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# day06【类与对象、封装、构造方法】

### 今日内容

- 面向对象
- 类与对象
- 三大特征——封装
- 构造方法

### 教学目标

- [ ] 能够理解面向对象的思想
- [ ] 能够明确类与对象关系
- [ ] 能够根据类的定义，定义学生类
- [ ] 能够创建对象，并且使用对象访问类中的成员
- [ ] 能够完成手机类的练习
- [ ] 能够理解对象的内存图
- [ ] 能够说出成员变量和局部变量的区别
- [ ] 能够运用private关键字
- [ ] 能够说出this关键字可以解决的问题
- [ ] 能够运用构造方法创建对象
- [ ] 能够用封装的思想定义一个标准类

## 第1章 面向对象思想

### 1.1 面向对象思想概述

#### 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。

#### 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。

#### 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。

### 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？

#### 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。

#### 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。

#### 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**。

![](img/1.jpg) 

### 1.3 类的定义

#### 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**

#### 类的定义格式

```java
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：

```java
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");
    }
}
```

### 1.4 对象的使用

#### 对象的使用格式

创建对象：

```java
类名 对象名 = new 类名();
```

使用对象访问类中的成员:

```java
对象名.成员变量；
对象名.成员方法()；
```

对象的使用格式举例:

```java
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.inmind.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"
    }	
}
```
#### 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     |

### 1.5 类与对象的练习

定义手机类：

```java
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：

```java
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();
    }
}
```

### 1.6 对象内存图

#### 一个对象，调用一个方法内存图 

![](img/2.jpg)

> 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。

#### 两个对象，调用同一方法内存图

![](img/3.jpg) 

> 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。

#### 一个引用，作为参数传递到方法中内存图

![](img/4.jpg) 

> 引用类型作为参数，传递的是地址值。

### 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：

![](img/5.jpg)

- 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

## 第2章 封装

### 2.1 封装概述

#### 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。

#### 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。

### 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。

### 2.3 封装的操作——private关键字

#### 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。

#### private的使用格式

```java
private 数据类型 变量名 ；
```

1. 使用 `private` 修饰成员变量，代码如下：

```java
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：

```java
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;
    }
}
```

### 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：

```java
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。

#### 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。

#### this使用格式

```java
this.成员变量名；
```

使用 `this` 修饰方法中的变量，解决成员变量被隐藏的问题，代码如下：

```java
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。
>

### 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。

#### 构造方法的定义格式

```java
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：

```java
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; 
    }
}
```

#### 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。


###  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。

```java
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：

```java
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;
    }

    publicvoid setAge(int age) {
        this.age = age;
    }

    publicint getAge() {
        return age;
    }
}
```
测试类，代码如下：

```java
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());
    }
}
```