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【六. Java面向对象编程入门指南】

ops 2025/7/15 17:59:41

6. java面向对象基础

6.1 设计对象并使用

6.1.1 类与对象的本质理解

类的本质：类是对现实事物的模板化抽象。好比 “图纸”
对象的本质：对象是类的具体实例。好比根据图纸造出的 “真实汽车”

6.1.2 类的定义细节

成员变量的默认值规则

数据类型	默认值	示例（未赋值时）
整数类型（如 int）	0	int age; → 0
浮点类型（如 double）	0.0	double price; → 0.0
字符类型（char）	‘\u0000’（空字符）	char gender; → 空字符
布尔类型（boolean）	false	boolean isStudent; → false
引用类型（如 String）	null	String name; → null

成员方法的注意事项：
- 无需static修饰：因为成员方法属于对象层面的行为，依赖具体对象调用
- 可直接访问成员变量：成员方法内部可直接使用成员变量名，无需 “对象名.” 前缀（本质是通过this隐式调用）

6.1.3 对象的创建与使用深度解析

创建对象的底层逻辑：
- 分配堆内存：new 类名()会在堆内存中开辟一块空间，存储对象的属性值和方法引用
- 初始化属性：成员变量按默认值初始化（如int为 0，String为null）
- 返回对象地址：将堆内存地址赋值给栈中的引用变量（如Phone p = ...中的p）
访问成员的底层逻辑
- 访问属性：对象名.属性名 → 通过引用变量找到堆内存中的对象，直接操作属性值例子： p.brand = "小米" → 找到p指向的对象，修改其brand属性为 “小米”
- 调用方法：对象名.方法名() → 通过引用变量找到对象，根据方法引用找到方法区中的代码执行例子：p.call() → 执行方法区中Phone类的call()方法逻辑
例子：

      public class Car {  // 成员变量（属性）  String color;   // 颜色，默认null  int speed;      // 速度，默认0  boolean isStart; // 是否启动，默认false  // 成员方法（行为）  public void start() { // 启动车  isStart = true;  System.out.println("汽车已启动，当前速度：" + speed);  }  public void accelerate(int addSpeed) { // 加速  if (!isStart) { // 未启动时无法加速  System.out.println("请先启动汽车！");  return;  }  speed += addSpeed;  System.out.println("加速后速度：" + speed + "km/h");  }  }  // 使用对象  public class CarDemo {  public static void main(String[] args) {  // 1. 创建对象  Car c = new Car();  // 2. 访问属性（直接操作，未封装时）  System.out.println("初始颜色：" + c.color); // 输出：null  c.color = "红色"; // 赋值  System.out.println("修改后颜色：" + c.color); // 输出：红色  // 3. 调用方法  c.start(); // 输出：汽车已启动，当前速度：0  c.accelerate(50); // 输出：加速后速度：50km/h  c.accelerate(-20); // 合法，速度减为30km/h  }  }

6.2 封装

6.2.1 为什么需要封装？

场景举例：若直接暴露成员变量（如public int age;），外部代码可能赋值非法数据（如年龄 - 5 岁），导致逻辑错误
封装的优势：
- 数据安全：通过setter方法添加校验逻辑，防止非法数据
- 结构清晰：外部只需通过固定方法操作数据，无需关心内部实现
- 可维护性：修改内部逻辑时（如调整年龄范围），只需修改setter，不影响外部调用

6.2.2 `private`关键字的深度用法

私有化成员变量的步骤：

声明时加private：

private String name; // 私有化姓名，外部不可直接访问
提供public的getter/setter方法：

  * `getter`方法：用于读取属性值，命名规则`getXxx()`（布尔类型用`isXxx()`）public String getName() { // 获取姓名  return name;  }

setter方法：用于设置属性值，可添加校验逻辑，命名规则setXxx(参数)

        public void setAge(int age) { // 设置年龄  if (age < 0 || age > 150) { // 年龄必须在0-150之间  System.out.println("年龄非法！请重新设置。");  return; // 终止方法，不赋值  }  this.age = age; // 合法时赋值  }

封装 vs 不封装的对比：

场景	未封装（public 成员变量）	封装（private+getter/setter）
赋值年龄 - 5 岁	直接赋值成功，逻辑错误	setAge(-5)触发校验，拒绝赋值
代码维护（修改年龄范围）	需修改所有赋值代码	只需修改setAge方法的校验逻辑
外部调用复杂度	直接操作属性，耦合度高	通过固定方法操作，结构清晰

6.2.3 封装的最佳实践

所有成员变量必须私有化：除非有特殊需求（如工具类的静态变量），否则绝不使用public修饰成员变量
setter方法必填校验逻辑：根据业务规则对输入数据进行合法性检查（如年龄、邮箱格式、密码长度等）
getter方法保持简单：通常仅返回属性值，不添加复杂逻辑（复杂逻辑应封装到其他业务方法中）

6.3 this关键字

6.3.1 `this`的三大作用

区分同名变量：当方法参数与成员变量同名时，用this明确指代成员变量

      public void setName(String name) {  this.name = name; // this.name是成员变量，name是方法参数  }

调用成员方法：在成员方法内部，可通过this.方法名()调用本类的其他成员方法（通常可省略this.）

      public void study() {  System.out.println("开始学习...");  this.doHomework(); // 调用本类的doHomework方法  }  public void doHomework() {  System.out.println("正在写作业...");  }

调用构造方法：在构造方法中，用this(参数)调用本类的其他构造方法（必须位于构造方法第一行）

      public class Student {  private String name;  private int age;  // 无参构造调用有参构造（初始化默认值）  public Student() {  this("匿名学生", 0); // 调用Student(String, int)构造  }  // 有参构造  public Student(String name, int age) {  this.name = name;  this.age = age;  }  }

6.3.2 `this`的本质：当前对象的引用

当对象stu调用方法setName("张三")时，方法内部的this就代表stu对象

栈内存：stu --> 堆地址0x123  堆内存（对象）：  
Student {  name: null,  age: 0,  setName(String name) {  this.name = name; // this指向stu对象，即给stu的name赋值  }  
}

6.4 构造方法

6.4.1 构造方法的核心特性

名称必须与类名完全一致（包括大小写）：

      public class Dog {  public Dog() { // 构造方法名必须是Dog  }  }

没有返回值类型（连void也不能写）：

      public Dog() { // 正确  }  public void Dog() { // 错误！这是普通方法，不是构造方法  }

创建对象时必须调用：每次使用new关键字创建对象时，必然会执行一个构造方法（默认无参或自定义构造）

6.4.2 默认构造方法与自定义构造的关系

默认构造的生成条件：当类中没有任何构造方法时，系统自动生成无参构造（public 类名() {}）。
自定义构造的影响：一旦定义了任意构造方法（无参或有参），系统不再生成默认无参构造

      public class Cat {  // 自定义有参构造  public Cat(String name) {  }  // 此时系统不会生成无参构造，以下代码会报错！  // Cat c = new Cat(); // 错误：无法找到无参构造  }

推荐做法：无论是否需要，都手动添加无参构造，避免后续扩展时因缺少构造方法报错

6.4.3 构造方法的重载规则

重载条件：构造方法名相同，参数列表不同（参数个数、类型、顺序不同），与返回值无关（构造无返回值）

      public class Person {  public Person() {} // 无参构造  public Person(String name) {} // 1个参数（String）  public Person(int age) {} // 1个参数（int），与上一个构成重载（类型不同）  public Person(String name, int age) {} // 2个参数  }

禁止重载的情况：参数列表完全相同，即使方法体不同，也无法构成重载（编译报错）

6.5 标准JavaBean

6.5.1 JavaBean 的完整规范

成员变量：全部private修饰，禁止外部直接访问

      private String name;  private int age;

构造方法：提供无参构造和全参构造

      public Student() { //无参构造}  public Student(String name, int age) {  // 全参构造 this.name = name;  this.age = age;  }

getter/setter方法：为每个成员变量提供对应方法

      public String getName() { return name; }  public void setName(String name) {this.name = name;}

可选：实现Serializable接口（用于对象序列化，如网络传输、持久化存储）

6.5.2 快速生成 JavaBean 的技巧（IDE 工具）

IDEA 操作：
- 在类中按Alt+Insert
- 选择Constructor/Getter and Setter
- 勾选需要的成员变量
- 生成代码

6.6 对象内存图

6.6.1 单个对象的内存分布（以`Student`类为例）

栈内存：s --> 堆地址0x100  
堆内存：  
Student {  name: "李四",  // 通过setName赋值  age: 20,       // 通过setAge赋值  show(): 方法引用 --> 方法区中的show()代码  
}  
方法区：  
Student类的成员方法（show()等）存储在此

6.6.2 多个对象的内存关系

栈内存：s1 --> 0x100，s2 --> 0x200  
堆内存：  
0x100: Student { name: "A", age: 18 }  
0x200: Student { name: "B", age: 20 }  
方法区：  
Student类的成员方法（show()等）被所有对象共享

6.7 成员变量与局部变量的区别

对比维度	成员变量	局部变量
定义位置	类中方法外	方法内或方法参数
内存位置	堆内存（属于对象）	栈内存（属于方法栈帧）
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
默认值	有默认值（如int为 0，String为null）	无默认值，必须先赋值后使用
作用域	整个类范围内可见	仅限方法内或代码块内可见

    public class Demo {  int memberVar = 10; // 成员变量，默认值10  public void method() {  int localVar = 20; // 局部变量，无默认值，必须赋值  System.out.println(memberVar); // 正确，成员变量可在方法内访问  // System.out.println(localVar2); 错误，未定义  }  }