【从零开始java学习|第十篇】面向对象

目录

一、面向对象介绍

二、类和对象

1. 类（Class）：对象的模板

2. 对象（Object）：类的实例

三、封装

1. 封装的概念

2. 封装的优势

四、就近原则和 this 关键字

1. 就近原则

2. this 关键字

五、构造方法

1. 构造方法的作用

2. 构造方法的特点

3. 默认构造方法

六、标准的 JavaBean 类

七、对象内存图（三种情况）

1. 单个对象的内存图

2. 两个对象的内存图

3. 两个引用指向同一对象

八、基本数据类型和引用数据类型（面向对象视角）

九、this 的内存原理

十、成员变量和局部变量

总结

一、面向对象介绍

面向对象编程（OOP）是一种以 "对象" 为核心的编程思想，它将现实世界中的事物抽象为程序中的 "对象"，通过对象之间的交互完成功能。

与面向过程的区别：

  • 面向过程：关注 "步骤"，如 "先做什么，再做什么"（例：按步骤实现登录功能）
  • 面向对象：关注 "对象"，如 "用户对象"" 登录界面对象 "，通过对象协作完成功能

面向对象三大特征：

  • 封装：隐藏对象内部细节，只暴露必要接口
  • 继承：实现类之间的代码复用
  • 多态：同一行为的不同表现形式

优势：代码更易维护、扩展，更符合人类对现实世界的认知。

二、类和对象

1. 类（Class）：对象的模板

类是对同一类事物的抽象描述，包含这类事物的属性（数据）和方法（行为）。

// 类的定义：描述"学生"这类事物
public class Student {// 属性（成员变量）：学生的特征String name;int age;// 方法：学生的行为public void study() {System.out.println(name + "正在学习");}
}

2. 对象（Object）：类的实例

对象是类的具体 "实例"，是真实存在的个体。通过new关键字创建对象。

public class Test {public static void main(String[] args) {// 创建对象：类名 对象名 = new 类名();Student stu1 = new Student();// 给对象的属性赋值stu1.name = "张三";stu1.age = 18;// 调用对象的方法stu1.study(); // 输出：张三正在学习// 再创建一个对象（另一个实例）Student stu2 = new Student();stu2.name = "李四";stu2.study(); // 输出：李四正在学习}
}

类与对象的关系：类是模板，对象是根据模板创建的具体实例（如 "汽车图纸" 与 "具体的汽车"）。

三、封装

封装是面向对象的三大特征之一，此外还有继承和多态。封装的作用是在拿到一个需求之后，告诉我们如何正确的设计对象的属性和方法。

1. 封装的概念

封装是指隐藏对象的内部细节（如属性值），只通过公共方法对外提供访问和修改的接口。

实现方式：

  • 用private修饰属性（私有属性，仅本类可见）
  • 提供public的getter（获取属性值）和setter（修改属性值）方法
public class Person {// 私有属性：外部不能直接访问private String name;private int age;// getter：获取namepublic String getName() {return name;}// setter：修改namepublic void setName(String n) {name = n; // 可在此处添加验证逻辑}// getter：获取agepublic int getAge() {return age;}// setter：修改age，添加合法性验证public void setAge(int a) {if (a > 0 && a < 150) { // 年龄必须在合理范围age = a;} else {System.out.println("年龄不合法");}}
}

2. 封装的优势

  • 保护数据安全（如限制年龄范围）
  • 隐藏实现细节（外部无需知道属性如何存储）
  • 便于修改内部实现（不影响外部调用）

3. private关键字

  • 是一个权限修饰符
  • 可以修饰成员(成员变量和成员方法
  • 被private修饰的成员只能在本类中才能访问

示例：

四、就近原则和 this 关键字

1.局部变量与成员变量

(1). 成员变量（Member Variable）

  • 定义位置：直接在类体中声明，但在任何方法、构造器或代码块之外。

  • 生命周期：随着对象的创建而创建，随着对象的销毁而销毁。

  • 存储位置：存在于堆内存的对象内部。

  • 作用域：整个类内部都可见（受访问修饰符限制）。

  • 默认值：系统会自动赋予默认值（如 int 默认为 0，引用类型默认为 null）。

  • 示例

    public class Dog {String name = "旺财"; // 成员变量
}

(2). 局部变量（Local Variable）

  • 定义位置：在方法、构造器、代码块或方法的参数列表中声明。

  • 生命周期：从声明处开始，到所在代码块执行结束时销毁。

  • 存储位置：存在于栈内存中。

  • 作用域：仅在声明它的代码块（方法、循环、条件语句等）内部可见。

  • 默认值：没有默认值，必须显式初始化后才能使用。

  • 示例

    public void bark() {String name = "小白"; // 局部变量
}
特性成员变量局部变量
定义位置类中方法外方法、构造器或代码块内
生命周期与对象相同与方法/代码块相同
存储位置堆内存栈内存
作用域整个类（受访问控制修饰符限制）声明它的代码块内
默认值有（系统自动赋值）无（必须手动初始化）
命名冲突处理被局部变量覆盖（就近原则）优先使用局部变量

2. 就近原则

当方法中出现局部变量与成员变量同名时，优先使用局部变量（离引用位置更近）。

因为当局部变量与成员变量同名时，在局部变量的作用域内，局部变量会“遮蔽”成员变量。若需访问被遮蔽的成员变量，需使用 this 关键字。

public class Dog {String name = "旺财"; // 成员变量public void bark() {String name = "小白"; // 局部变量System.out.println(name + "在叫"); // 输出：小白在叫（就近使用局部变量）}
}

3. this 关键字

this代表当前对象的引用，用于：

  • 区分同名的局部变量和成员变量
  • 调用本类的其他方法或构造方法
public class Cat {String name; // 成员变量// 用this区分局部变量和成员变量public void setName(String name) {this.name = name; // this.name指成员变量，name指局部变量}public void eat() {System.out.println(this.name + "在吃"); // this可省略（无同名局部变量时）}
}

五、构造方法

1. 构造方法的作用

初始化对象（给对象的属性赋初始值），在创建对象时自动调用。

2. 构造方法的特点

  • 方法名与类名完全相同
  • 没有返回值类型（连void都不能写）
  • 不能被static、final等修饰
public class Book {String title;double price;// 无参构造方法public Book() {System.out.println("创建了一本书");}// 带参构造方法：初始化时直接赋值public Book(String t, double p) {title = t;price = p;}
}// 调用构造方法
public class Test {public static void main(String[] args) {Book b1 = new Book(); // 调用无参构造Book b2 = new Book("Java编程", 59.9); // 调用带参构造}
}

3. 默认构造方法

  • 如果类中没有定义任何构造方法，编译器会自动生成一个无参构造方法
  • 如果手动定义了构造方法，默认无参构造会失效（如需使用需手动添加）

六、标准的 JavaBean 类

JavaBean 是一种规范的类，用于封装数据，遵循以下规则：

  1. 成员变量私有（private）
  2. 提供无参构造方法
  3. 提供getter和setter方法
  4. 可根据需要重写toString()（方便打印对象信息）
public class User {// 1. 私有成员变量private String username;private String password;private int age;// 2. 无参构造public User() {}// 3. 带参构造（可选）public User(String username, String password, int age) {this.username = username;this.password = password;this.age = age;}// 4. getter和setterpublic String getUsername() {return username;}public void setUsername(String username) {this.username = username;}public String getPassword() {return password;}public void setPassword(String password) {this.password = password;}public int getAge() {return age;}public void setAge(int age) {this.age = age;}// 5. 重写toString()（可选）@Overridepublic String toString() {return "User{username='" + username + "', age=" + age + "}";}
}

七、对象内存图（三种情况）

1. 单个对象的内存图

栈内存                 堆内存
+----------+          +----------------+
| 引用变量 |          | 对象（User）   |
| u ------+----------> username: null |
+----------+          | password: null|| age: 0        |+----------------+
  • 引用变量（u）存于栈中，指向堆中的对象
  • 对象的属性在堆中，有默认值（引用类型为null，基本类型为对应默认值）

2. 两个对象的内存图

栈内存                 堆内存
+----------+          +----------------+
| u1 ------+----------> username: "张三"|
+----------+          | age: 18        |
| u2 ------+----------+----------------+
+----------+          | username: "李四"|| age: 20        |+----------------+
  • 两个引用变量指向堆中不同对象，属性各自独立

3. 两个引用指向同一对象

栈内存                 堆内存
+----------+          +----------------+
| u1 ------+----------> username: "张三"|
+----------+          | age: 18        |
| u2 ------+----------+----------------+
+----------+
  • u1和u2指向同一对象，修改u1的属性会影响u2

八、基本数据类型和引用数据类型（面向对象视角）

类型存储方式在对象中的表现
基本数据类型栈中直接存值对象的属性值直接存在堆中
引用数据类型栈中存地址，堆中存值对象的属性存地址，指向另一对象
public class Person {int age; // 基本类型：值直接存在Person对象中String name; // 引用类型：存地址，指向堆中的字符串对象
}

九、this 的内存原理

this是当前对象的引用，本质上是方法的一个隐藏参数，在创建对象时自动绑定到该对象。

public class Car {String color;public void setColor(String color) {this.color = color; // this指向调用该方法的对象}
}// 调用时
Car c = new Car();
c.setColor("红色"); // 实际执行：setColor(c, "红色")，this就是c

内存中：this与对象的引用变量（如c）存储相同的地址，指向堆中的同一个对象。

十、成员变量和局部变量

区别成员变量局部变量
定义位置类中，方法外方法内、方法参数、代码块中
作用域整个类仅在定义的方法 / 代码块中
默认值有默认值（如 int 为 0，对象为 null）无默认值，必须初始化后使用
内存位置堆内存（对象中）栈内存（方法栈帧中）
生命周期随对象创建而存在，随对象销毁而消失随方法调用而存在，随方法结束而消失
public class VariableDemo {int memberVar = 10; // 成员变量public void method() {int localVar = 20; // 局部变量System.out.println(memberVar + localVar);}
}

总结

面向对象编程是 Java 的核心思想，其核心是类和对象：类是模板，对象是实例。通过封装保护数据，利用构造方法初始化对象，遵循JavaBean 规范实现标准化封装。

理解this关键字、成员与局部变量的区别、数据类型的存储差异，以及对象在内存中的表现，是掌握面向对象编程的基础。这些概念为后续学习继承和多态奠定了重要基础。

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