第六章 类与对象、封装、构造方法

6.1 面向对象思想

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6.1.1 面向对象思想概述

1.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。

2.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-->晾起来

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。

3.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。

6.1.2 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？

1.什么是类

• 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。

2.什么是对象

• 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。

3.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。
  在这里插入图片描述

6.1.3 类的定义

1.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

2.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：

public class Student {
    //成员变量
    String name；//姓名
    int age；//年龄
    //成员方法
    //学习的方法
    publicvoid study() {
        System.out.println("好好学习，天天向上");
    } 
    
    //吃饭的方法
    publicvoid eat() {
        System.out.println("学习饿了要吃饭");
    }
}

6.1.4 对象的使用

1.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:

public class Test01_Student {
    public static void main(String[] args) {
        //创建对象格式：类名 对象名 = new 类名();
        Student s = new Student();
        System.out.println("s:"+s); //cn.itcast.Student@100363
        
        //直接输出成员变量值
        System.out.println("姓名："+s.name); //null
        System.out.println("年龄："+s.age); //0
        System.out.println("‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐");
        
        //给成员变量赋值
        s.name = "赵丽颖";
        s.age = 18;
        
        //再次输出成员变量的值
        System.out.println("姓名："+s.name); //赵丽颖
        System.out.println("年龄："+s.age); //18
        System.out.println("‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐");
        
        //调用成员方法
        s.study(); // "好好学习，天天向上"
        s.eat(); // "学习饿了要吃饭"
    }
}

2.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

6.1.5 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();
    }
}

6.1.6 对象内存图

1.一个对象，调用一个方法内存图

在这里插入图片描述

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p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。

2.两个对象，调用同一方法内存图

在这里插入图片描述

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。

3.一个引用，作为参数传递到方法中内存图

在这里插入图片描述

引用类型作为参数，传递的是地址值。

6.1.7 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。如下图所示：

在这里插入图片描述

• 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，随着对象的消失而消失
  • 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

6.2 封装

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6.2.1 封装概述

1.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。

2.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。

6.2.2 封装的步骤

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。

6.2.3 封装的操作——private关键字

1.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。

2.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;
    }
}

6.2.4 封装优化1——this关键字

我们发现 setXxx 方法中的形参名字并不符合见名知意的规定，那么如果修改与成员变量名一致，是否就见名知意了呢？代码如下：

public class Student {
    private String name;
    private int age;
    public void setName(String name) {
        name = name;
    } 
    
    public void setAge(int age) {
        age = age;
    }
}

经过修改和测试，我们发现新的问题，成员变量赋值失败了。也就是说，在修改了setXxx()的形参变量名后，方法并没有给成员变量赋值！这是由于形参变量名与成员变量名重名，导致成员变量名被隐藏，方法中的变量名，无法访问到成员变量，从而赋值失败。所以，我们只能使用this关键字，来解决这个重名问题。

1.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。

2.this使用格式

this.成员变量名；

使用<kbd> this </kbd>修饰方法中的变量，解决成员变量被隐藏的问题，代码如下：

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

小贴士：方法中只有一个变量名时，默认也是使用 this 修饰，可以省略不写。

6.2.5 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。

1.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：

public class Student {
    private String name;
    private int age;
    
    // 无参数构造方法
    public Student() {}
    
    // 有参数构造方法
    public Student(String name,int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }
}

2.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。

6.2.6 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：

public class Student {
    //成员变量
    private String name;
    private int age;
    
    //构造方法
    public Student() {}
    public Student(String name,int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    } 
    
    //成员方法
    publicvoid setName(String name) {
        this.name = name;
    } 
    
    public String getName() {
        return name;
    } 
    
    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    } 
    
    public int getAge() {
        return 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());
    }
}