8.面向对象编程（高级部分）|Java学习笔记
文章目录
- 类变量和类方法
-
- 类变量
-
- 类变量使用注意事项和细节
- 类方法
-
- 类方法使用注意事项和细节
- 理解 main 方法语法
- 代码块
-
- 代码块使用注意事项和细节讨论
- 单例设计模式
-
- 单例模式应用实例
- 饿汉式 VS 懒汉式
- final 关键字
-
- final 使用注意事项和细节
- 抽象类
-
- 抽象类的介绍
- 抽象类使用的注意事项和细节
- 抽象类最佳实践——模板设计模式
- 接口
-
- 一个接口的例子
- 注意事项和细节
- 实现接口 vs 继承类
- 接口的多态特性
- 内部类
-
- 局部内部类
- 匿名内部类
-
- 匿名内部类的最佳实践
- 成员内部类
- 静态内部类
类变量和类方法
类变量
思考: 如果,设计一个 int count 表示总人数,我们在创建一个小孩时，就把 count 加 1,并且 count 是所有对象共享的就 ok 了！我们使用类变量来解决。
类变量也叫静态变量/静态属性，是该类的所有对象共享的变量,任何一个该类的对象去访问它时,取到的都是相同的值,同样任何一个该类的对象去修改它时,修改的也是同一个变量。
// 定义语法
访问修饰符 static 数据类型 变量名;
// 访问类变量
类名.类变量名
或者 对象名.类变量名
推荐使用： 类名.类变量名
- static 变量是同一个类所有对象共享
- static 类变量，在类加载的时候就生成了
类变量使用注意事项和细节
- 什么时候需要用类变量？
当我们需要让某个类的所有对象都共享一个变量时，就可以考虑使用类变量(静态变量):比如:定义学生类,统计所有学生共交多少钱。Student (name,staticfee) - 类变量与实例变量(普通属性)区别：
类变量是该类的所有对象共享的，而实例变量是每个对象独享的。 - 加上static称为类变量或静态变量，否则称为实例变量/普通变量/非静态变量
- 类变量可以通过类名.类变量名或者对象名.类变量名来访问，但java设计者推荐我们使用类名.类变量名方式访问。【前提是满足访问修饰符的访问权限和范围】
- 实例变量不能通过类名.类变量名方式访问。
- 类变量是在类加载时就初始化了，也就是说，即使你没有创建对象，只要类加载了,就可以使用类变量了。
- 类变量的生命周期是随类的加载开始,随着类消亡而销毁。
类方法
// 定义
访问修饰符 static 数据返回类型 方法名(){}
// 调用
类名.类方法名
当方法中不涉及到任何和对象相关的成员，则可以将方法设计成静态方法，提高开发效率。
类方法使用注意事项和细节
- 类方法和普通方法都是随着类的加载而加载，将结构信息存储在方法区:
类方法中无this的参数
普通方法中隐含着this的参数 - 类方法可以通过类名调用，也可以通过对象名调用。
- 普通方法和对象有关，需要通过对象名调用，比如对象名.方法名(参数)，不能通过类名调
用。 - 类方法中不允许使用和对象有关的关键字，比如 this 和 super。普通方法(成员方法)可以。
- 类方法(静态方法)中只能访问静态变量或静态方法。
- 普通成员方法,既可以访问非静态成员，也可以访问静态成员。
小结：
静态方法，只能访问静态的成员。
非静态的方法，可以访问静态成员和非静态成员(必须遵守访问权限)。
理解 main 方法语法
public static void main(String[] args) {
}
- main方法是虚拟机调用。
- java虚拟机需要调用类的main()方法，所以该方法的访问权限必须是public。
- java虚拟机在执行main()方法时不必创建对象，所以该方法必须是static。
- 该方法接收String类型的数组参数，该数组中保存执行java命令时传递给所运行的类的参数。
- java 执行的程序 参数1参数2参数3
- 在 main()方法中，我们可以直接调用 main 方法所在类的静态方法或静态属性。
- 但是，不能直接访问该类中的非静态成员，必须创建该类的一个实例对象后，才能通过这个对象去访问类中的非静态成员。
代码块
代码化块又称为初始化块,属于类中的成员[即是类的一部分]，类似于方法，将逻辑语句封装在方法体中，通过 { } 包围起来。
但和方法不同，没有方法名，没有返回，没有参数，只有方法体，而且不用通过对象或类显式调用，而是加载类时，或创建对象时隐式调用。
[修饰符] {
代码
}
说明注意：
- 修饰符可选,要写的话，也只能写static
- 代码块分为两类，使用static修饰的叫静态代码块，没有static修饰的,叫普通代码块/非静态代码块。
- 逻辑语句可以为任何逻辑语句(输入、输出、方法调用、循环、判断等)
- ;号可以写上,也可以省略。
代码块的好处：
- 相当于另外一种形式的构造器(对构造器的补充机制)，可以做初始化的操作。
- 场景：如果多个构造器中都有重复的语句，可以抽取到初始化块中，提高代码的重用性。
代码块使用注意事项和细节讨论
- static代码块也叫静态代码块，作用就是对类进行初始化，而且它随着类的加载而执行，并且只会执行一次。如果是普通代码块，每创建一个对象，就执行。
- 类什么时候被加载[重要背!]
①创建对象实例时(new)
②创建子类对象实例,父类也会被加载
③使用类的静态成员时(静态属性,静态方法) - 普通的代码块，在创建对象实例时，会被隐式的调用。
被创建一次，就会调用一次。
如果只是使用类的静态成员时，普通代码块并不会执行。
小结:
- static 代码块是类加载时，执行,只会执行一次。
- 普通代码块是在创建对象时调用的，创建一次，调用一次。
- 类加载的3种情况，需要记住。
- 创建一个对象时，在一个类调用顺序是:(重点，难点)∶
①调用静态代码块和静态属性初始化(注意:静态代码块和静态属性初始化调用的优先级一样,如果有多个静态代码块和多个静态变量初始化，则按他们定义的顺序调用)
②调用普通代码块和普通属性的初始化(注意:普通代码块和普通属性初始化调用的优先级一样,如果有多个普通代码块和多个普通属性初始化，则按定义顺序调用)
③调用构造方法。 - 构造器的最前面其实隐含了super()和调用普通代码块，静态相关的代码块，属性初始化，在类加载时，就执行完毕。
class A {
public A() { //构造器
//这里有隐藏的执行要求
// (1) super();
// (2)调用普通代码块的
System.out.println("ok");
}
}
- 我们看一下创建一个子类对象时(继承关系)，他们的静态代码块，静态属性初始化，普通代码块，普通属性初始化，构造方法的调用顺序如下:
①父类的静态代码块和静态属性(优先级一样,按定义顺序执行)
②子类的静态代码块和静态属性(优先级一样,按定义顺序执行)
③父类的普通代码块和普通属性初始化(优先级一样，按定义顺序执行)
④父类的构造方法
⑤子类的普通代码块和普通属性初始化(优先级一样，按定义顺序执行)
⑥子类的构造方法 - 静态代码块只能直接调用静态成员(静态属性和静态方法)，普通代码块可以调用任意成员。
单例设计模式
设计模式是在大量的实践中总结和理论化之后优选的代码结构、编程风格、以及解决问题的思考方式。设计模式就像是经典的棋谱,不同的棋局,我们用不同的棋谱，免去我们自己再思考和摸索。
什么是单例模式？
- 所谓类的单例设计模式，就是采取一定的方法保证在整个的软件系统中，对某个类只能存在一个对象实例，并且该类只提供一个取得其对象实例的方法。
- 单例模式有两种方式: 1) 饿汉式 2) 懒汉式
饿汉式：类加载时就会创建对象。
懒汉式：不使用就不会创建。
单例模式应用实例
- 构造器私有化=》防止直接new
- 类的内部创建对象
- 向外暴露一个静态的公共方法。getInstance
饿汉式
public class SingleTon01 {
public static void main(String[] args) {
System.out.println(GirlFriend.n1);
// GirlFriend instance = GirlFriend.getInstance();
// System.out.println(instance);
//
// GirlFriend instance2 = GirlFriend.getInstance();
// System.out.println(instance2);
}
}
class GirlFriend {
private String name;
public static int n1= 10;
private static GirlFriend gf = new GirlFriend("小红红"); // 类加载时就会创建对象
private GirlFriend(String name) {
System.out.println("构造器被调用");
this.name = name;
}
public static GirlFriend getInstance() {
return gf;
}
@Override
public String toString() {
return "GirlFriend{" +
"name='" + name + '\'' +
'}';
}
}
懒汉式
public class SingleTon02 {
public static void main(String[] args) {
System.out.println(Cat.n1);
Cat instance = Cat.getInstance();
System.out.println(instance);
Cat instance2 = Cat.getInstance();
System.out.println(instance2);
}
}
class Cat {
private String name;
public static int n1 = 999;
private static Cat cat;
private Cat(String name) {
System.out.println("构造器被调用");
this.name = name;
}
public static Cat getInstance() {
if (cat == null) { // 防止多次创建
cat = new Cat("小可爱"); // 不使用就不会创建
}
return cat;
}
}
饿汉式 VS 懒汉式
final 关键字
- 不希望类被继承
- 不希望父类的某个方法被子类覆盖/重写
- 不希望类的某个属性的值被修改
- 不希望某个局部变量被修改
final 使用注意事项和细节
- final修饰的属性又叫常量,一般用XX_ XX XX来命名
- final修饰的属性在定义时,必须赋初值,并且以后不能再修改，赋值可以在如下位置之一【选择一个位置赋初值即可】:
①定义时:如public final double TAX_RATE=0.08;
②在构造器中
③在代码块中。 - 如果final修饰的属性是静态的，则初始化的位置只能是①定义时②在静态代码块
不能在构造器中赋值。 - final类不能继承,但是可以实例化对象。
- 如果类不是final类，但是含有final方法，则该方法虽然不能重写，但是可以被继承。
- 一般来说，如果一个类已经是final类了，就没有必要再将方法修饰成final方法。
- final不能修饰构造方法(即构造器)
- final和static往往搭配使用，效率更高，不会导致类加载。底层编译器做了优化处理。
- 包装类(Integer,Double,Float,Boolean等都是final),String也是final类。
package com.fwedu.final_;
public class FinalExercise02 {
public static void main(String[] args) {
System.out.println(A.num);
}
}
class A {
public final static int num = 100;
static {
System.out.println("A代码块被执行");
}
}
由于 final 和 static 的搭配使用，因此输出结果只会有 100。
如果删去 final ，那么输出结果会是：
A代码块被执行
100
抽象类
所谓抽象方法就是没有实现的方法
所谓没有实现就是指，没有方法体
当一个类中存在抽象方法时，需要将该类声明为 abstract 类
抽象类的介绍
抽象类使用的注意事项和细节
-
抽象类不能被实例化
-
抽象类不一定要包含 abstract 方法。也就是说，抽象类可以没有 abstract 方法。
-
一旦类包含了 abstract 方法，则这个类必须声明为 abstract
-
abstract 只能修饰类和方法，不能修饰属性和其他
-
抽象类可以有任意成员【抽象类本质还是类】，比如：非抽象方法、构造器、静态属性等等。
-
抽象方法不能有主体，即不能实现。（不能有{}）
-
如果一个类继承了抽象类，则它必须实现抽象类的所有抽象方法，除非它自己也声明为 abstract 类。
-
抽象方法不能使用 private 、final 和 static 来修饰，因为这些关键字都是和重写相违背的。
抽象类最佳实践——模板设计模式
抽象类体现的就是一种模板模式的设计，抽象类作为多个子类的通用模板，子类在抽象类的基础上进行扩展、改造,但子类总体上会保留抽象类的行为方式。
模板设计模式能解决的问题：
- 当功能内部一部分实现是确定，一部分实现是不确定的。这时可以把不确定的部分暴露出去，让子类去实现。
- 编写一个抽象父类，父类提供了多个子类的通用方法，并把一个或多个方法留给其子类实现，就是一种模板模式.
抽象类 Template
package com.fwedu.abstract_;
public abstract class Template {
/**
* 计算工作时间
*/
public abstract void job();
public void calculateTime() {
long start = System.currentTimeMillis();
job();
long end = System.currentTimeMillis();
System.out.println("任务执行时间 " + (end - start));
}
}
继承 Template ，实现了抽象方法 job() 的 Aa类
package com.fwedu.abstract_;
public class Aa extends Template{
@Override
public void job() {
long num = 0;
for (long i = 1; i <= 800000; i++) {
num += i;
}
System.out.println(num);
}
}
也就是继承了 Template 的都可以计算 job() 运行的时间，但是不同的子类执行的 job() 可以是不一样的。
接口
图中写的 抽象类里的方法可以有方法体指的是非抽象方法，抽象方法是不可以有方法体的。
一个接口的例子
定义了一个接口 UsbInterface
package com.fwedu.interface_;
public interface UsbInterface {
/**
* 开始
*/
public void start();
/**
* 结束
*/
public void stop();
}
定义了一个类 Camera 实现了接口 UsbInterface
package com.fwedu.interface_;
public class Camera implements UsbInterface{
@Override
public void start() {
System.out.println("相机开始工作。。。");
}
@Override
public void stop() {
System.out.println("相机停止工作。。。");
}
}
定义了一个类 Phone 实现了接口 UsbInterface
package com.fwedu.interface_;
public class Phone implements UsbInterface{
@Override
public void start() {
System.out.println("手机开始工作。。。");
}
@Override
public void stop() {
System.out.println("手机停止工作。。。");
}
}
定义了一个类 Computer，它可以调用接口 UsbInterface
package com.fwedu.interface_;
public class Computer {
public void work(UsbInterface usbInterface) {
usbInterface.start();
usbInterface.stop();
}
}
一个示例：
使用 Computer，既可以使用 phone 工作，也可以使用 camera 工作。
package com.fwedu.interface_;
public class Interface01 {
public static void main(String[] args) {
Camera camera = new Camera();
Phone phone = new Phone();
Computer computer = new Computer();
computer.work(phone);
System.out.println("=====");
computer.work(camera);
System.out.println("=====");
}
}
注意事项和细节
-
接口不能被实例化
-
接口中所有的方法是 public方法，接口中抽象方法，可以不用abstract修饰
图示:
-
一个普通类实现接口,就必须将该接口的所有方法都实现。
-
抽象类实现接口，可以不用实现接口的方法。
-
一个类同时可以实现多个接口
class Pig implements IB, IC {}
- 接口中的属性,只能是final的，而且是 public static final修饰符。比如：int a=1;实际上是 public static final int a=1;(必须初始化)
- 接口中属性的访问形式:接口名.属性名
- 接口不能继承其它的类,但是可以继承多个别的接口
interface A extends B,C {}
- 接口的修饰符只能是public 和默认，这点和类的修饰符是一样的。
实现接口 vs 继承类
当子类继承了父类，就自动的拥有父类的功能。
如果子类需要扩展功能，可以通过实现接口的方式扩展.。
可以理解 实现接口 是 对 java 单继承机制的一种补充。
接口的多态特性
多态参数、多态数组、多态传递。
class C extends B implements A {
public void pX() {
//System.out.println(x); //错误，原因不明确 x
//可以明确的指定 x
//访问接口的 x 就使用 A.x
//访问父类的 x 就使用 super.x
System.out.println(A.x + " " + super.x);
}
}
//访问接口的 x 就使用 A.x
//访问父类的 x 就使用 super.x
内部类
如果定义类在局部位置(方法中/代码块) : (1) 局部内部类 (2) 匿名内部类
定义在成员位置 (1) 成员内部类 (2) 静态内部类
一个类的内部又完整的嵌套了另一个类结构。
被嵌套的类称为内部类(inner class),嵌套其他类的类称为外部类(outer class)。
是我们类的第五大成员【思考:类的五大成员是哪些?[属性、方法、构造器、代码块、内部类]】，
内部类最大的特点就是可以直接访问私有属性，并且可以体现类与类之间的包含关系，
底层源码中，有大量的内部类。
基本语法：
class Outer { // 外部类
class Inner { // 内部类
}
}
class Other { // 外部其他类
}
内部类的分类
如果定义类在局部位置(方法中/代码块) :
(1) 局部内部类（有类名）
(2) 匿名内部类（没有类名）
定义在成员位置上：
(1) 成员内部类（没有static修饰）
(2) 静态内部类（使用static修饰）
局部内部类
说明:局部内部类是定义在外部类的局部位置，比如方法中，并且有类名。
- 可以直接访问外部类的所有成员，包含私有的。
- 不能添加访问修饰符,因为它的地位就是一个局部变量，局部变量是不能使用修饰符的。但是可以使用final修饰，因为局部变量也可以使用final。
- 作用域 :仅仅在定义它的方法或代码块中。
- 局部内部类-访向----> 外部类的成员[访问方式:直接访问]
- 外部类—访向—>局部内部类的成员。
访问方式:创建对象，再访问(注意:必须在作用域内)
记住:
(1) 局部内部类定义在方法中/代码块
(2) 作用域在方法体或者代码块中
(3) 本质仍然是一个类 - 外部其他类–不能访问---->局部内部类(因为局部内部类地位是一一个局部变量)。
- 如果外部类和局部内部类的成员重名时，默认遵循就近原则，如果想访问外部类的成员，则可以使用(外部类名.this.成员)去访问。
匿名内部类
- 本质还是类
- 内部类
- 该类没有名字
- 同时还是一个对象
- 匿名内部类的语法比较奇特，请大家注意，因为匿名内部类既是一个类的定义，同时它本身也是一个对象，因此从语法上看，它既有定义类的特征，也有创建对象的特征，对前面代码分析可以看出这个特点，因此可以调用匿名内部类方法。
- 可以直接访问外部类的所有成员，包含私有的。
- 不能添加访问修饰符,因为它的地位就是一个局部变量。
- 作用域：仅仅在定义它的方法或代码块中。
- 匿名内部类—访问—>外部类成员[访问方式:直接访问]
- 外部其他类–不能访问-----匿名内部类(因为匿名内部类地位是一个局部变量)
- 如果外部类和匿名内部类的成员重名时，匿名内部类访问的话，默认遵循就近原则，如果想访问外部类的成员，则可以使用(外部类名.this.成员) 去访问。
匿名内部类的最佳实践
package com.fwedu.innerclass;
public class InnerClassExercise01 {
public static void main(String[] args) {
Outer05 outer05 = new Outer05();
outer05.f1();
}
}
class Outer05 {
private int n1 =99;
public void f1() {
Person p = new Person() {
private int n1 = 98;
@Override
public void hi() {
System.out.println("匿名内部类重写了 hi 方法" + n1 +
" 外部类的n1 = " + Outer05.this.n1);
}
};
p.hi();
// 可以直接调用
new Person() {
@Override
public void hi() {
System.out.println("匿名内部类重写了 hi 方法 hhh");
}
@Override
public void ok(String str) {
super.ok(str);
}
}.ok("jack");
}
}
class Person {
public void hi() {
System.out.println("Person hi()");
}
public void ok(String str) {
System.out.println("Person ok() " + str);
}
}
输出是：
匿名内部类重写了 hi 方法98 外部类的n1 = 99
Person ok() jack
成员内部类
外部其他类 访问 成员内部类：
// 第一种方式
// outer08.new Inner08(); 相当于把 new Inner08()当做是 outer08 成员
// 这就是一个语法， 不要特别的纠结.
Outer08.Inner08 inner08 = outer08.new Inner08();
inner08.say();
// 第二方式 在外部类中， 编写一个方法， 可以返回 Inner08 对象
Outer08.Inner08 inner08Instance = outer08.getInner08Instance();
inner08Instance.say();
静态内部类
外部内部类 访问 静态内部类
//方式 1
//因为静态内部类， 是可以通过类名直接访问(前提是满足访问权限)
Outer10.Inner10 inner10 = new Outer10.Inner10();
inner10.say();
//方式 2
//编写一个方法， 可以返回静态内部类的对象实例.
Outer10.Inner10 inner101 = outer10.getInner10();
System.out.println("============");
inner101.say();
Outer10.Inner10 inner10_ = Outer10.getInner10_();
System.out.println("************");
inner10_.say();
因为静态属性和静态方法都从属于类，是类属性，类方法，可以通过类名.的方式来直接访问。