面向对象（上）：类、对象、封装、构造器、this、代码块与 static

课件来源：《第3章 面向对象(上).pptx》。本文逐项覆盖课件目录，并依据 Java SE 26、JDK 25 LTS 及相关官方文档补充现代工程实践。

面向对象的核心不是“所有东西都写成类”，而是用状态、行为、边界和不变量表达领域概念。本章完整覆盖课件上半部分。

1. 学习目标

• 区分类、对象、引用、实例字段和局部变量。
• 使用封装和构造器维护对象不变量。
• 理解 this、初始化顺序、静态成员与实例成员。
• 避免贫血对象、全局静态状态和无约束 setter。

2. 知识结构

3. 逐项详解

1. 面向对象思想

对象把相关状态与行为组织在一个边界内；类描述对象结构和可执行契约。好的模型让非法状态难以表示，并让行为靠近它所依赖的数据。

工程理解： 从业务不变量和用例出发划分职责，而不是机械地为每张数据库表生成只有 getter/setter 的类。

常见误区： 把面向对象等同于“封装、继承、多态”三个术语，忽略职责、协作和不变量。

2. 类、对象与引用

new 创建对象并返回引用；多个变量可指向同一对象。引用可为 null，字段具有默认值，局部变量必须在使用前明确赋值。

工程理解： 尽量在构造阶段创建完整对象；对可能缺失的结果使用明确契约，而不是到处传播 null。

常见误区： 把引用变量本身当作对象，或以为赋值会复制整个对象。

3. 字段、方法与访问控制

private、包可见、protected、public 决定源代码访问边界。公开方法形成 API；字段通常私有，通过有意义的行为更新。

工程理解： 优先最小可见性；包按高内聚职责组织，而不是简单按 controller/service/util 技术名拆散领域。

常见误区： 把所有字段和方法都声明为 public，导致任何调用者都能破坏状态。

4. 封装与对象不变量

封装不仅是“private + getter/setter”，而是隐藏表示方式并控制状态变化。例如余额不得为负、订单状态只能按允许路径迁移，都应在对象边界内验证。

工程理解： 暴露 withdraw、changeAddress 等业务方法，并在一个地方维护校验。

常见误区： 自动为所有字段生成可写 setter，使对象在任意时刻都可能处于非法状态。

5. 构造器与重载

构造器没有返回类型，名称与类名一致，用于建立初始状态。未声明构造器时编译器才提供默认无参构造器；一旦声明任意构造器，默认构造器便不再生成。

工程理解： 参数较多或存在可选项时使用静态工厂、builder 或值对象，避免长参数列表和布尔陷阱。

常见误区： 给构造器写 void 使其变成普通方法，或依赖已经不存在的默认构造器。

6. this 的三种用途

this.field 消除字段与参数歧义，this.method() 调用当前对象行为，this(...) 在构造器首条语句委托同类其他构造器。实例方法中的 this 指当前接收者。

工程理解： 用构造器委托集中默认值与验证，避免多个构造器复制初始化逻辑。

常见误区： 在 static 上下文使用 this，或形成构造器互相调用环。

7. 局部代码块、实例初始化块与静态初始化块

普通块限制局部变量作用域；实例初始化块在每次构造对象时执行，并被插入到构造器流程；静态初始化块在类初始化时执行一次。初始化顺序还受到父类和字段声明顺序影响。

工程理解： 复杂初始化优先具名私有方法或工厂；静态初始化避免网络、文件等不稳定 I/O。

常见误区： 依赖难以看出的初始化顺序，或在静态块抛出异常导致类无法初始化。

8. static 字段、方法与嵌套类

static 成员属于类，不依赖具体实例。静态方法只能直接访问静态成员；静态嵌套类不持有外部类实例。常量常写为 public static final，但可变静态字段会成为进程级共享状态。

工程理解： 纯函数工具和无状态工厂可使用 static；可替换依赖和有生命周期资源交给对象或依赖注入容器。

常见误区： 用 static 解决所有访问问题，造成测试污染、并发竞争和隐藏依赖。

9. 对象生命周期与垃圾回收边界

对象在没有可达引用后才有资格被 GC 回收，具体时机不确定。GC 管理 Java 堆内存，不自动关闭文件、Socket 和数据库连接。

工程理解： 外部资源使用 AutoCloseable 与 try-with-resources；内存泄漏往往来自仍被集合、监听器、ThreadLocal 或缓存引用的对象。

常见误区： 把变量设为 null 当作可靠的即时回收，或依赖 finalize() 清理资源。

3.9 最小可运行示例

java复制
public final class Example {
  private Example() {}

  public static <T> List<T> immutableCopy(Collection<? extends T> source) {
    Objects.requireNonNull(source, "source");
    return List.copyOf(source);
  }
}

4. 现代 Java 校准

• finalize() 已废弃并不适合资源释放；使用 try-with-resources、Cleaner 的受控场景或显式生命周期。
• 不可变值对象可使用 record，但仍需在紧凑构造器中校验。
• 依赖注入服务应避免可变 static 单例状态。
• 访问器不是封装的充分条件；关键是对象是否控制自己的有效状态。

5. 实践任务

1. 设计 Money、Order 与 OrderLine，使金额和订单状态始终合法。
2. 画出父类静态字段、实例字段、初始化块和构造器的执行顺序并用日志验证。
3. 重构一个只有 getter/setter 的类，把业务状态迁移收回对象方法。

6. 掌握检查

• 能解释对象、引用和赋值别名。
• 能设计保证不变量的构造器和行为方法。
• 能说明 this、static 和初始化块的执行边界。
• 能区分堆内存回收与外部资源关闭。

参考资料

• Java Language Specification 26
• Java SE 26 API
• Dev.java Learn