【5】面向对象基础上5.1 面向对象编程 5.1.2 类和对象 1、什么是类类是一类具有相同特性的事物的抽象描述，是一

5.1 面向对象编程

5.1.2 类和对象

1、什么是类

类是一类具有相同特性的事物的抽象描述，是一组相关属性和行为的集合。

属性：就是该事物的状态信息。
行为：就是在你这个程序中，该状态信息要做什么操作，或者基于事物的状态能做什么。

2、什么是对象

对象是一类事物的一个具体个体（对象并不是找个女朋友）。即对象是类的一个实例，必然具备该类事物的属性和行为。

例如：做一个养宠物的小游戏

类：人、猫、狗等

public class Dog{
    String type; //种类
    String nickname; //昵称
    int energy; //能量
    final int MAX_ENERGY = 10000;
    
    //吃东西
    void eat(){
        if(energy < MAX_ENERGY){
            energy += 10;
        }       
    }
}

public class Person{
    String name;
    char gender;
    Dog dog;
    
    //喂宠物
    void feed(){
        dog.eat();
    }
}

public class Game{
    public static void main(String[] args){
        Person p = new Person();
        p.name = "张三";
        p.gender = '男';
        p.dog = new Dog();
        
        p.dog.type = "哈巴狗";
        p.dog.nickname = "小白";
        
        for(int i=1; i<=5; i++){
            p.feed();
        }
        
        System.out.println(p.dog.energy);
    }
}

3、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。

5.1.3 如何定义类

1、类的定义格式

关键字：class（小写）

【修饰符】 class 类名{

}

类的定义格式举例：

public class Student{
    
}

2、对象的创建

关键字：new

new 类名()//也称为匿名对象

//给创建的对象命名
//或者说，把创建的对象用一个引用数据类型的变量保存起来，这样就可以反复使用这个对象了
类名 对象名 = new 类名();

那么，对象名中存储的是什么呢？答：对象地址

public class TestStudent{
    public static void main(String[] args){
        System.out.println(new Student());//Student@7852e922

        Student stu = new Student();
        System.out.println(stu);//Student@4e25154f
        
        int[] arr = new int[5];
        System.out.println(arr);//[I@70dea4e
    }
}

发现学生对象和数组对象类似，直接打印对象名和数组名都是显示“类型@对象的hashCode值"，所以说类、数组都是引用数据类型，引用数据类型的变量中存储的是对象的地址，或者说指向堆中对象的首地址。

那么像“Student@4e25154f”是对象的地址吗？不是，因为Java是对程序员隐藏内存地址的，不暴露内存地址信息，所以打印对象时不直接显示内存地址，而是JVM帮你调用了对象的toString方法，将对象的基本信息转换为字符串并返回，默认toString方法返回的是“对象的运行时类型@对象的hashCode值的十六进制值”，程序员可以自己改写toString方法的代码（后面会讲如何改写）。

5.2 包（Package）

5.2.1 包的作用

（1）可以避免类重名：有了包之后，类的全名称就变为：包.类名

（2）可以控制某些类型或成员的可见范围

如果某个类型或者成员的权限修饰缺省的话，那么就仅限于本包使用。

（3）分类组织管理众多的类

例如：

java.lang----包含一些Java语言的核心类，如String、Math、Integer、 System和Thread等，提供常用功能
java.net----包含执行与网络相关的操作的类和接口。
java.io ----包含能提供多种输入/输出功能的类。
java.util----包含一些实用工具类，如集合框架类、日期时间、数组工具类Arrays，文本扫描仪Scanner，随机值产生工具Random。
java.text----包含了一些java格式化相关的类
java.sql和javax.sql----包含了java进行JDBC数据库编程的相关类/接口
java.awt和java.swing----包含了构成抽象窗口工具集（abstract window toolkits）的多个类，这些类被用来构建和管理应用程序的图形用户界面(GUI)。

5.2.2 如何声明包

关键字：package

package 包名;

注意：

(1)必须在源文件的代码首行

(2)一个源文件只能有一个声明包的package语句

包的命名规范和习惯：（1）所有单词都小写，每一个单词之间使用.分割（2）习惯用公司的域名倒置开头

例如：com.atguigu.xxx;

建议大家取包名时不要使用“java.xx"包

5.2.3 如何跨包使用类

==注意：==只有public的类才能被跨包使用

（1）使用类型的全名称

例如：java.util.Scanner input = new java.util.Scanner(System.in);

（2）使用import 语句之后，代码中使用简名称

import语句告诉编译器到哪里去寻找类。

import语句的语法格式：

import 包.类名;
import 包.*;

注意：

使用java.lang包下的类，不需要import语句，就直接可以使用简名称

import语句必须在package下面，class的上面

当使用两个不同包的同名类时，例如：java.util.Date和java.sql.Date。一个使用全名称，一个使用简名称

示例代码：

package com.atguigu.test02.pkg;

import com.atguigu.test01.oop.Student;

import java.util.Date;
import java.util.Scanner;

public class TestPackage {
    public static void main(String[] args) {
/*        java.util.Scanner input = new java.util.Scanner(System.in);
        com.atguigu.test01.oop.Student stu = new com.atguigu.test01.oop.Student();*/

        Scanner input = new Scanner(System.in);
        Student student = new Student();

        Date d1 = new Date();
        java.sql.Date d2 = new java.sql.Date(0);
    }
}

5.3 成员变量

5.3.1 如何声明成员变量

【修饰符】 class 类名{
    【修饰符】 数据类型  成员变量名; 
}

示例：

public class Person{
    String name;
    char gender;
    int age;
}

位置要求：必须在类中，方法外

类型要求：可以是Java的任意类型，包括基本数据类型、引用数据类型（类、接口、数组等）

修饰符：成员变量的修饰符有很多，例如：public、protected、private、static、volatile、transient、final等，后面会一一学习。

其中static可以将成员变量分为两大类，静态变量和非静态变量。其中静态变量又称为类变量，非静态变量又称为实例变量或者属性。==接下来先学习实例变量。==

5.3.2 对象的实例变量

1、实例变量的特点

（1）实例变量的值是属于某个对象的

必须通过对象才能访问实例变量
每个对象的实例变量的值是独立的

（2）实例变量有默认值

分类	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
	数据类型	默认值
引用类型	数组，类，接口	null

2、实例变量的访问

对象.实例变量

例如：

package com.atguigu.test03.field;

public class TestPerson {
    public static void main(String[] args) {
        Person p1 = new Person();
        p1.name = "张三";
        p1.age = 23;
        p1.gender = '男';

        Person p2 = new Person();
        /*
        （1）实例变量的值是属于某个对象的
        - 必须通过对象才能访问实例变量
        - 每个对象的实例变量的值是独立的
        （2）实例变量有默认值
         */
        System.out.println("p1对象的实例变量：");
        System.out.println("p1.name = " + p1.name);
        System.out.println("p1.age = " + p1.age);
        System.out.println("p1.gender = " + p1.gender);

        System.out.println("p2对象的实例变量：");
        System.out.println("p2.name = " + p2.name);
        System.out.println("p2.age = " + p2.age);
        System.out.println("p2.gender = " + p2.gender);
    }
}

3、实例变量的内存分析

内存是计算机中重要的部件之一，它是与CPU进行沟通的桥梁。其作用是用于暂时存放CPU中的运算数据，以及与硬盘等外部存储器交换的数据。只要计算机在运行中，CPU就会把需要运算的数据调到内存中进行运算，当运算完成后CPU再将结果传送出来。我们编写的程序是存放在硬盘中的，在硬盘中的程序是不会运行的，必须放进内存中才能运行，运行完毕后会清空内存。Java虚拟机要运行程序，必须要对内存进行空间的分配和管理，每一片区域都有特定的处理数据方式和内存管理方式。

JVM的运行时内存区域分为：方法区、堆、虚拟机栈、本地方法栈、程序计数器几大块。

区域名称	作用
程序计数器	程序计数器是CPU中的寄存器，它包含每一个线程下一条要执行的指令的地址
本地方法栈	当程序中调用了native的本地方法时，本地方法执行期间的内存区域
方法区	存储已被虚拟机加载的类信息、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码等数据。
堆内存	存储对象（包括数组对象），new来创建的，都存储在堆内存。
虚拟机栈	用于存储正在执行的每个Java方法的局部变量表等。局部变量表存放了编译期可知长度的各种基本数据类型、对象引用，方法执行完，自动释放。

Java对象保存在内存中时，由以下三部分组成：

对象头
- Mark Word：记录了和当前对象有关的GC、锁等信息。（后面再讲）
- 指向类的指针：每一个对象需要记录它是由哪个类创建出来的，而Java对象的类数据保存在方法区，指向类的指针就是记录创建该对象的类数据在方法区的首地址。该指针在32位JVM中的长度是32bit，在64位JVM中长度是64bit。
- 数组长度（只有数组对象才有）
实例数据
- 即实例变量的值
对齐填充
- 因为JVM要求Java对象占的内存大小应该是8bit的倍数，如果不满足该大小，则需要补齐至8bit的倍数，没有特别的功能。

5.4 方法（Method）

5.4.1 方法的概念

方法也叫函数，是一组代码语句的封装，从而实现代码重用，从而减少冗余代码，通常它是一个独立功能的定义，方法是一个类中最基本的功能单元。

Math.random()的random()方法
Math.sqrt(x)的sqrt(x)方法
System.out.println(x)的println(x)方法

Scanner input = new Scanner(System.in);
input.nextInt()的nextInt()方法

5.4.2 方法的特点

（1）必须先声明后使用

类，变量，方法等都要先声明后使用

（2）不调用不执行，调用一次执行一次。

5.4.3 如何声明方法

1、声明方法的位置

声明方法的位置==必须在类中方法外==，即不能在一个方法中直接定义另一个方法。

声明位置示例：

类{
    方法1(){
        
    }
    方法2(){
        
    }
}

错误示例：

类{
    方法1(){
        方法2(){  //位置错误
        
        }
    }
}

2、声明方法的语法格式

【修饰符】 返回值类型 方法名(【形参列表 】)【throws 异常列表】{
        方法体的功能代码
}

（1）一个完整的方法 = 方法头 + 方法体。

方法头就是【修饰符】返回值类型方法名(【形参列表】)【throws 异常列表】，也称为方法签名，通常调用方法时只需要关注方法头就可以，从方法头可以看出这个方法的功能和调用格式。
方法体就是方法被调用后要指定的代码，也是完成方法功能的具体实现代码，对于调用者来说，不了解方法体如何实现的，并影响方法的使用。

（2）方法头可能包含5个部分，但是有些部分是可能缺省的

修饰符：可选的。方法的修饰符也有很多，例如：public、protected、private、static、abstract、native、final、synchronized等，后面会一一学习。其中根据是否有static，可以将方法分为静态方法和非静态方法。其中静态方法又称为类方法，非静态方法又称为实例方法。==接下来咱们先学习实例方法==。

返回值类型：表示方法运行的结果的数据类型，方法执行后将结果返回到调用者

基本数据类型
引用数据类型
无返回值类型：void

方法名：给方法起一个名字，见名知意，能准确代表该方法功能的名字

参数列表：表示完成方法体功能时需要外部提供的数据列表

无论是否有参数，()不能省略
如果有参数，每一个参数都要指定数据类型和参数名，多个参数之间使用逗号分隔，例如：
- 一个参数： (数据类型参数名)
- 二个参数： (数据类型1 参数1, 数据类型2 参数2)
参数的类型可以是基本数据类型、引用数据类型
throws 异常列表：可选，在异常章节再讲

（3）方法体：方法体必须有{}括起来，在{}中编写完成方法功能的代码

关于方法体中return语句的说明：

return语句的作用是结束方法的执行，并将方法的结果返回去
如果返回值类型不是void，方法体中必须保证一定有 return 返回值; 语句，并且要求该返回值结果的类型与声明的返回值类型一致或兼容。
如果返回值类型为void时，方法体中可以没有return语句，如果要用return语句提前结束方法的执行，那么return后面不能跟返回值，直接写return ; 就可以。
return语句后面就不能再写其他代码了，否则会报错：Unreachable code

示例：

package com.atguigu.test04.method;

/**
 * 方法定义案例演示
 */
public class MethodDefineDemo {
    /**
     * 无参无返回值方法的演示
     */
    void sayHello(){
        System.out.println("hello");
    }

    /**
     * 有参无返回值方法的演示
     * @param length int 第一个参数，表示矩形的长
     * @param width int 第二个参数，表示矩形的宽
     * @param sign char 第三个参数，表示填充矩形图形的符号
     */
    void printRectangle(int length, int width, char sign){
        for (int i = 1; i <= length ; i++) {
            for(int j=1; j <= width; j++){
                System.out.print(sign);
            }
            System.out.println();
        }
    }

    /**
     * 无参有返回值方法的演示
     * @return
     */
    int getIntBetweenOneToHundred(){
        return (int)(Math.random()*100+1);
    }
    
    /**
     * 有参有返回值方法的演示
     * @param a int 第一个参数，要比较大小的整数之一
     * @param b int 第二个参数，要比较大小的整数之二
     * @return int 比较大小的两个整数中较大者的值
     */
    int max(int a, int b){
        return a > b ? a : b;
    }
}

5.4.4 如何调用实例方法

1、方法调用语法格式

对象.非静态方法(【实参列表】)

例如：

package com.atguigu.test04.method;

/**
 * 方法调用案例演示
 */
public class MethodInvokeDemo {
    public static void main(String[] args) {
        //创建对象
        MethodDefineDemo md = new MethodDefineDemo();

        System.out.println("-----------------------方法调用演示-------------------------");

        //调用MethodDefineDemo类中无参无返回值的方法sayHello
        md.sayHello();
        md.sayHello();
        md.sayHello();
        //调用一次，执行一次，不调用不执行

        System.out.println("------------------------------------------------");
        //调用MethodDefineDemo类中有参无返回值的方法printRectangle
        md.printRectangle(5,10,'@');

        System.out.println("------------------------------------------------");
        //调用MethodDefineDemo类中无参有返回值的方法getIntBetweenOneToHundred
        md.getIntBetweenOneToHundred();//语法没问题，就是结果丢失

        int num = md.getIntBetweenOneToHundred();
        System.out.println("num = " + num);

        System.out.println(md.getIntBetweenOneToHundred());
        //上面的代码调用了getIntBetweenOneToHundred三次，这个方法执行了三次

        System.out.println("------------------------------------------------");
        //调用MethodDefineDemo类中有参有返回值的方法max
        md.max(3,6);//语法没问题，就是结果丢失
        
        int bigger = md.max(5,6);
        System.out.println("bigger = " + bigger);

        System.out.println("8,3中较大者是：" + md.max(8,9));
    }
}

回忆之前的代码：

//1、创建Scanner的对象
Scanner input = new Scanner(System.in);//System.in默认代表键盘输入

//2、提示输入xx
System.out.print("请输入一个整数："); //对象.非静态方法(实参列表)

//3、接收输入内容
int num = input.nextInt();  //对象.非静态方法()

2、形参和实参

形参（formal parameter）：在定义方法时方法名后面括号中声明的变量称为形式参数（简称形参）即形参出现在方法定义时。
实参（actual parameter）：调用方法时方法名后面括号中的使用的值/变量/表达式称为实际参数（简称实参）即实参出现在方法调用时。
调用时，实参的个数、类型、顺序顺序要与形参列表一一对应。如果方法没有形参，就不需要也不能传实参。
无论是否有参数，声明方法和调用方法是==()都不能丢失==

3、返回值问题

方法调用表达式是一个特殊的表达式：

如果被调用方法的返回值类型是void，调用时不需要也不能接收和处理（打印或参与计算）返回值结果，即方法调用表达式==只能==直接加;成为一个独立语句。
如果被调用方法有返回值，即返回值类型不是void，
- 方法调用表达式的结果可以作为赋值表达式的值，
- 方法调用表达式的结果可以作为计算表达式的一个操作数，
- 方法调用表达式的结果可以作为另一次方法调用的实参，
- 方法调用表达式的结果可以不接收和处理，方法调用表达式直接加;成为一个独立的语句，这种情况，返回值丢失。

package com.atguigu.test04.method;

public class MethodReturnValue {
    public static void main(String[] args) {
        //创建对象
        MethodDefineDemo md = new MethodDefineDemo();

        //无返回值的都只能单独加;成一个独立语句
        //调用MethodDefineDemo类中无参无返回值的方法sayHello
        md.sayHello();
        //调用MethodDefineDemo类中有参无返回值的方法printRectangle
        md.printRectangle(5,10,'@');

        //有返回值的
        //(1)方法调用表达式可以作为赋值表达式的值
        int bigger = md.max(7,3);
        System.out.println("bigger = " + bigger);

        //(2)方法调用表达式可以作为计算表达式的一个操作数
        //随机产生两个[1,100]之间的整数，并求和
        int sum = md.getIntBetweenOneToHundred() + md.getIntBetweenOneToHundred();
        System.out.println("sum = " + sum);

        //(3)方法调用表达式可以作为另一次方法调用的实参
        int x = 4;
        int y = 5;
        int z = 2;
        int biggest = md.max(md.max(x,y),z);
        System.out.println("biggest = " + biggest);

        //(4)方法调用表达式直接加;成为一个独立的语句，这种情况，返回值丢失
        md.getIntBetweenOneToHundred();
    }
}

5.4.5 实例方法使用当前对象的成员

在实例方法中还可以使用当前对象的其他成员。在Java中当前对象用this表示。

this：在实例方法中，表示调用该方法的对象
如果没有歧义，完全可以省略this。

1、使用this.

案例：矩形类

package com.atguigu.test04.method;

public class Rectangle {
    int length;
    int width;

    int area() {
        return this.length * this.width;
    }

    int perimeter(){
        return 2 * (this.length + this.width);
    }

    void print(char sign) {
        for (int i = 1; i <= this.width; i++) {
            for (int j = 1; j <= this.length; j++) {
                System.out.print(sign);
            }
            System.out.println();
        }
    }

    String getInfo(){
        return "长：" + this.length + "，宽：" + this.width +"，面积：" + this.area() +"，周长：" + this.perimeter();
    }
}

测试类

package com.atguigu.test04.method;

public class TestRectangle {
    public static void main(String[] args) {
        Rectangle r1 = new Rectangle();
        Rectangle r2 = new Rectangle();

        System.out.println("r1对象：" + r1.getInfo());
        System.out.println("r2对象：" + r2.getInfo());

        r1.length = 10;
        r1.width = 2;
        System.out.println("r1对象：" + r1.getInfo());
        System.out.println("r2对象：" + r2.getInfo());

        r1.print('#');
        System.out.println("---------------------");
        r1.print('&');

        System.out.println("---------------------");
        r2.print('#');
        System.out.println("---------------------");
        r2.print('%');
    }
}

2、省略this.

package com.atguigu.test04.method;

public class Rectangle {
    int length;
    int width;

    int area() {
        return length * width;
    }

    int perimeter(){
        return 2 * (length + width);
    }

    void print(char sign) {
        for (int i = 1; i <= width; i++) {
            for (int j = 1; j <= length; j++) {
                System.out.print(sign);
            }
            System.out.println();
        }
    }

    String getInfo(){
        return "长：" + length + "，宽：" + width +"，面积：" + area() +"，周长：" + perimeter();
    }
}

5.4.6 方法调用内存分析

方法不调用不执行，调用一次执行一次，每次调用会在栈中有一个入栈动作，即给当前方法开辟一块独立的内存区域，用于存储当前方法的局部变量的值，当方法执行结束后，会释放该内存，称为出栈，如果方法有返回值，就会把结果返回调用处，如果没有返回值，就直接结束，回到调用处继续执行下一条指令。

栈结构：先进后出，后进先出。

package com.atguigu.test04.method;

public class MethodMemory {
    public static void main(String[] args) {
        Rectangle r1 = new Rectangle();
        Rectangle r2 = new Rectangle();
        r1.length = 10;
        r1.width = 2;
        r1.print('#');
        System.out.println("r1对象：" + r1.getInfo());
        System.out.println("r2对象：" + r2.getInfo());
    }
}

5.4.7 实例变量与局部变量的区别

1、声明位置和方式（1）实例变量：在类中方法外（2）局部变量：在方法体{}中或方法的形参列表、代码块中

2、在内存中存储的位置不同（1）实例变量：堆（2）局部变量：栈

3、生命周期（1）实例变量：和对象的生命周期一样，随着对象的创建而存在，随着对象被GC回收而消亡，而且每一个对象的实例变量是独立的。（2）局部变量：和方法调用的生命周期一样，每一次方法被调用而在存在，随着方法执行的结束而消亡，而且每一次方法调用都是独立。

4、作用域（1）实例变量：通过对象就可以使用，本类中“this.，没有歧义还可以省略this.”，其他类中“对象.” （2）局部变量：出了作用域就不能使用

5、修饰符（后面来讲）（1）实例变量：public,protected,private,final,volatile,transient等（2）局部变量：final

6、默认值（1）实例变量：有默认值（2）局部变量：没有，必须手动初始化。其中的形参比较特殊，靠实参给它初始化。

5.5 参数问题

5.5.1 特殊参数之一：可变参数

在JDK1.5之后，当定义一个方法时，形参的类型可以确定，但是形参的个数不确定，那么可以考虑使用可变参数。可变参数的格式：

【修饰符】 返回值类型 方法名(【非可变参数部分的形参列表,】参数类型... 形参名){  }

可变参数的特点和要求：

（1）一个方法最多只能有一个可变参数

（2）如果一个方法包含可变参数，那么可变参数必须是形参列表的最后一个

（3）在声明它的方法中，可变参数当成数组使用

（4）其实这个书写“≈”

【修饰符】 返回值类型 方法名(【非可变参数部分的形参列表,】参数类型[] 形参名){  }

只是后面这种定义，在调用时必须传递数组，而前者更灵活，既可以传递数组，又可以直接传递数组的元素，这样更灵活了。

1、方法只有可变参数

案例：求n个整数的和

package com.atguigu.test05.param;

public class NumberTools {
    int total(int[] nums){
        int he = 0;
        for (int i = 0; i < nums.length; i++) {
            he += nums[i];
        }
        return he;
    }

    int sum(int... nums){
        int he = 0;
        for (int i = 0; i < nums.length; i++) {
            he += nums[i];
        }
        return he;
    }
}

package com.atguigu.test05.param;

public class TestVarParam {
    public static void main(String[] args) {
        NumberTools tools = new NumberTools();

        System.out.println(tools.sum());//0个实参
        System.out.println(tools.sum(5));//1个实参
        System.out.println(tools.sum(5,6,2,4));//4个实参
        System.out.println(tools.sum(new int[]{5,6,2,4}));//传入数组实参

        System.out.println("------------------------------------");
        System.out.println(tools.total(new int[]{}));//0个元素的数组
        System.out.println(tools.total(new int[]{5}));//1个元素的数组
        System.out.println(tools.total(new int[]{5,6,2,4}));//传入数组实参
    }
}

2、方法包含非可变参数和可变参数

非可变参数部分必须传入对应类型和个数的实参；
可变参数部分按照可变参数的规则传入0~n个对应类型的实参或传入1个对应类型的数组实参；

案例：

n个字符串进行拼接，每一个字符串之间使用某字符进行分割，如果没有传入字符串，那么返回空字符串""

package com.atguigu.test05.param;

public class StringTools {
    String concat(char seperator, String... args){
        String str = "";
        for (int i = 0; i < args.length; i++) {
            if(i==0){
                str += args[i];
            }else{
                str += seperator + args[i];
            }
        }
        return str;
    }
}

package com.atguigu.test05.param;

public class StringToolsTest {
    public static void main(String[] args) {
        StringTools tools = new StringTools();

        System.out.println(tools.concat('-'));
        System.out.println(tools.concat('-',"hello"));
        System.out.println(tools.concat('-',"hello","world"));
        System.out.println(tools.concat('-',"hello","world","java"));
    }
}