Java基础(四)——面向对象

2023-09-24

Java

6.1k 词

认识面向对象编程

面向对象编程的优点：
- 凡是找对象的编程套路，更加符合人类思维习惯，编程也会更直观

对象是啥？如何得到？

对象就是一种特殊的数据结构。

对象是用类new出来的，有了类就可以创建出对象

public class 类名{
    1.变量，用来说明对象可以处理什么数据
    2.方法，描述对象有什么功能，也就是可以对数据进行什么样的处理
    ……
}

类名对象名 = new 类名();

面向对象编程这种套路是咋回事？
- 祖师爷（詹姆斯·高斯林）认为万物皆对象，谁的数据谁处理
面向对象编程的三大特性：继承、封装、多态

对象在计算机中的执行原理

对象在计算机中的执行原理是怎么回事？
- Student s = new Student();
- 每次创建对象，就是在堆内存中开辟一块内存区域代表一个学生对象。
- 对象变量里面记住的是学生对象的地址。
如何识别引用类型的变量？
- 变量中存储的是地址就是引用类型的变量

类和对象的一些注意事项

类名建议用英文单词，首字母大写，满足驼峰模式，且要有意义，比如：Student、Car……
类中定义的变量也称为成员变量（对象的属性），类中定义的方法也称为成员方法（对象的行为）。
成员变量本身存在默认值。
一个代码文件中，可以写多个class类，但只能一个用public修饰，且public修饰的类名必须称为代码文件名。
对象与对象之间的数据不会相互影响，但多个变量指向同一个对象时就会相互影响了。
如果某个对象没有变量引用它，则该对象无法被操作，该对象会变为所谓的垃圾对象。

Java存在自动垃圾回收机制，会自动清除掉垃圾对象

this、构造方法

this关键字时什么？
- this就是一个变量，可以用在方法里，用来拿到当前对象；哪个对象调用方法，this就指向哪个对象，也就是拿到哪个对象。
this关键字在实际开发中常用来干啥？
- 用来解决对象的成员变量与方法内部变量的名称一样时，导致访问冲突问题。

构造方法语法：与类名相同，没有方法类型

public class Student(){
    /*构造方法*/
    public Student(){
        ……
    }
}

构造方法用途：
- 对象创建时，我们可以指定对象去调用哪个构造方法执行。
- 构造方法常用于完成对象初始化（给成员变量传值）
构造方法在使用时的注意事项：
- 类在设计时，如果不写构造方法Java会为类自动生成一个无参构造方法
- 一旦定义了有参构造方法，Java就不会自动生成无参构造方法了，此时建议自己手写一个无参构造方法

封装、实体JavaBean

什么是封装？
- 封装就是用类设计对象处理某一个事物的数据时，应该把要处理的数据，以及处理这些数据的方法。设计到一个对象中去。
封装的设计规范是什么样的？
- 合理隐藏，合理暴露
代码层如何控制对象的成员公开或隐藏？
- 公开成员，可以使用public(公开)进行修饰。
- 隐藏成员，使用private(私有、隐藏)进行修饰。
什么是实体类？有什么特点？
- 成员变量必须私有，且要为他们提供get、set方法；必须有无参数构造方法
- 仅仅是一个用来保存数据的Java类，可以用它创建对象，保存某个事物的数据
实体类的应用场景：
- 实体类对应的是软件开发里现在比较流行的开发方式，数据和数据业务处理相分离

成员变量和局部变量的区别

区别	成员变量	局部变量
类中位置不同	类中，方法外	常见于方法中
初始化值不同	有默认值，不需要初始化赋值	没有默认值，使用之前必须完成赋值
内存位置不同	堆内存	栈内存
作用域不同	整个对象	在所属的大括号中
作用周期不同	与对象相同	随着方法调用而出现，随方法结束而结束

static

static叫静态，可以修饰成员变量、成员方法。
成员变量按照有无static修饰，分为两类：
- 类变量：
  - 有static修饰，属于类，在计算机中只有一份，会被类的全部对象共享
  - 应用场景：如果某一份数据只需要一份，且希望能够被共享（访问、修改），则建议使用类变量来记录
- 实例变量（对象的变量）：
  - 无static修饰，每个对象都有一份
  - 应用场景：每个对象都要有一份，数据各不同
成员方法按照有无static修饰，分为两类：
- 类方法（静态方法）：
  - 属于类，可以直接用类名访问，也可以对象访问
  - 应用场景：可以用来设计工具类
- 实例方法：
  - 属于对象，只能使用对象访问
- 工具类
  - 工具类中的方法都是类方法，每个类方法都是用来完成一个功能的
  - 工具类提高了代码的复用性；调用方法，提高了开发效率
  - 工具类之所以使用类方法实现，是因为这样可以不用创建对象而浪费内存
  - 工具类不需要创建对象，建议将工具类的构造方法私有化
注意事项：
- 类方法可以直接访问类的成员，不可以直接访问实例成员
- 实例方法既可以直接访问类成员，也可以直接访问实例成员
- 实例方法中可以出现this关键字，类方法中不可以出现this关键字

static应用知识

代码块

代码块概述
- 代码块是类的5大成分之一（成员变量、构造方法、方法、代码块、内部类）
代码块分为两种：
- 静态代码块：
  - 格式：static{}
  - 特点：类加载时自动执行，由于类只会加载一次，所以静态代码块也只会执行一次
  - 作用：完成类的初始化，例如：对类变量的初始化赋值
- 实例代码块：
  - 格式：{}
  - 特点：每次创建对象时，执行实例代码块，并在构造方法前执行
  - 作用：和构造方法一样，都是用来完成对象的初始化，例如：对实例变量进行初始化赋值

单例设计模式

什么是设计模式（Design pattern）？
- 一个问题通常有很多种解法，其中肯定有一种解法是最优的，这个最优的解法被人总结出来了，称之为设计模式。
- 设计模式有20多种，对应20多种软件开发中会遇到的问题。
单例设计模式：确保一个类只有一个对象。
写法：
- 把类的构造方法私有
- 定义一个类变量记住类的对象
- 定义一个类方法，返回对象
单例的应用场景：任务管理器对象、获取运行时对象
单例设计模式的实现方式很多，如：饿汉式单例、懒汉式单例、……

饿汉式单例设计模式：拿对象时，对象早就创建好了

public class A{
    
    private static A a = new A();
    
    private A(){
    }
    
    public static A getObject(){
        return a;
    }
}

懒汉式单例设计模式：拿对象时，才开始创建对象（延迟加载对象）

public class B{
    
    private static B b;
    
    private b(){
    }
    
    public static B getInstance(){
        if(b == null){
            b = new B();
        }
        
        return b;
    } 
}

继承

认识继承

什么是继承？继承后有什么有啥特点？
- 继承就是用extends关键字，让一个类和另一个类建立起一种父子关系
- 子类可以继承父类非私有成员
带继承关系的类，Java会怎创建它的对象？对象创建出来后，可以直接访问哪些成员？
- 带继承关系的类，Java会用类和其父类，这么多张设计图来一起创建类的对象。
- 对象能直接访问什么成员，是由子父类这么多张设计图共同决定，这么多张设计图对外暴露了什么成员，对象就可以访问什么成员。
继承的好处：减少重复代码的编写，提高了代码的复用性。
权限修饰符：就是用来限制类中的成员（成员变量、成员方法、构造方法、代码块……）能够被访问的范围

修饰符同一个类同一个包子类任意包

private √

default √ √

protected √ √ √

public √ √ √ √
继承相关的两个注意事项：
- Java是单继承：一个类只能继承一个直接父类；Java中的类不支持多继承，但是支持多层继承。
- Object类是Java中的所有类的祖宗。

修饰符	同一个类	同一个包	子类	任意包
private	√
default	√	√
protected	√	√	√
public	√	√	√	√

方法重写

方法重写：子类写了一个方法名称、形参列表与父类某个方法一样的方法去覆盖父类的该方法。
重写方法的注意事项：
- 建议加上：@Override注解，可以校验重写是否正确，同样可读性好。
- 子类重写父类方法时，访问权限必须大于或等于父类被重写的方法的权限。
- 重写的方法返回值类型，必须与被重写方法的返回值类型一样，或者范围更小。
- 私有方法、静态方法不能被重写。
方法重写应用场景：当子类觉得父类的方法不好用，或者不满足自己需求时，就可以用方法重写

子类访问其他成员的规则、子类构造方法的特点

在子类方法中访问其他成员（成员变量、成员方法），是依照就近原则的。
- 先子类局部范围找
- 然后子类成员范围找
- 然后父类成员范围找，如果都没有找到就会报错
如果子父类中，出现了重名的成员，会优先使用子类，那么该如何使用在子类中使用父类的成员呢？
- 可以通过super关键字，指定访问父类的成员：super.父类成员变量/父类成员方法;
子类构造方法的特点：子类的全部构造方法，都会先调用父类的构造方法，再执行自己。
子类构造方法是如何实现调用父类构造方法的：
- 默认情况下，子类全部构造方法的第一行代码都是super();（写不写都存在），它会调用父类的无参构造方法。
- 如果父类没有无参构造方法，则我们必须在子类构造方法的第一行手写super(……);，指定去调用父类的有参构造方法
this(……)：在构造方法中调用本类的其他构造方法
注意：使用this()和super()时必须放在构造方法的第一行

多态

认识多态

多态：多态是在继承/实现情况下的一种现象，表现为：对象多态、行为多态。

多态的具体代码实现：

//Student类和Teacher类均为People类的子类

People p1 = new Student();
p1.run();

People p2 = new Teacher();
p2.run();

多态的前提：有继承/实现关系；存在父类引用子类对象；存在方法重写。
注意事项：多态是对象、行为多态，Java中的属性（成员变量）不谈多态。

使用多态的好处

使用代码有什么好处？存在什么问题？
- 好处：可以解耦合，扩展性更强；使用父类类型的变量作为方法的形参时，可以接收一切子类对象。
- 问题：多态下不能直接调用子类的独有方法

多态下的类型转换问题

类型转换有几种类型？能解决什么问题？
- 自动类型转换、强制类型转换
- 可以把对象转换成其真正的类型，从而解决了多态下不能调用子类独有方法的问题
强制类型转换需要注意什么？
- 存在继承/实现时，就可以进行强制类型转换，编译阶段不会报错。
- 但是，运行时，如果发现对象的真实类型与强转后的类型不同会报错（ClassCastException）
强制转换类型前？Java建议我们做什么？
- 使用instanceof判断当前对象的真实类型：对象 instanceof 类型

final

认识final

final关键字是最终的意思，可以修饰（类、方法、变量）
修饰类：该类被称为最终类，特点是不能被继承了。
修饰方法：该方法被称为最终方法，特点是不能被重写了。
修饰变量：该变量只能被赋值一次。
final修饰变量的注意：
- final修饰基本类型的变量，变量存储的数据不能被改变。
- final修饰引用类型的变量，变量存储的地址不能被改变，但地址所指向对象的内容是可以被改变的。

补充知识：常量详解

使用了static final修饰的成员变量就被称为常量
作用：通常用于记录系统的配置信息。
1
2
3
public class Constant{
public static final String SCHOOL_NAME = "伽里敦大学";
}
注意：常量名的命名规范：建议大家使用大写英文单词，多个单词使用下划线连接起来。
使用常量记录系统配置信息的优势、执行原理
- 代码可读性更好，可维护性也更好。
- 程序编译后，常量会被“宏替换”：出现常量的地方全部会被替换成其记住的字面量，这样可以保证使用常量和直接用字面量的性能是一样的。

抽象类

认识抽象类

抽象类、抽象方法是什么样的？
- 都是用abstract修饰的；抽象方法只有方法签名，不能写方法体。
抽象类有哪些注意事项和特点？
- 抽象类中可以不写抽象方法，但抽象方法的类一定是抽象类。
- 类有的成员（成员变量、方法、构造器）抽象类都具备。
- 抽象类不能创建对象，仅作为一种特殊的父类，让子类继承并实现。
- 一个类继承抽象类，必须重写完抽象类的全部抽象方法，否则这个类也必须定义成抽象方法。
抽象类的应用场景和好处是什么？
- 应用场景：父类知道每个子类都要做某个行为，但每个子类要做的情况不一样，父类就定义成抽象方法，交给子类去重写实现。
- 好处：我们抽出这样的抽象类，就是为了更好的支持多态。

模板方法设计模式

模板方法设计模式解决了什么问题？
- 解决方法中存在重复代码的问题
模板设计方法应该怎么写？
1. 定义一个抽象类。
2. 在里面定义2个方法：
  - 一个是模板方法：把相同代码放里面去。
  - 一个是抽象方法：具体实现交给子类。
建议使用final关键字修饰模板方法
- 模板方法是给对象直接使用的，不能被子类重写。
- 一旦子类重写了模板方法，模板方法就失效了

接口

认识接口

Java提供了一个关键字interface，用这个关键字我们可以定义出一个特殊的结构：接口。
1
2
3
4
public interface 接口名{
//成员变量（常量）
//成员方法（抽象方法）
}
注意：接口不能创建对象
接口是用来被类实现的（implements）的，实现接口的类称为实现类。
1
2
3
修饰符 class 类名 implements 接口1, 接口2，……{

}
一个类可以实现多个接口，实现类实现多个接口，必须重写完全部接口的全部抽象方法，否则实现类需要定义成抽象类。

使用接口的好处

弥补了类单继承的不足，一个类可以同时实现多个接口
别人通过类实现的接口，就可以显性的知道类实现的功能
让程序可以面向接口编程，这样程序员就可以灵活方便的切换各种业务实现

其他细节

JDK8开始，在接口中新增了哪些方法？
- 默认方法：使用default修饰，使用实现类的对象调用
- 静态方法：static修饰，必须使用当前接口名调用
- 私有方法：private修饰，jdk9开始才有的，只能在接口内部被调用
- 他们都会默认被public修饰
JDK8开始，接口为什么要新增这些方法？
- 增强了接口的能力，更便于项目的扩展和维护

接口的多继承：一个接口可以同时继承多个接口

interface A{}
interface B{}
interface C{}

// 接口是多继承的
interface D extends C, B, A{
    
}

接口多继承的作用：便于实现类去实现

接口其他注意事项：
- 一个接口继承多个接口，如果多个接口中存在方法签名冲突，则此时不支持多继承
- 一个类实现多个接口，如果多个继承中存在方法签名冲突，则此时不支持多实现
- 一个类继承了父类，又同时实现了接口，父类中和接口中有同名的默认方法，实现类会优先用父类的
- 一个类实现了多个接口，多个接口中存在同名的默认方法，可以不冲突，这个类重写方法即可

分类

标签

Java基础(四)——面向对象

认识面向对象编程

对象在计算机中的执行原理

类和对象的一些注意事项

this、构造方法

封装、实体JavaBean

成员变量和局部变量的区别

static

static应用知识

代码块

单例设计模式

继承

认识继承

方法重写

子类访问其他成员的规则、子类构造方法的特点

多态

认识多态

使用多态的好处

多态下的类型转换问题

final

认识final

补充知识：常量详解

抽象类

认识抽象类

模板方法设计模式

接口

认识接口

使用接口的好处

其他细节