：是一类事物的具体体现。对象是类的一个实例（对象并不是找个女朋友），必然具备该类事物的属性和行为。
• 现实中，一类事物的一个实例：一只小猫。
• 举例：一只小猫。
  • 属性：tom、5kg、2 years、yellow。
  • 行为：溜墙根走、蹦跶的跑、喵喵叫。

类与对象的关系

类是对一类事物的描述，是抽象的。
对象是一类事物的实例，是具体的。
类是对象的模板，对象是类的实体。

1.3 类的定义

事物与类的对比

现实世界的一类事物：
属性：事物的状态信息。
行为：事物能够做什么。
Java中用class描述事物也是如此：
成员变量：对应事物的属性。
成员方法：对应事物的行为。

类的定义格式

public class ClassName {
//成员变量
//成员方法
}

定义类：就是定义类的成员，包括成员变量和成员方法。
成员变量：和以前定义变量几乎是一样的。只不过位置发生了改变。在类中，方法外。
成员方法：和以前定义方法几乎是一样的。只不过把static去掉，static的作用在面向对象后面课程中再详细讲解。
类的定义格式举例：

/*
定义一个类，用来模拟“学生”事物。其中就有两个组成部分：

属性（是什么）：
    姓名
    年龄
行为（能做什么）：
    吃饭
    睡觉
    学习

对应到Java的类当中：

成员变量（属性）：
    String name; // 姓名
    int age; // 年龄
成员方法（行为）：
    public void eat() {} // 吃饭
    public void sleep() {} // 睡觉
    public void study() {} // 学习

注意事项：
1. 成员变量是直接定义在类当中的，在方法外边。
2. 成员方法不要写static关键字。
 */
public class Student {
    // 成员变量
    String name; // 姓名
    int age; // 姓名
    // 成员方法
    public void eat() {
        System.out.println("吃饭饭！");
    }
    public void sleep() {
        System.out.println("睡觉觉！");
    }
    public void study() {
        System.out.println("学习！");
    }
}

1.4 对象的使用

对象的使用格式

创建对象：

类名 对象名 = new 类名();

使用对象访问类中的成员:

对象名.成员变量；
对象名.成员方法()；

对象的使用格式举例:

package cn.itcast.day06.demo01;

/*
通常情况下，一个类并不能直接使用，需要根据类创建一个对象，才能使用。

1. 导包：也就是指出需要使用的类，在什么位置。
import 包名称.类名称;
import cn.itcast.day06.demo01.Student;
对于和当前类属于同一个包的情况，可以省略导包语句不写。

2. 创建，格式：
类名称 对象名 = new 类名称();
Student stu = new Student();

3. 使用，分为两种情况：
使用成员变量：对象名.成员变量名
使用成员方法：对象名.成员方法名(参数)
（也就是，想用谁，就用对象名点儿谁。）

注意事项：
如果成员变量没有进行赋值，那么将会有一个默认值，规则和数组一样。
 */
public class Demo02Student {
    public static void main(String[] args) {
        // 1. 导包。
        // 我需要使用的Student类，和我自己Demo02Student位于同一个包下，所以省略导包语句不写
        // 2. 创建，格式：
        // 类名称 对象名 = new 类名称();
        // 根据Student类，创建了一个名为stu的对象
        Student stu = new Student();
        // 3. 使用其中的成员变量，格式：
        // 对象名.成员变量名
        System.out.println(stu.name); // null
        System.out.println(stu.age); // 0
        System.out.println("=============");
        // 改变对象当中的成员变量数值内容
        // 将右侧的字符串，赋值交给stu对象当中的name成员变量
        // 定义的成员变量默认是不是 private
        stu.name = "某某某";
        stu.age = 18;
        System.out.println(stu.name); // 某某某
        System.out.println(stu.age); // 18
        System.out.println("=============");
        // 4. 使用对象的成员方法，格式：
        // 对象名.成员方法名()
        stu.eat();
        stu.sleep();
        stu.study();
    }
}

成员变量的默认值

?	数据类型	默认值
基本类型	整数（byte，short，int，long）	0
?	浮点数（float，double）	0.0
?	字符（char）	‘u0000‘
?	布尔（boolean）	false
引用类型	数组，类，接口	null

1.5 类与对象的练习

定义手机类：

public class Phone {
    // 成员变量
    String brand; //品牌
    int price; //价格
    String color; //颜色
    // 成员方法
    //打电话
    public void call(String name) {
        System.out.println("给"+name+"打电话");
    } /
    /发短信
    public void sendMessage() {
        System.out.println("群发短信");
    }
}

定义测试类：

public class Test02Phone {
    public static void main(String[] args) {
        //创建对象
        Phone p = new Phone();
        //输出成员变量值
        System.out.println("品牌："+p.brand);//null
        System.out.println("价格："+p.price);//0
        System.out.println("颜色："+p.color);//null
        System.out.println("‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐");
        //给成员变量赋值
        p.brand = "锤子";
        p.price = 2999;
        p.color = "棕色";
        //再次输出成员变量值
        System.out.println("品牌："+p.brand);//锤子
        System.out.println("价格："+p.price);//2999
        System.out.println("颜色："+p.color);//棕色
        System.out.println("‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐");
        //调用成员方法
        p.call("紫霞");
        p.sendMessage();
    }
}

1.6 对象内存图

一个对象，调用一个方法内存图

通过上图，我们可以理解，在栈内存中运行的方法，遵循"先进后出，后进先出"的原则。变量指向堆内存中的空间，寻找方法信息，去执行该方法。但是，这里依然有问题存在。创建多个对象时，如果每个对象内部都保存一份方法信息，这就非常浪费内存了，因为所有对象的方法信息都是一样的。那么如何解决这个问题呢？请看如下图解。

两个对象，调用同一方法内存图

对象调用方法时，根据对象中方法标记（地址值），去类中寻找方法信息。这样哪怕是多个对象，方法信息只保存一份，节约内存空间。

一个引用，作为参数传递到方法中内存图

使用对象类型作为方法的参数

当一个对象作为参数，传递到方法当中是，实际上传递进去的是对象的地址值。

使用对象类型作为方法的返回值

当使用一个对象类型作为方法的返回值时：返回值其实就是对象的地址值。

1.7 成员变量和局部变量区别

变量根据定义位置的不同，我们给变量起了不同的名字。

• 在类中的位置不同 重点
  成员变量：类中，方法外
  局部变量：方法中或者方法声明上(形式参数)
• 作用范围不一样 重点
  成员变量：类中
  局部变量：方法中
• 初始化值的不同 重点
  成员变量：有默认值
  局部变量：没有默认值。必须先定义，赋值，最后使用
• 在内存中的位置不同 了解
  成员变量：堆内存
  局部变量：栈内存
• 生命周期不同 了解
  成员变量：随着对象的创建而存在，随着对象被垃圾回收而消失
  局部变量：随着方法的调用而存在，随着方法的调用完毕而消失

/*
局部变量和成员变量

1. 定义的位置不一样【重点】
局部变量：在方法的内部
成员变量：在方法的外部，直接写在类当中

2. 作用范围不一样【重点】
局部变量：只有方法当中才可以使用，出了方法就不能再用
成员变量：整个类全都可以通用。

3. 默认值不一样【重点】
局部变量：没有默认值，如果要想使用，必须手动进行赋值
成员变量：如果没有赋值，会有默认值，规则和数组一样

4. 内存的位置不一样（了解）
局部变量：位于栈内存
成员变量：位于堆内存

5. 生命周期不一样（了解）
局部变量：随着方法进栈而诞生，随着方法出栈而消失
成员变量：随着对象创建而诞生，随着对象被垃圾回收而消失
 */
public class Demo01VariableDifference {

    String name; // 成员变量

    public void methodA() {
        int num = 20; // 局部变量
        System.out.println(num);
        System.out.println(name);
    }

    public void methodB(int param) { // 方法的参数就是局部变量
        // 参数在方法调用的时候，必然会被赋值的。
        System.out.println(param);

        int age; // 局部变量
//        System.out.println(age); // 没赋值不能用

//        System.out.println(num); // 错误写法！
        System.out.println(name);
    }

}

第2章 封装

2.1 封装概述

概述

面向对象编程语言是对客观世界的模拟，客观世界里成员变量都是隐藏在对象内部的，外界无法直接操作和修改。封装可以被认为是一个保护屏障，防止该类的代码和数据被其他类随意访问。要访问该类的数据，必须通过指定的方式。适当的封装可以让代码更容易理解与维护，也加强了代码的安全性。

原则

将属性隐藏起来，若需要访问某个属性，提供公共方法对其访问。

封装性在Java当中的体现

1. 方法就是一种封装
2. 关键字private也是一种封装

2.2 方法封装的步骤

/*
封装就是将一些细节信息隐藏起来，对于外界不可见。
 */
public class Demo02Method {

    public static void main(String[] args) {
        int[] array = {5, 15, 25, 20, 100};

        int max = getMax(array);
        System.out.println("最大值：" + max);
    }
    // 给我一个数组，我还给你一个最大值
    public static int getMax(int[] array) {
        int max = array[0];
        for (int i = 1; i < array.length; i++) {
            if (array[i] > max) {
                max = array[i];
            }
        }
        return max;
    }
}

2.3 private 封装

1. 使用 private 关键字来修饰成员变量。
2. 对需要访问的成员变量，提供对应的一对 getXxx 方法 、 setXxx 方法。

private的含义

1. private是一个权限修饰符，代表最小权限。
2. 可以修饰成员变量和成员方法。
3. 被private修饰后的成员变量和成员方法，只在本类中才能访问。

• private的使用格式

private 数据类型 变量名 ；

1. 使用 private 修饰成员变量，代码如下:

public class Student {
    private String name;
    private int age;
}

2. 提供 getXxx 方法 / setXxx 方法，可以访问成员变量，代码如下：

public class Student {
    private String name;
    private int age;
    public void setName(String n) {
        name = n;
    } 
    public String getName() {
        return name;
    } 
    public void setAge(int a) {
        age = a;
    } 
    public int getAge() {
        return age;
    }
}

/*
问题描述：定义Person的年龄时，无法阻止不合理的数值被设置进来。
解决方案：用private关键字将需要保护的成员变量进行修饰。

一旦使用了private进行修饰，那么本类当中仍然可以随意访问。
但是！超出了本类范围之外就不能再直接访问了。

间接访问private成员变量，就是定义一对儿Getter/Setter方法

必须叫setXxx或者是getXxx命名规则。
对于Getter来说，不能有参数，返回值类型和成员变量对应；
对于Setter来说，不能有返回值，参数类型和成员变量对应。
对于基本类型当中的boolean值，Getter方法一定要写成isXxx的形式，而setXxx规则不变。
 */
public class Person {
    String name; // 姓名
    private int age; // 年龄
    public void show() {
        System.out.println("我叫：" + name + "，年龄：" + age);
    }
    // 这个成员方法，专门用于向age设置数据
    public void setAge(int num) {
        if (num < 100 && num >= 9) { // 如果是合理情况
            age = num;
        } else {
            System.out.println("数据不合理！");
        }
    }
    // 这个成员方法，专门私语获取age的数据
    public int getAge() {
        return age;
    }
}

2.4 封装优化1——this关键字

this使用格式

this.成员变量名；

/*
当方法的局部变量和类的成员变量重名的时候，根据“就近原则”，优先使用局部变量。
如果需要访问本类当中的成员变量，需要使用格式：
this.成员变量名
“通过谁调用的方法，谁就是this。”
 */
public class Person {
    String name; // 我自己的名字
    // 参数name是对方的名字
    // 成员变量name是自己的名字
    public void sayHello(String name) {
        System.out.println(name + "，你好。我是" + this.name);
        System.out.println(this); // 调用的方法的对象的地址值。
    }
}

this的含义

this代表所在类的当前对象的引用（地址值），即对象自己的引用。

记住：方法被哪个对象调用，方法中的this就代表那个对象。即谁在调用，this就代表谁。

使用 this 修饰方法中的变量，解决成员变量被隐藏的问题。

2.5 封装优化2——构造方法

当一个对象被创建时候，构造方法用来初始化该对象，给对象的成员变量赋初始值。

小贴士：无论你与否自定义构造方法，所有的类都有构造方法，因为Java自动提供了一个无参数构造方法，一旦自己定义了构造方法，Java自动提供的默认无参数构造方法就会失效。

构造方法的定义格式

修饰符 构造方法名(参数列表){
// 方法体
}

构造方法的写法上，方法名与它所在的类名相同。它没有返回值，所以不需要返回值类型，甚至不需要void。使用构造方法后，代码如下：

/*
构造方法是专门用来创建对象的方法，当我们通过关键字new来创建对象时，其实就是在调用构造方法。
格式：
public 类名称(参数类型 参数名称) {
    方法体
}

注意事项：
1. 构造方法的名称必须和所在的类名称完全一样，就连大小写也要一样
2. 构造方法不要写返回值类型，连void都不写
3. 构造方法不能return一个具体的返回值
4. 如果没有编写任何构造方法，那么编译器将会默认赠送一个构造方法，没有参数、方法体什么事情都不做。
public Student() {}
5. 一旦编写了至少一个构造方法，那么编译器将不再赠送。
6. 构造方法也是可以进行重载的。
重载：方法名称相同，参数列表不同。
 */
public class Student {

    // 成员变量
    private String name;
    private int age;
    // 无参数的构造方法
    public Student() {
        System.out.println("无参构造方法执行啦！");
    }
    // 全参数的构造方法
    public Student(String name, int age) {
        System.out.println("全参构造方法执行啦！");
        this.name = name;
        this.age = age;
    }
    // Getter Setter
    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
    public String getName() {
        return name;
    }
    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }
    public int getAge() {
        return age;
    }
}

注意事项

1. 如果你不提供构造方法，系统会给出无参数构造方法。
2. 如果你提供了构造方法，系统将不再提供无参数构造方法。
3. 构造方法是可以重载的，既可以定义参数，也可以不定义参数。

2.6 标准代码——JavaBean

JavaBean 是 Java语言编写类的一种标准规范。符合 JavaBean 的类，要求类必须是具体的和公共的，并且具有无参数的构造方法，提供用来操作成员变量的 set 和 get 方法。

public class ClassName{
    //成员变量
    //构造方法
    //无参构造方法【必须】
    //有参构造方法【建议】
    //成员方法
    //getXxx()
    //setXxx()
}

编写符合 JavaBean 规范的类，以学生类为例，标准代码如下：

/*
一个标准的类通常要拥有下面四个组成部分：

1. 所有的成员变量都要使用private关键字修饰
2. 为每一个成员变量编写一对儿Getter/Setter方法
3. 编写一个无参数的构造方法
4. 编写一个全参数的构造方法

这样标准的类也叫做Java Bean

code --> generate --> Getter/Setter 可以自动生成 Getter/Setter 代码
code --> generate --> Constructor 可以自动生成构造方法
 */
public class Student {

    private String name; // 姓名
    private int age; // 年龄
    public Student() {
    }
    public Student(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }
    public String getName() {
        return name;
    }
    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
    public int getAge() {
        return age;
    }
    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }
}

测试类，代码如下：

public class TestStudent {
    public static void main(String[] args) {
        //无参构造使用
        Student s= new Student();
        s.setName("柳岩");
        s.setAge(18);
        System.out.println(s.getName()+"‐‐‐"+s.getAge());
        //带参构造使用
        Student s2= new Student("赵丽颖",18);
        System.out.println(s2.getName()+"‐‐‐"+s2.getAge());
    }
}