Java核心技术阅读笔记（三）对象与类
对象与类
目录
- 面向对象程序设计概述
- 使用预定义类
- 用户自定义类
- 静态字段和静态方法
- 方法参数
- 对象构造
- 包
- JAR文件
- 文档注释
1. 面向对象程序设计概述
- 相关概念
| 概念名 | 解释 |
|---|---|
| class | 构造对象的模版或蓝图 |
| instance | 由class构造对象的过程称为创建class的instance（实例） |
| encapsulation（封装） | 将数据和行为组合在一个包中，并对对象的使用者隐藏具体的实现方式 |
| 实例字段 | 对象中的数据 |
| 方法 | 操作数据的过程 |
| 当前状态（state） | 作为一个类的实例，特定对象都有一组特定的实例字段值，这些值的集合就是当前对象的状态 |
| 更改器方法 | 对访问对象进行修改的方法 |
| 访问器方法 | 只访问对象而不对对象进行修改的方法 |
实现封装的关键：绝对不能让类中的方法直接访问其他类的实例字段，程序只能通过对象的方法与对象数据进行交互。（意味着一个类可以完全改变存储数据的方式，而对外操作的接口并没有发生改变。）
- 对象的三个主要特性
| 特性 | 解释 |
|---|---|
| 对象的behavior | 可以对对象完成哪些操作，或者可以对对象应用哪些方法 |
| 对象的state | 当调用那些方法时，对象会做出什么响应 |
| 对象的identity | 如何区分具有相同行为和状态的不同对象 |
- 识别类
首先从识别类开始，然后再为各个类添加方法；在分析问题的过程中寻找名词，方法对应动词。对于每一个动词都要识别出完成该动作的对象。 - 类之间的关系
| 关系 | 解释 |
|---|---|
| 依赖（uses-a) | 一个类使用或操作另一个类的对象 |
| 聚合（has-a） | 类A的对象包含类B的对象 |
| 继承（is-a） | 类A扩展类B |
2. 使用预定义类
要使用对象首先必须构造对象，并指定其初始状态，然后对对象应用方法
- 对象与对象变量
new Data();//构造器的名称应该与类名相同
Date birthday = new Data();//为了经常使用，把构造器构造的对象赋值给一个对象变量
如果没有对对象变量进行赋值的话不能使用这个对象的方法，出现编译错误。
3. 用户自定义类
- 基本格式
workhorse class（主力类）：通常该类没有main方法，但是却有自己的实例字段和实例方法
class className{
field1
field2
...
contructor1
contructor2
...
method1
method2
}
- 构造器
- 构造器与类同名
- 每个类可以有1个以上的构造器
- 构造器可以有0个、1个或多个参数
- 构造器没有返回值
- 构造器总是伴随着new操作符一起调用
- 使用var声明局部变量
- 如果可以从变量的初始值推导出它们的类型，那么可以用var关键字声明局部变量，而无需指定类型。
- 如果不需了解任何Java API就能从等号右边明显看出类型，在这种情况下使用var
- var关键字只能用于方法中的局部变量，参数和字段的类型必须声明
- 一般对数值类型不会使用var
- 使用null引用
如果对null值使用一个方法，会产生一个NullPointerException异常。这是一个很严重的错误，类似“索引越界”。定义一个类时，最好清楚地知道哪些字段可能为null。
1. 宽容型
把null参数转换成一个适当的非null值
if(n==null) name="unknown"
else name = n;
java 9 提供了一个方法：
name = Objects.requireNonNullElse(n,"unknown");
2. 严格型
直接拒绝null参数
Objects.requireNonNull(n,"The name cannot be null");
name = n;
如果要接受一个对象引用作为构造参数，要考虑是不是真的希望接受可有可无的值，否则应该使用“严格法”
static <T> void requireNonNull(T obj);
static <T> void requireNonNull(T obj,String message);
static <T> void requireNonNull(T obj,Supplier<String> messageSupplier);
如果obj是null，这些方法会抛出一个NullPointerException异常而没有消息或给定的消息。
static <T> void requireNonNullElse(T obj,T defaultObj);
static <T> void requireNonNullElse(T obj,Supplier<T> messageSupplier);
如果obj不是null则返回obj，或者如果obj为null则返回默认对象
- 隐式参数和显式参数
隐式参数就是方法调用的目标或接受者。[this指定]
显式参数就是形参列表中的参数
- 封装的优点
如果想要获得或者设置实例字段的值，需要提供下面三项内容：
1. 一个私有的数据字段
2. 一个公共的字段访问器方法
3. 一个公共的字段更改器方法
⚠️不要编写一个返回可变对象引用的访问器方法
如果这样的话可以在类外对该对象进行更改，破坏了封装性。因为两个指针指向同一片区域。
如果需要返回一个可变对象的引用，首先应该对它使用clone，对象克隆是指存放在另一个新位置上的对象副本。
class Emploee{
...
public Date getHireDay(){
return (Date) hireDay.clone();
}
}
⚠️如果需要返回一个可变数据字段的副本，就应该使用clone
- 私有方法
有时希望将一个计算代码分解成若干个独立的方法，通常这些辅助方法不应该成为公共接口的一部分，这是由于它们往往与当前的实现关系非常紧密，或者需要一个特殊协议或者调用次序。这样的方法设置为私有方法。
⚠️只要方法时私有的，类的设计者就可以确信它不会在别处被使用，所以可以将其删去；如果一个方法是公共的，就不能简单地将其删除，因为可能会有其他代码依赖这个方法。
- final实例字段
这样的字段必须在构造对象的时初始化。确保在每一个构造器执行之后，这个字段的值已经设置，并且以后不能再进行修改。
final修饰符对于类型为基本类型或者不可变类的字段尤其有用
如果类中的所有方法都不会改变其对象，这样的类就是不可变的类。对于可变的类如果使用final可能会造成混乱。
4. 静态字段与静态方法
- 静态字段（类字段）
class Employee{
private static int nextID = 1;
private int id;
...
}
所有类的实例共享nextID字段，而有各自的id字段
- 静态常量
public static final double PI = 3.14
这样可以直接在类外使用Math.PI
- 静态方法
静态方法是没有this参数的方法，不在对象上使用的方法。（在一个非静态方法中，this参数是隐式参数）
⚠️静态方法不能访问实例字段，因为它不能在对象上执行操作，但是静态方法可以访问静态字段。
可以直接使用类名来调用静态方法：
ClassName.staticMethod()
在下面两种情况下可以使用静态方法：
1. 方法不需要访问对象状态，因为它需要的所有参数都是通过显式参数提供
2. 方法只需要访问类的静态字段
- 工厂方法
静态方法的另一种常见用途，类似LocalDate和NumberFormat的类使用静态工厂方法来构造对象。生成不同风格的格式化对象。
为什么不使用构造器完成操作呢？
1. 无法命名构造器。构造器的名字必须与类名相同，但是这里希望有两个不同的名字，分别得到货币实例和百分比实例
2. 使用构造器对象时，无法改变所构造对象的类型。而工厂方法实际上将返回DecimalFormat类的对象，这是一个NumberFormat的一个子类
- main方法
main方法不对任何对象进行操作。事实上，在启动程序时还没有任何对象，静态的main方法讲执行并构造程序所需的对象。因为要在没有实例的情况下使用main方法，也暗示了main方法时static的。
⚠️每个类中都可以有一个main方法可以用来对某个类进行测试（用于单元测试）
java Employee（待测试的类）
5. 方法参数
Java程序设计语言总是采用按值调用，方法得到的是所有参数值的一个副本。方法不能修改传递给它的任何参数变量的内容。
有两种类型的方法参数：
1. 基本数据类型（数字、布尔）
2. 对象引用
方法得到的是对象引用的副本，原来的对象引用和这个副本的对象副本都引用同一个对象。对象引用是按值传递的。
方法不能修改基本数据类型的参数
方法可以改变对象参数的状态
方法不能让对象参数引用一个新的对象
6. 对象构造
- 重载
签名（signature）
要完整地描述一个方法，需要指定方法名以及参数类型（返回值不算）
var messages = new StringBuilder();
var todolist = new StringBuilder("to do");
重载解析：查找匹配的过程
- 默认字段初始化
如果在构造器中没有显式地为字段设置初值，那么就会自动地被赋为默认值：数值=0，boolean=false，对象引用=null
⚠️字段与局部变量的一个重要区别：方法中的局部变量必须明确地初始化，但是在类中，如果没有初始化类中的字段则将会自动地初始化为默认值。
- 无参数的构造器
public Emploee(){
name = "";
salary = 0;
hireDay = LocalDate.now();
}
只有当class一个构造器都没有的时候系统才提供一个默认的构造器，其他情况都不会有，所以为了提供一个默认的，一般都自己写一个默认的。
- 显式字段初始化
就是直接在定义字段的时候赋给初值，在执行构造器之前完成这个操作，如果一个类的所有构造器都希望把某个特定字段设置为同一个值，这个语法就特别有用。初始值不一定是常量值：
class Employee{
private static int nextId;
private int id = assignId();
...
private static int assignId(){
int r = nextId;
nextId++;
return r;
}
- 调用另一个构造器
this(其他构造器的参数格式);
//调用同一个类的另一个构造器
- 初始化块
Java初始化数据字段的方法：
1. 在构造器中设置值
2. 在声明中赋值
3. 初始化块
首先运行初始化块，然后才运行构造器的主体部分。
⚠️调用构造器的具体步骤：
- 如果构造器的第一行调用了另一个构造器，则基于所提供的参数执行第二个构造器
- 否则，所有数据字段初始化为默认值；按照在类声明中出现的顺序，执行所有字段初始化方法和初始化块
- 执行构造器主体代码
7. 包
使用包的主要原因是：确保类名的唯一性。从编译器的角度来看，嵌套的包之间没有任何的关系。java.util和java.util.jar包毫无关系。
- 类的导入
一个类可以访问所属包中的所有类，以及其他包中的公共类。
import packageName;
import java.util.*;//只能用*导入一个包
在包中定位类是编译器的工作
- 静态导入
有一种import语句允许导入静态方法和静态字段，而不只是类。
import static java.lang.System.*;
//可以使用类中的静态方法和静态字段而不需要加类名前缀
- 在包中增加类
要想将类放入包中，就必须将包的名字放在源文件的开头，即放在定义这个包中各个类的代码之前。如果没有在源文件中放置package语句，这个源文件中的类就属于无名包。无名包没有包名。
package com.horstmann.corejava;
public class Employee{
...
}
- 包访问
标记为public的部分可以由任意类使用，标记为private的部分只能由定义它们的类使用，如果没有指定public/private，这个部分（类、方法或变量）可以被同一个包中的所有方法访问。 - 类路径
(pothole) - 设置类路径
(pothole)
8. JAR文件
（pothole)
9.文档注释
- 注释的插入
- 类注释
- 方法注释
- 字段注释
- 通用注释
- 包注释
- 注释抽取