JavaSE----类和对象（中）

 5. 对象的构造及初始化

5.1 如何初始化对象

通过前面知识点的学习知道，在Java方法内部定义一个局部变量时，必须要初始化，否则会编译失败。

public static void main(String[] args) {int a;System.out.println(a);
}// Error:(26, 28) java: 可能尚未初始化变量a

要让上述代码通过编译，非常简单，只需在正式使用a之前，给a设置一个初始值即可。

但在对象中，要给对象初始值的时候，需要以下操作： 

public class Date {public int year;public int month;public int day;public void setDay(int year, int month, int day){this.year = year;this.month = month;this.day = day;}public void printDate(){System.out.println(this.year + "/" + this.month + "/" + this.day);}
}
public static void main(String[] args) {Date d = new Date();d.printDate();d.setDate(2021,6,9);d.printDate();
}// 代码可以正常通过编译

需要调用之前写的SetDate方法才可以将具体的日期设置到对象中。通过上述例子发现两个问题： 1. 每次对象创建好后调用SetDate方法设置具体日期，比较麻烦，那对象该如何初始化？

2. 局部变量必须要初始化才能使用，为什么类里面的成员变量没有给值依然可以使用？

这是因为你new一个对象，给对象分配空间后，系统在类里面自动生成了一个看不见的构造方法，这个构造方法把成员变量都初始化了。那什么是new，什么是构造方法，构造方法又用来干嘛，下文都有讲。 

 

 5.2 构造方法

5.2.1 概念

构造方法(也称为构造器)是一个特殊的成员方法。

名字必须与类名相同，在new一个对象，也就是创建对象时，由编译器自动调用，并且在整个对象的生命周期内只调用一次。

public class Date {public int year;public int month;public int day;// 构造方法：// 名字与类名相同，没有返回值类型，设置为void也不行// 一般情况下使用public修饰// 在创建对象时由编译器自动调用，并且在对象的生命周期内只调用一次public Date(int year, int month, int day){this.year = year;this.month = month;this.day = day;System.out.println("Date(int,int,int)方法被调用了");}public void printDate(){System.out.println(year + "-" + month + "-" + day);}public static void main(String[] args) {// 此处创建了一个Date类型的对象，并没有显式调用构造方法Date d = new Date(2021,6,9);   // 输出Date(int,int,int)方法被调用了d.printDate();    // 2021-6-9}
}

注意：构造方法的作用就是对对象中的成员进行初始化，并不负责给对象开辟空间。

5.2.2 特性

1. 名字必须与类名相同

2. 没有返回值类型，设置为void也不行

3. 创建对象时由编译器自动调用，并且在对象的生命周期内只调用一次(相当于人的出生，每个人只能出生一次)

4. 构造方法可以重载(用户根据自己的需求提供不同参数的构造方法)

public class Date {public int year;public int month;public int day;// 无参构造方法public Date(){this.year = 1900;this.month = 1;this.day = 1;}
// 带有三个参数的构造方法public Date(int year, int month, int day) {this.year = year;this.month = month;this.day = day;}public void printDate(){System.out.println(year + "-" + month + "-" + day);}public static void main(String[] args) {Date d = new Date();d.printDate();}
}

上述两个构造方法：名字相同，参数列表不同，因此构成了方法重载。  

这里有个快速生成构造方法的功能：

5. 如果用户没有显式定义，编译器会生成一份默认的构造方法，生成的默认构造方法一定是无参的。

 

这个无参的构造方法会把成员变量都初始化掉，把所有成员变量赋予初始值，当你通过成员方法打印成员变量时，这些变量都是初始值。 

但这种情况有个例外，当你提供了一个构造函数，系统就不会给你生成一份默认的构造函数  

 6. 构造方法中，可以通过this调用其他构造方法来简化代码

public class Date {public int year;public int month;public int day;// 无参构造方法--内部给各个成员赋值初始值，该部分功能与三个参数的构造方法重复// 此处可以在无参构造方法中通过this调用带有三个参数的构造方法// 但是this(1900,1,1);必须是构造方法中第一条语句public Date(){//System.out.println(year);   注释取消掉，编译会失败this(1900, 1, 1);//this.year = 1900;//this.month = 1;//this.day = 1;}// 带有三个参数的构造方法public Date(int year, int month, int day) {this.year = year;this.month = month;this.day = day;}
}

注意：

this(...)必须是构造方法中第一条语句 

5.3 默认初始化 

 在上文中提出的第二个问题：为什么局部变量在使用时必须要初始化，而成员变量可以不用呢？

 
public Date(){this(1900,1,1);
}public Date(int year, int month, int day) {this();
}/*
无参构造器调用三个参数的构造器，而三个参数构造器有调用无参的构造器，形成构造器的递归调用
编译报错：Error:(19, 12) java: 递归构造器调用
*/
public class Date {public int year;public int month;public int day;public Date(int year, int month, int day) {// 成员变量在定义时，并没有给初始值, 为什么就可以使用呢？System.out.println(this.year);System.out.println(this.month);System.out.println(this.day);}public static void main(String[] args) {// 此处a没有初始化，编译时报错：// Error:(24, 28) java: 可能尚未初始化变量a// int a;// System.out.println(a);Date d = new Date(2021,6,9);}
}

 要搞清楚这个过程，就需要知道new关键字背后所发生的一些事情：

Date d = new Date(2021,6,9);

 在程序层面只是简单的一条语句，在JVM层面需要做好多事情，下面简单介绍下：

1. 检测对象对应的类是否加载了，如果没有加载则加载

2. 为对象分配内存空间

3. 处理并发安全问题 比如：多个线程同时申请对象，JVM要保证给对象分配的空间不冲突

 4. 初始化所分配的空间

即：对象空间被申请好之后，对象中包含的成员已经设置好了初始值，比如：

 5. 设置对象头信息(对象内存模型会介绍)

6. 调用构造方法，给对象中各个成员赋值

 5.4 就地初始化

在声明成员变量时，就直接给出了初始值。

public class Date {public int year = 1900;public int month = 1;public int day = 1;public Date(){}public Date(int year, int month, int day) {}public static void main(String[] args) {Date d1 = new Date(2021,6,9);//修改了就地初始化的值，d1成员变量的年月日分别是2021，6,9Date d2 = new Date();//d2成员变量的值就是就地初始化的值}
}

注意：代码编译完成后，编译器会将所有给成员初始化的这些语句添加到各个构造函数中

 6. 封装

6.1 封装的概念

面向对象程序三大特性：封装、继承、多态。

而类和对象阶段，主要研究的就是封装特性。

何为封装呢？简单来说就是套壳屏蔽细节。

比如：对于电脑这样一个复杂的设备，提供给用户的就只是：开关机、通过键盘输入，显示器，USB插孔等，让用 户来和计算机进行交互，完成日常事务。

但实际上：电脑真正工作的却是CPU、显卡、内存等一些硬件元件。

对于计算机使用者而言，不用关心内部核心部件。

比如主板上线路是如何布局的，CPU内部是如何设计的等。

用户只需要知道，怎么开机、怎么通过键盘和鼠标与计算机进行交互即可。

因此计算机厂商在出厂时，在外部套上壳子，将内部实现细节隐藏起来，仅仅对外提供开关机、鼠标以及键盘插孔等，让用户可以与计算机进行交互即可。

封装：将数据和操作数据的方法进行有机结合，隐藏对象的属性和实现细节，仅对外公开接口来和对象进行交互

封装从语法上说就是被private修饰的成员变量或者成员方法，，，只能在当前类当中使用

6.2 访问限定符

Java中主要通过类和访问权限来实现封装：

类可以将数据以及封装数据的方法结合在一起，更符合人类对事物的认知。

而访问权限用来控制方法或者字段能否直接在类外使用。Java中提供了四种访问限定符：

比如：

public：可以理解为一个人的外貌特征，谁都可以看得到

default: 对于自己家族中(同一个包中)不是什么秘密，对于其他人来说就是隐私了

private：只有自己知道，其他人都不知道  

public class Computer {private String cpu;          // cpuprivate String memory;       // 内存public String screen;        // 屏幕String brand;                // 品牌---->default属性public Computer(String brand, String cpu, String memory, String screen) {this.brand = brand;this.cpu = cpu;this.memory = memory;
this.screen = screen;}public void Boot(){System.out.println("开机~~~");}public void PowerOff(){System.out.println("关机~~~");}public void SurfInternet(){System.out.println("上网~~~");}
}public class TestComputer {public static void main(String[] args) {Computer p = new Computer("HW", "i7", "8G", "13*14");System.out.println(p.brand);     // default属性：只能被本包中类访问System.out.println(p.screen);    // public属性： 可以任何其他类访问// System.out.println(p.cpu);       // private属性：只能在Computer类中访问，不能被其他类访问}
}

 注意：一般情况下成员变量设置为private，成员方法设置为public。

 

6.3 封装扩展之包

6.3.1 包的概念

在面向对象体系中，提出了一个软件包的概念，即：为了更好的管理类，把多个类收集在一起成为一组，称为软件包。

有点类似于目录。比如：为了更好的管理电脑中的歌曲，一种好的方式就是将相同属性的歌曲放在相同文件 下，也可以对某个文件夹下的音乐进行更详细的分类。 

在Java中也引入了包，包是对类、接口等的封装机制的体现，是一种对类或者接口等的很好的组织方式。

比如：一 个包中的类不想被其他包中的类使用。包还有一个重要的作用：在同一个工程中允许存在相同名称的类，只要处在不同的包中即可。

6.3.2 导入包中的类

Java 中已经提供了很多现成的类供我们使用. 例如Date类：可以使用 java.util.Date 导入 java.util 这个包中的 Date 类

public class Test {public static void main(String[] args) {java.util.Date date = new java.util.Date();// 得到一个毫秒级别的时间戳System.out.println(date.getTime());}
}

但是这种写法比较麻烦一些, 可以使用import语句导入包.

import java.util.Date;
public class Test {public static void main(String[] args) {Date date = new Date();// 得到一个毫秒级别的时间戳System.out.println(date.getTime());}
}

如果需要使用 java.util 中的其他类, 可以使用 import java.util.*  

import java.util.*;
public class Test {public static void main(String[] args) {Date date = new Date();// 得到一个毫秒级别的时间戳System.out.println(date.getTime());}
}

但是我们更建议显式的指定要导入的类名. 否则还是容易出现冲突的情况.

import java.util.*;
import java.sql.*;
public class Test {public static void main(String[] args) {// util 和 sql 中都存在一个 Date 这样的类, 此时就会出现歧义, 编译出错Date date = new Date();System.out.println(date.getTime());}
}// 编译出错
Error:(5, 9) java: 对Date的引用不明确java.sql 中的类 java.sql.Date 和 java.util 中的类 java.util.Date 都匹配

在这种情况下需要使用完整的类名  

import java.util.*;
import java.sql.*;
public class Test {public static void main(String[] args) {java.util.Date date = new java.util.Date();System.out.println(date.getTime());}
}

可以使用import static导入包中静态的方法和字段。  

import static java.lang.Math.*;
public class Test {public static void main(String[] args) {double x = 30;double y = 40;// 静态导入的方式写起来更方便一些.// double result = Math.sqrt(Math.pow(x, 2) + Math.pow(y, 2));double result = sqrt(pow(x, 2) + pow(y, 2));System.out.println(result);}
}

注意事项:

import 和 C++ 的 #include 差别很大

.C++ 必须 #include 来引入其他文件内容, 但是 Java 不需要

 import 只是为了写代码的时候更方便

import 更类似于 C++ 的 namespace 和 using

6.3.3 自定义包

基本规则：

在文件的最上方加上一个 package 语句指定该代码在哪个包中

包名需要尽量指定成唯一的名字, 通常会用公司的域名的颠倒形式(例如 com.bit.demo1)

包名要和代码路径相匹配：例如创建 com.bit.demo1 的包, 那么会存在一个对应的路径 com/bit/demo1 来存储 代码.

如果一个类没有 package 语句, 则该类被放到一个默认包中.

 操作步骤  

1. 在 IDEA 中先新建一个包: 右键 src -> 新建 -> 包

 2. 在弹出的对话框中输入包名, 例如 com.bit.demo1

3. 在包中创建类, 右键包名 -> 新建 -> 类, 然后输入类名即可. 

 4. 此时可以看到我们的磁盘上的目录结构已经被 IDEA 自动创建出来了

 5. 同时我们也看到了, 在新创建的 Test.java 文件的最上方, 就出现了一个 package 语句

6.3.4 包的访问权限控制举例

Computer类位于com.bit.demo1包中，TestComputer位置com.bit.demo2包中： 

package com.bit.demo1;public class Computer {private String cpu;          // cpuprivate String memory;       // 内存public String screen;       // 屏幕String brand;                // 品牌public Computer(String brand, String cpu, String memory, String screen) {this.brand = brand;this.cpu = cpu;this.memory = memory;this.screen = screen;}public void Boot(){System.out.println("开机~~~");}public void PowerOff(){System.out.println("关机~~~");}public void SurfInternet(){System.out.println("上网~~~");}
}///
package com.bite.demo2;import com.bite.demo1.Computer;public class TestComputer {public static void main(String[] args) {Computer p = new Computer("HW", "i7", "8G", "13*14");System.out.println(p.screen);// System.out.println(p.cpu);   // 报错：cup是私有的，不允许被其他类访问// System.out.println(p.brand); // 报错：brand是default，不允许被其他包中的类访问}
}// 注意：如果去掉Computer类之前的public修饰符，代码也会编译失败

 6.3.5 常见的包

1. java.lang:系统常用基础类(String、Object),此包从JDK1.1后自动导入。

2. java.lang.reflect:java 反射编程包;

3. java.net:进行网络编程开发包。

4. java.sql:进行数据库开发的支持包。

5. java.util:是java提供的工具程序包。(集合类等) 非常重要

6. java.io:I/O编程开发包。