一、前言
记录时间 [2024-05-10]
系列文章简摘：
Java 笔记 01：Java 概述，MarkDown 常用语法整理
Java 笔记 11：Java 方法相关内容，方法的设计原则，以及方法的定义和调用
面向对象 01：Java 面向对象相关内容整体概述
面向对象 02：区分面向过程与面向对象，类和对象的关系
更多 Java 相关文章，请参考专栏哦。
本文内容主要关于类与对象的创建、初始化和使用，以及如何通过 new 关键字调用构造方法。此外，文章还对无参 / 有参这两种构造器进行描述，并通过内存分析创建对象的过程。
二、类与对象的创建
以类的形式组织代码，以对象的形式封装数据。
1. 关键字 new
在 Java 中，关键字 new 是一个非常重要的运算符。
使用 new 关键字创建对象时：
- 为该对象分配进行内存分配；
- 给对象进行默认的初始化；
- 在类中使用构造器进行调用。
2. 关键字 this
在 Java 中，关键字 this 是一个非常重要的引用，它在类的方法或构造器中使用，通常用于引用当前对象或当前实例的引用。
具体如下：
引用当前对象
在类的内部，this 关键字用来指代当前正在操作的这个类的对象实例。
当方法内部的局部变量与类的成员变量同名时，this 可以帮助明确指代成员变量，避免混淆。
例如：
public class Person {
String name;
public void setName(String name) {
// 这里的 this.name 指的是 Person 类的成员变量 name
this.name = name;
}
}
调用当前类的构造器
在一个构造器中，可以使用 this 关键字调用本类中的其他构造器。这种机制简化了代码，避免了重复初始化代码。
但是，必须作为构造器的第一条语句，并且只能在非静态构造器中使用。
例如：
public class Person {
String name;
int age;
public Person() {
this("未知", 0); // 调用带有两个参数的构造器
}
public Person(String name, int age) {
this.name = name;
this.age = age;
}
}
作为方法的参数传递
可以使用 this 关键字将当前对象作为一个参数传递给其他方法。
例如：
先编写一个 Person 类，在 introduce() 方法中调用 display() 方法，并将当前类的对象作为参数传递。
public class Person {
// Person 类中的 name 属性的对象是 zhangsan
String name = "zhangsan";
void display(Person friend) {
System.out.println("朋友的名字是: " + friend.name);
}
void introduce() {
display(this); // 将当前对象作为参数传递
}
}
接着，在 main ()方法中，实例化一个 Person 类，并调用该类中的 introduce() 方法，得到输出结果。
public static void main(String[] args) {
// 实例化一个 Person 类
Person person = new Person();
// 调用该类中的方法
person.introduce();
}
// 得到输出结果：朋友的名字是: zhangsan
返回当前对象的引用
在某些情况下，可以让方法返回 this，以便实现链式调用或者构建流式接口。
例如：
public class StringBuilderExample {
StringBuilder sb = new StringBuilder();
public StringBuilderExample append(String str) {
sb.append(str);
return this; // 返回当前对象，允许链式调用
}
}
3. 创建和初始化对象
在 Java 中，创建和初始化对象是一个基本且核心的过程，以下是创建和初始化对象的基本步骤。
准备学生类
在类中，只能写属性和方法。
先准备学生类 Student 用于创建和初始化对象的演示。该类中，包含 name 和 age 两个属性，以及一个 study 方法。
// 学生类
public class Student {
// 属性：字段
String name; // null
int age; // 0
// 方法
public void study() {
System.out.println(this.name + "在学习");
}
}
创建和初始化
在 Application 类中，创建 main 方法。注意，一个项目应该只有一个 main 方法。
使用 new 关键字，以及默认构造器创建 Student 对象。
在这个示例中，为 Student 类创建了 xiaoming 和 zhangsan 两个对象，并分别给它们赋值。
public static void main(String[] args) {
// 类：抽象的，实例化
// 类实例化后返回一个自己的对象
// student 对象就是一个 Student 类的具体实例
Student xiaoming = new Student();
Student zhangsan = new Student();
// 给 xiaoming 对象赋值
xiaoming.name = "小明";
xiaoming.age = 3;
System.out.println(xiaoming.name);
System.out.println(xiaoming.age);
// 给 zhangsan 对象赋值
zhangsan.name = "张三";
zhangsan.age = 3;
System.out.println(zhangsan.name);
System.out.println(zhangsan.age);
}
使用
- 使用对象的属性：
student.name - 使用对象的方法：
student.study()
三、构造器
1. 构造器概述
在 Java 中，类的构造器，也称为构造方法，是一种特殊类型的方法。
构造器的主要职责是初始化新创建的对象，是在进行创建对象的时候必须要调用的。通过使用构造器，开发者能够灵活地控制对象实例化的细节。
构造器具有以下特点和规则：
- 名称匹配：构造器的名称必须与类名完全相同，这是区分构造器与其他方法的基本方式。
- 无返回类型：构造器没有返回类型声明，即使它实际上隐式地返回了新创建的实例的引用，也不需要像普通方法那样声明一个返回类型。
- 自动调用：每当使用
new关键字创建类的实例时，相应的构造器会自动被调用。 - 初始化：构造器的主要任务是对新创建对象的成员变量进行初始化，可以设置默认值或者基于传入参数进行特定的初始化。
- 重载：构造器支持重载，意味着在同一个类中可以有多个构造器，只要它们的参数列表不同即可。这样可以根据不同的场景提供多种初始化方式。
- 默认构造器：如果一个类没有定义任何构造器，Java 编译器会自动为该类生成一个默认（无参数）构造器。
注意：一旦为类定义了一个或多个构造器，编译器就不会再自动生成默认构造器。
2. 无参 / 有参构造器
下面是一个简单的 Java 类及其无参 / 有参构造器的示例：
public class Student {
String name;
int age;
// 默认构造器
public Student() {
this.name = "匿名";
this.age = 0;
}
// 带参数的构造器
public Student(String name, int age) {
this.name = name;
this.age = age;
}
// 其他方法...
}
在这个例子中，Student 类有两个构造器：
- 一个是无参数的默认构造器，用于创建一个名字默认为"匿名"、年龄默认为 0 的学生对象；
- 另一个构造器接受两个参数，允许在创建对象时指定学生的姓名和年龄。
3. 构造器的作用
使用 new 关键字，本质上是在调用构造器，构造器一般用于初始化值。可分为无参构造和有参构造。
无参构造
一个类即使什么都不写，它也会有一个默认构造方法，即无参数构造器。
例如，Person 类中的构造默认构造器 Person()。当 Person 类中没有写构造方法时，Person() 默认存在。
public Person() {
}
当然，我们可以显式地定义构造器，使其具备实例化初始值的功能。
如图所示，在默认构造器中为 name 属性赋初值。
public Person() {
this.name = "yuanyuan";
}
当使用 new 关键字实例化 person 对象时，它会调用默认构造器，并为 name 属性赋初值 yuanyuan，所以 person.name 的值为 yuanyuan。
有参构造
一旦定义了有参构造，Java 就不会默认生成无参构造器。因此，此时无参构造需要显式定义。
生成一个带参构造器：（快捷键 alt+insert，或者右键 Generate）
// 使用 alt+insert 快速生成构造器
public Person(String name) {
this.name = name;
}
使用 new 关键字实例化对象的同时，传递值：
Person person1 = new Person("zhangsan");
它会调用带参构造器，并为 name 属性赋初值 zhangsan，所以 person1.name 的值为 zhangsan。
四、内存分析
1. 以 Pet 类为例
准备一个 Pet 类：
public class Pet {
String name;
int age;
public void shout() {
System.out.println("叫了一声");
}
}
2. 内存分析
在 Java 中，创建对象的过程涉及内存管理的几个关键区域，主要包括栈内存、堆内存和方法区。
第一步
在代码中声明一个对象变量时，比如 Pet pet;，变量 pet 会被分配在栈内存中。此时，变量 pet 仅是一个引用（可以理解为一个地址），并没有指向实际的对象。
第二步
使用 new 关键字创建对象，如 pet = new Pet(); 时，Java 在堆内存中分配一块足够大的内存空间来存放 Pet 对象的所有实例变量。
这些实例变量包括基本类型，以及引用类型。
创建后，这些实例变量被默认初始化，基本类型的默认值（如 int=0, boolean=false 等），引用类型为 null 值。
同时，相应的构造器会被执行，用于初始化这些实例变量（如果有的话）。构造器可以设置初始值，执行一些初始化逻辑等。
第三步
完成对象创建和初始化后，堆内存中对象的地址会被复制给栈内存中的变量 pet。
此时，pet 变量就指向了堆内存中的实际对象。
第四步
可以使用对象中的属性和方法。比如，分别给 Pet 类的 dog 对象和 cat 对象的属性 name 赋值。
Pet dog = new Pet();
Pet cat = new Pet();
赋值方法：
dog.name="旺财";
cat.name="喵喵";
接着分别调用 shout() 方法：
dog.shout();
cat.shout();
其他
类的元数据（如类名、父类、实现的接口、静态变量、静态方法等）存储在方法区或元数据区。
当类第一次被加载时，其相关信息就会被放入此区域。构造器的信息也位于此区域。
通过这个过程，Java 确保了对象的创建是安全且高效的，同时也支持了垃圾回收机制，自动管理不再使用的对象所占用的内存空间。
此处附上一张创建对象内存分析的配图，来源于《狂神说 Java》配图。
主要是为了说明：为什么不同的对象调用同一个类的同一个属性，比如 name，dog.name 和 cat.name 是不一样的。
五、总结
本文内容主要关于类与对象的创建、初始化和使用，以及如何通过 new 关键字调用构造方法。此外，文章还对无参 / 有参这两种构造器进行描述，并通过内存分析创建对象的过程。
一些参考资料
狂神说 Java 零基础：https://www.bilibili.com/video/BV12J41137hu/
TIOBE 编程语言走势： https://www.tiobe.com/tiobe-index/
Typora 官网：https://www.typoraio.cn/
Oracle 官网：https://www.oracle.com/
Notepad++ 下载地址：https://notepad-plus.en.softonic.com/
IDEA 官网：https://www.jetbrains.com.cn/idea/
Java 开发手册：https://developer.aliyun.com/ebook/394
Java 8 帮助文档：https://docs.oracle.com/javase/8/docs/api/
