Java从入门到精通-类和对象（二）

0. 类和对象

3. 类的构造方法

在Java中，构造方法是一种特殊的方法，用于创建和初始化对象。构造方法的名称必须与类名相同，它没有返回值，并且在创建对象时自动调用。构造方法的主要作用是确保对象在创建时具有合适的初始状态。

以下是构造方法的基本概念和使用方式：

3.1 构造方法的特点：

1. 构造方法的名称必须与类名相同。
2. 构造方法没有返回值，甚至不需要使用void关键字。
3. 构造方法在对象创建时自动调用，不能手动调用。
4. 类可以有多个构造方法，根据不同的参数列表进行重载。
5. 如果没有为类定义任何构造方法，Java会自动生成一个默认无参构造方法。

3.2 构造方法的作用：

构造方法的主要作用是进行对象的初始化，通常用于执行以下操作：

• 初始化对象的属性。
• 分配内存空间。
• 执行必要的设置和准备工作。

3.3 构造方法示例：

public class Student {
    private String name;
    private int age;

    // 无参构造方法
    public Student() {
        // 默认构造方法，不执行特定初始化操作
    }

    // 带参数的构造方法
    public Student(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }

    // 其他构造方法...
}

定义了一个Student类，它有两个构造方法：一个无参构造方法和一个带有参数的构造方法。带参数的构造方法用于初始化学生的姓名和年龄属性。

3.4 构造方法的使用：

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        // 使用无参构造方法创建对象
        Student student1 = new Student();
        
        // 使用带参数的构造方法创建对象
        Student student2 = new Student("Alice", 20);
    }
}

我们使用构造方法创建了两个Student对象，一个使用无参构造方法，另一个使用带参数的构造方法来初始化属性。

4. 静态变量和静态方法

在Java中，静态变量和静态方法是与类关联而不是与对象关联的。它们属于类而不是对象，因此可以通过类名直接访问，而无需创建类的实例。让我们深入了解静态变量和静态方法的概念和用法。

4.1 静态变量（静态字段）

静态变量，也称为静态字段或类变量，是在类级别上声明的变量，它们的值对于所有类的实例都是共享的。静态变量通常用static关键字修饰。以下是静态变量的特点和用法：

• 静态变量属于类，而不属于类的任何实例。
• 所有类的实例共享相同的静态变量。
• 静态变量在类被加载时初始化，只会初始化一次。
• 静态变量可以通过类名直接访问，无需创建对象。

示例：

public class Counter {
    // 静态变量
    public static int count = 0;
    
    // 静态方法
    public static void increment() {
        count++;
    }
}

示例中，Counter类具有一个静态变量count，用于跟踪计数，并且有一个静态方法increment()，用于增加计数。

4.2 静态方法

静态方法是在类级别上声明的方法，它们不需要依赖于类的实例而可以直接调用。静态方法通常用static关键字修饰。以下是静态方法的特点和用法：

• 静态方法属于类，而不属于类的任何实例。
• 静态方法可以直接通过类名调用，无需创建对象。
• 静态方法不能访问非静态变量和非静态方法，因为它们不依赖于对象的状态。

示例：

public class MathUtils {
    // 静态方法：计算两个整数的和
    public static int add(int a, int b) {
        return a + b;
    }
}

示例中，MathUtils类具有一个静态方法add()，用于计算两个整数的和。这个方法可以通过类名直接调用，如MathUtils.add(5, 3)。

4.3 静态变量和静态方法的用途

静态变量和静态方法通常用于以下情况：

1. 共享数据：静态变量可用于存储类级别的共享数据，例如计数器、配置信息等。
2. 工具方法：静态方法通常用于实现与类相关的工具方法，无需创建对象即可使用。
3. 工厂方法：静态方法可用于创建类的实例，例如单例模式中的静态工厂方法。
4. 常量：静态变量可以用于定义常量，例如Math.PI表示圆周率。
5. 静态类：有时候，可以创建静态类，其中所有方法和变量都是静态的，用于实现工具类或全局配置类。

5. 类的主方法

在Java中，类的主方法是一个特殊的方法，它是Java程序的入口点（entry point）。每个Java应用程序必须包含一个主方法，它具有以下特点：

1. 主方法的声明必须如下所示：

public static void main(String[] args)

1. 主方法的名称必须是main。
2. 主方法的参数列表必须包括一个String数组参数，通常命名为args，用于接收命令行参数。
3. 主方法的返回类型是void，表示它不返回任何值。

主方法的主要作用是作为程序的入口点，当程序启动时，Java虚拟机（JVM）会调用主方法来执行程序的逻辑。在主方法内部，您可以编写程序的主要逻辑，处理输入、执行计算、调用其他方法等。

以下是一个典型的Java程序包含的主方法：

public class MyProgram {
    public static void main(String[] args) {
        // 主方法的逻辑代码
        System.out.println("Hello, World!");
    }
}

示例中，MyProgram类包含了一个名为main的主方法，它简单地打印出"Hello, World!"。

主方法是Java程序的入口点，它允许您执行程序并与用户或其他系统进行交互。在实际应用中，主方法通常会包含更复杂的逻辑，从而实现特定的功能或任务。当您运行Java程序时，JVM会查找并执行主方法内的代码。

6. 对象

在Java中，对象是面向对象编程的核心概念之一。对象表示现实世界中的实体或概念，并具有属性（成员变量）和方法（成员方法）来描述其特征和行为。让我们深入了解对象的概念和用法。

6.1 对象的基本概念

• 对象是类的实例：类是对象的模板，而对象是根据模板创建的实际实例。对象是类的具体实体。
• 对象具有状态和行为：对象的状态由成员变量（属性）表示，对象的行为由成员方法表示。状态描述了对象的特征，行为描述了对象可以执行的操作。
• 对象是引用类型：在Java中，变量可以保存对象的引用而不是对象本身。引用是指向对象内存地址的指针。

在Java中，对象的创建通常遵循以下步骤：

1. 定义类：首先，您需要定义一个类，该类描述了对象的属性和方法。
2. 实例化对象：使用new关键字创建类的实例（对象），并分配内存空间。例如：

ClassName objectName = new ClassName();

1. 访问对象：通过对象引用，可以访问对象的属性和方法。例如：

objectName.propertyName = value; // 设置属性值
objectName.methodName();        // 调用方法

6.3 创建和使用对象

public class Student {
    // 成员变量
    private String name;
    private int age;

    // 构造方法
    public Student(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }

    // 成员方法
    public void displayInfo() {
        System.out.println("姓名: " + name);
        System.out.println("年龄: " + age);
    }
}

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建Student对象
        Student student1 = new Student("Alice", 20);
        Student student2 = new Student("Bob", 22);

        // 访问对象的成员方法
        student1.displayInfo();
        student2.displayInfo();
    }
}

在示例中，定义了一个Student类，该类有两个成员变量name和age，以及一个成员方法displayInfo()用于显示学生信息。然后，在Main类的main方法中，我们创建了两个Student对象，并使用对象的引用调用了displayInfo()方法来显示学生信息。

6.4 对象的引用和生命周期

对象的引用是指向对象内存的指针。对象的引用可以被分配给变量，传递给方法，存储在数据结构中等等。对象的生命周期从创建（实例化）开始，到不再被引用时结束。一旦对象不再被引用，它将变为不可达，最终由垃圾收集器回收内存。