Java中類與對象全面解析(附實例代碼)

更新時間：2025年05月08日 09:03:55 作者：程序員小楠

這篇文章主要介紹了Java中類與對象的相關(guān)資料,重點講解了封裝的概念,通過private關(guān)鍵字和getter/setter方法來保護和操作對象的成員變量,文中通過代碼介紹的非常詳細,需要的朋友可以參考下

面向?qū)ο?/h2>

設(shè)計對象并使用

類: 是共同特征的描述(設(shè)計圖)
對象: 是真實存在的具體實例

Javabean類: 用來描述一類事物的類,在Javabean類里是不寫main方法的

注意: 類名首字母要大寫,見名知意,(駝峰模式)

注意: 在實際開發(fā)中,建議一個文件定義一個class類

代碼:

package com.xiaonan.Demo01;

public class GirlFriend {
   //屬性
   String name;
   int age;
   String gender;

   //行為
   public void eat(){
       System.out.println("在吃飯");
   }

   public void sleep(){
       System.out.println("在睡覺");
   }
}

package com.xiaonan.Demo01;

public class GirlFriendTest {
    public static void main(String[] args) {
        //創(chuàng)建一個女朋友對象
        GirlFriend gf1 = new GirlFriend();

        //賦值
        gf1.age = 18;
        gf1.gender = "女";
        gf1.name = "小琪";

        //輸出
        System.out.println(gf1.age);
        System.out.println(gf1.gender);
        System.out.println(gf1.name);

        //調(diào)用方法
        gf1.eat();
        gf1.sleep();

        System.out.println("--------------------");
        //new第二個對象
        GirlFriend gf2 = new GirlFriend();
        //賦值
        gf2.age = 18;
        gf2.gender = "女";
        gf2.name = "小青";

        //輸出
        System.out.println(gf2.age);
        System.out.println(gf2.gender);
        System.out.println(gf2.name);

        //調(diào)用方法
        gf1.eat();
        gf1.sleep();
    }
}

封裝

是面向?qū)ο笕筇卣?(封裝繼承多態(tài))
對象代表什么,就得封裝對應(yīng)的數(shù)據(jù),并提供數(shù)據(jù)對應(yīng)的行為

案例:

人關(guān)門

這個門是自己關(guān)的,人只是給門一個作用力

private關(guān)鍵字

是一個權(quán)限修飾符
可以修飾成員(成員變量和成員方法)
被private(私有的)修飾的成員只能在本類中才能訪問

例子:

package com.xiaonan.test;

public class Test {
    private int age; // private:私有的

    //set 賦值
    public void setAge(int a){
        if(a>=10 && a<= 50){
            age = a;
        }else{
            System.out.println("非法數(shù)據(jù)");
        }
    }

    //get(獲取)
    public int getAge(){
        return age;
    }
}

針對private修飾的成員變量,如果需要被其他的類使用,要提供相應(yīng)的操作
提供"setXxx(參數(shù))" 方法,用于給成員變量賦值,方法用public修飾
提供"getXxx()" 方法,用于獲取成員變量的值,方法用public(公共的)修飾

就近原則和this關(guān)鍵字

示例代碼:

package com.xiaonan.test01;

public class GirlFriend {

    //成員變量
    private int age;

    public void method() {
        //局部變量 (方法變量)
        int age = 10;
        //System.out.println(age); //就近原則(誰離我近,我就用誰)
        System.out.println(this.age); //this關(guān)鍵字 這里的age是 成員變量的age
    }
}

package com.xiaonan.test01;

public class GirlFriendTest {
    public static void main(String[] args) {
        //創(chuàng)建一個 GirlFriend對象
        //格式: 類名 對象名 = new 類名();
        //例子
        GirlFriend gf1 = new GirlFriend();
        gf1.method();
    }
}

this關(guān)鍵字的作用

區(qū)分成員變量和局部變量

構(gòu)造方法

在Java中，構(gòu)造方法是用于創(chuàng)建對象并初始化對象的特殊方法。構(gòu)造方法具有以下注意事項：

構(gòu)造方法的名稱必須與類名完全相同，且沒有返回類型（包括void），它們不能被顯式地調(diào)用，而是在創(chuàng)建對象時自動調(diào)用。
如果在類中沒有定義任何構(gòu)造方法，Java編譯器會自動生成一個默認的無參構(gòu)造方法。如果在類中定義了構(gòu)造方法，編譯器將不會自動生成默認構(gòu)造方法。
可以定義多個構(gòu)造方法，它們可以具有不同的參數(shù)列表（參數(shù)個數(shù)、類型或順序不同），這被稱為方法的重載（overloading）。
構(gòu)造方法可以有訪問修飾符（如public、private、protected）來控制對構(gòu)造方法的訪問權(quán)限。一般情況下，構(gòu)造方法應(yīng)該使用public修飾符，以便其他類可以實例化對象。
在構(gòu)造方法中可以使用關(guān)鍵字super調(diào)用父類的構(gòu)造方法，以便在創(chuàng)建子類對象時初始化父類的成員變量。
構(gòu)造方法可以使用this關(guān)鍵字調(diào)用同一個類中的其他構(gòu)造方法，以便在構(gòu)造方法之間進行重用。
構(gòu)造方法可以拋出異常，但通常不建議在構(gòu)造方法中拋出受檢異常，而應(yīng)該在構(gòu)造方法中處理異?；蚴褂梅鞘軝z異常。
構(gòu)造方法可以執(zhí)行任意的初始化操作，例如初始化對象的成員變量、調(diào)用其他方法等。

需要注意的是，構(gòu)造方法的主要目的是在創(chuàng)建對象時進行初始化操作，因此應(yīng)該避免在構(gòu)造方法中執(zhí)行過多的邏輯或復(fù)雜的計算。如果需要進行復(fù)雜的初始化操作，可以考慮使用靜態(tài)工廠方法或其他設(shè)計模式來替代構(gòu)造方法。

標準的JavaBean

類名要見名知意
成員變量使用private修飾
提供至少兩個構(gòu)造方法

無參構(gòu)造方法

帶全部參數(shù)的構(gòu)造方法
成員方法

提供每一個成員變量對應(yīng)的setXxx()與getXxx()

如果還有其他的行為也要寫上

快捷鍵

// alt + insert (快速生成JavaBean標準類的構(gòu)造無參與全部參數(shù)的方法和set方法和get方法)

插件

PTG 一秒生成標準的JavaBean

對象內(nèi)存圖

一個對象內(nèi)存圖

當在Java中創(chuàng)建一個對象時，它會在堆內(nèi)存中分配一塊連續(xù)的內(nèi)存空間來存儲對象的數(shù)據(jù)。下面是一個更詳細的Java對象的內(nèi)存圖示例：

Object Header：對象頭是用于存儲對象的元數(shù)據(jù)的部分。它通常包含以下信息：
- 類型指針（Type Pointer）：指向?qū)ο笏鶎俚念惖脑獢?shù)據(jù)。
- 哈希碼（Hash Code）：對象的哈希碼，用于支持對象的哈希表操作。
- 鎖信息（Lock Information）：用于支持對象的同步和并發(fā)操作。
Instance Variables：實例變量，也稱為成員變量或字段，是對象的數(shù)據(jù)部分。它們是在類中定義的變量，用于存儲對象的狀態(tài)和屬性。每個實例變量占用一定的內(nèi)存空間，具體大小取決于變量的類型和對齊要求。

創(chuàng)建對象時，Java虛擬機會執(zhí)行以下步驟：

分配內(nèi)存：Java虛擬機在堆內(nèi)存中分配一塊連續(xù)的內(nèi)存空間來存儲對象的數(shù)據(jù)。
初始化對象頭：Java虛擬機會將對象頭的字段初始化為默認值，如類型指針、哈希碼和鎖信息。
初始化實例變量：Java虛擬機會將實例變量的值初始化為默認值，如數(shù)值類型為0，布爾類型為false，引用類型為null。
執(zhí)行構(gòu)造方法：Java虛擬機會調(diào)用對象的構(gòu)造方法來執(zhí)行進一步的初始化操作，可以在構(gòu)造方法中設(shè)置實例變量的具體值。

注意：上述內(nèi)存圖和步驟是基于Java的傳統(tǒng)對象模型，具體實現(xiàn)可能會因Java虛擬機的不同實現(xiàn)而有所不同。此外，Java還有其他的內(nèi)存區(qū)域，如棧內(nèi)存、方法區(qū)等，用于存儲不同類型的數(shù)據(jù)和執(zhí)行程序的其他操作。

兩個引用指向同一個對象

在Java中，可以通過將兩個引用變量指向同一個對象來實現(xiàn)這種情況。當兩個引用指向同一個對象時，它們實際上引用了相同的內(nèi)存地址，因此它們可以訪問和修改相同的對象數(shù)據(jù)。

下面是一個示例代碼，演示了如何在Java中創(chuàng)建兩個引用指向同一個對象：
```
public class Main {
 public static void main(String[] args) {
     // 創(chuàng)建一個對象
     MyClass obj = new MyClass();

     // 創(chuàng)建兩個引用指向同一個對象
     MyClass ref1 = obj;
     MyClass ref2 = obj;

     // 修改對象的數(shù)據(jù)
     obj.setData("Hello, World!");

     // 通過兩個引用訪問和修改相同的對象數(shù)據(jù)
     System.out.println(ref1.getData());  // 輸出: Hello, World!
     System.out.println(ref2.getData());  // 輸出: Hello, World!
 }
}

class MyClass {
 private String data;

 public void setData(String data) {
     this.data = data;
 }

 public String getData() {
     return data;
 }
}
```
在上面的示例中，ref1和ref2是兩個引用變量，它們都指向obj所引用的同一個MyClass對象。通過這兩個引用變量，我們可以訪問和修改相同的對象數(shù)據(jù)。

需要注意的是，當一個對象沒有任何引用指向它時，它將成為Java中的垃圾對象，并由垃圾收集器回收內(nèi)存。因此，在使用多個引用指向同一個對象時，需要小心確保在不需要引用時及時將其置為null，以便垃圾收集器可以回收不再使用的對象。

基本數(shù)據(jù)類型與引用數(shù)據(jù)類型的區(qū)別
存儲方式：基本數(shù)據(jù)類型的值直接存儲在變量中，而引用數(shù)據(jù)類型的變量存儲的是對象的引用（內(nèi)存地址）。
大小和默認值：基本數(shù)據(jù)類型具有固定的大小和默認值，而引用數(shù)據(jù)類型的大小取決于對象的大小，且默認值為null。
- 基本數(shù)據(jù)類型的大小是固定的，不受具體平臺的影響。例如，int類型始終占用4個字節(jié)。
- 引用數(shù)據(jù)類型的大小取決于所引用對象的大小。例如，一個引用變量可能指向一個很小的對象或一個很大的對象。
- 基本數(shù)據(jù)類型的默認值是根據(jù)其類型確定的。例如，int類型的默認值為0，boolean類型的默認值為false。
- 引用數(shù)據(jù)類型的默認值為null，表示該引用變量當前未指向任何對象。
傳遞方式：基本數(shù)據(jù)類型在方法參數(shù)傳遞時是按值傳遞的，而引用數(shù)據(jù)類型在方法參數(shù)傳遞時是按引用傳遞的。
- 當將基本數(shù)據(jù)類型作為方法參數(shù)傳遞時，傳遞的是實際的值的副本。在方法內(nèi)部對參數(shù)進行修改不會影響原始值。
- 當將引用數(shù)據(jù)類型作為方法參數(shù)傳遞時，傳遞的是引用的副本。在方法內(nèi)部對參數(shù)進行修改會影響原始對象。
內(nèi)存管理：基本數(shù)據(jù)類型的變量直接存儲數(shù)據(jù)值，內(nèi)存管理由編譯器或解釋器處理；而引用數(shù)據(jù)類型的變量存儲對象的引用，對象的創(chuàng)建和銷毀由開發(fā)人員手動管理或由垃圾回收器自動處理。
- 基本數(shù)據(jù)類型的變量在棧上分配內(nèi)存，其生命周期由程序控制。
- 引用數(shù)據(jù)類型的對象在堆上分配內(nèi)存，其生命周期由開發(fā)人員手動管理或由Java的垃圾回收器自動處理。
需要注意的是，Java中的基本數(shù)據(jù)類型包括boolean、byte、short、int、long、float、double和char，而其他所有的類型都屬于引用數(shù)據(jù)類型，包括類、接口、數(shù)組和枚舉等。

this關(guān)鍵字的內(nèi)存原理

作用: 用于區(qū)分局部變量和成員變量

this的本質(zhì): 所在方法調(diào)用者的地址值

在Java中，this關(guān)鍵字表示當前對象的引用。它可以在實例方法和構(gòu)造方法中使用，用于引用當前正在執(zhí)行方法的對象。

this關(guān)鍵字的內(nèi)存原理如下：
當創(chuàng)建一個對象時，Java虛擬機會在堆上為該對象分配內(nèi)存空間，并將對象的實例變量存儲在該內(nèi)存空間中。
當調(diào)用對象的實例方法時，Java虛擬機會將當前對象的引用作為隱藏參數(shù)傳遞給方法。這個隱藏參數(shù)就是this關(guān)鍵字所表示的當前對象的引用。
在方法內(nèi)部，可以使用this關(guān)鍵字來訪問當前對象的實例變量和實例方法。通過this關(guān)鍵字，可以明確地指定當前對象的成員，避免與局部變量或參數(shù)發(fā)生命名沖突。
當方法執(zhí)行完畢后，this關(guān)鍵字的作用也就結(jié)束了。它不會占用額外的內(nèi)存空間，而是在方法調(diào)用結(jié)束后被釋放。

需要注意的是，每個實例方法都有一個隱含的this參數(shù)，但它并不會顯式地出現(xiàn)在方法的參數(shù)列表中。編譯器會自動將this參數(shù)添加到方法的參數(shù)列表中，以便在方法內(nèi)部使用。

總結(jié)起來，this關(guān)鍵字在Java中用于引用當前對象，它并不占用額外的內(nèi)存空間，而是作為方法的隱含參數(shù)傳遞給實例方法。通過this關(guān)鍵字，可以訪問當前對象的實例變量和實例方法。

成員變量和局部變量的區(qū)別

在Java中，成員變量（也稱為實例變量）和局部變量是兩種不同類型的變量，它們有以下區(qū)別：

作用域：成員變量定義在類中，可以在整個類中的各個方法中訪問。而局部變量定義在方法、代碼塊或構(gòu)造函數(shù)中，僅在其所在的作用域內(nèi)有效。
生命周期：成員變量的生命周期與對象的生命周期相同，當對象創(chuàng)建時被初始化，直到對象被銷毀。而局部變量的生命周期僅限于其所在的作用域，在離開作用域后，局部變量將被銷毀。
默認值：成員變量會被賦予默認值，例如，整數(shù)類型的成員變量默認值為0，布爾類型的成員變量默認值為false。而局部變量沒有默認值，必須在使用之前顯式初始化。
訪問修飾符：成員變量可以使用不同的訪問修飾符（如public、private、protected）進行訪問控制，以控制其可見性。而局部變量不能使用訪問修飾符，它們的可見性僅限于其所在的作用域內(nèi)。
內(nèi)存分配：成員變量在對象創(chuàng)建時分配內(nèi)存空間，每個對象都有一份成員變量的拷貝。而局部變量在方法調(diào)用或代碼塊執(zhí)行時分配內(nèi)存空間，每次調(diào)用或執(zhí)行都會創(chuàng)建一個新的局部變量。

需要注意的是，成員變量和局部變量可以同名，但在同一作用域內(nèi)，局部變量會覆蓋同名的成員變量。如果需要訪問成員變量，可以使用關(guān)鍵字"this"來引用當前對象的成員變量。