Java学习笔记——面向对象（OOP)
面向对象编程OOP
面向对象的本质：以类的方式组织代码，以对象的组织（封装）数据。
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面向对象学习的三条主线：
1. Java类及类的成员：属性、方法、构造器；代码块、内部类
2. 面向对象的三大特性：封装性、继承性、多态性、（抽象性）
3. 其他关键字：this、super、static、final、abstract、interface、package、import等
“人把大象塞进冰箱”
1. 面向过程（线性思维）：强调的是功能行为，以函数为最小单位，考虑怎么做。
①大冰箱打开
②抬起大象，塞进冰箱
③关闭冰箱门
2. 面向对象（分类思维）：强调具备了功能的对象，以类/对象为最小单位，考虑谁来做。
/*
* 人{
* 打开(冰箱){
* 冰箱.open();
* }
* 抬起(大象){
* 大象.into(冰箱);
* }
* 关闭(冰箱){
* 冰箱.down();
* }
* }
*
* 冰箱{
* open(){}
* down(){}
* }
*
* 大象{
* into(){}
* }
*/
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面向对象的两个要素
1、类与对象
-
类：对一类事物的描述，是一个模板，是抽象的概念上的定义。
-
对象：是实际存在的该类事物的每个个体，是一个具体的实例（instance）。
- 面向对象程序设计的重点是类的设计
- 设计类，就是设计类的成员（属性、方法）
- 属性 = 成员变量 = field = 域、字段
- 方法 = 成员方法 = 函数 = method
- 创建类的对象=类的实例化=实例化类
2、方法
定义、调用！
3、对象的引用
引用类型： 基本类型（8个）
对象是通过引用来操作的：栈 ----> 堆（地址）
4、属性 / 字段 Field / 成员变量
① 默认初始化：
数字： 0 0.0
char： u0000
boolean： false
引用： null
② 格式： 修饰符 属性类型 属性名 = 属性值
5、对象的创建和使用
① 必须使用 new 关键字创造对象，构造器 Person dog = new Person();
② 对象的属性 dog.name
③ 对象的方法 dog.sleep()
6、类：
静态的属性 属性
动态的行为 方法
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类和对象的使用（面向对象思想落地的实现）
- 创建类，设计类的成员
- 创建类的对象
- 通过 “对象.属性” 或者 “对象.方法” 调用对象的结构
如果创建了一个类的多个对象，则每个对象都独立的拥有一套类的属性。（非static的）
意味着：如果修改一个对象的属性a，则不影响另外一个对象属性a的值。
public class PersonTest {
//测试类
public static void main(String[] args) {
//创建Person类对象
Person p1 = new Person();
//Scanner scanner = new Scanner(System.in);
//调用对象的结构，属性、方法
//调用属性：“对象.属性”
p1.name = "Tom";
p1.isMale = true;
System.out.println(p1.name);//Tom
System.out.println(p1.isMale);//true
//调用方法：“对象.方法”
p1.eat();
p1.sleep();
p1.talk("Chinese");
//**************************************
Person p2 = new Person();
System.out.println(p2.name);//null
System.out.println(p2.isMale);//false
//**************************************
//将p1变量保存的对象地址值赋给p3，导致p1和p3指向了堆空间中的同一个对象实体。
Person p3 = p1;
System.out.println(p3.name);//Tom
p3.age = 10;
System.out.println(p1.age);//10
}
}
class Person{
//属性
String name;
int age = 1;
boolean isMale;
//方法
public void eat(){
System.out.println("吃饭");
}
public void sleep(){
System.out.println("睡觉");
}
public void talk(String language){ // language：形参
System.out.println("交流，使用的是："+ language);
}
}
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对象的内存解析
无参构造内存解析
public class Pet {
public String name;
public int age;
//无参构造
public void shout(){
System.out.println("叫了一声");
}
}
/* 测试类
// 一个项目应该只存在一个main方法
public class Application {
public static void main(String[] args) {
//new 实例化了一个对象
Pet dog = new Pet();
dog.name = "贝贝";
dog.age = 1;
dog.shout();
System.out.println(dog.name);
System.out.println(dog.age);
}
}
*/
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类在属性中的使用
属性（成员变量） VS 局部变量
1、相同点
① 定义变量的格式：数据类型 变量名 = 变量值
② 先声明，后使用
③ 变量都有其对应的作用域
2、不同点
① 在类中声明的位置的不同
- 属性：直接定义在类的一对{ }内
- 局部变量：声明在方法内、方法形参、代码块内、构造器内部的变量
② 关于权限修饰符的不同
- 属性：可以在声明属性时，指明其权限，使用权限修饰符。
- 常用的权限修饰符：private、public、缺省、protected → 封装性
- 目前，声明属性时，使用缺省就可
- 局部变量：不可以使用权限修饰符。
封装
1、什么是封装
- 在面向对象编程中，程序要追求
高内聚，低耦合。高内聚就是类的内部数组操作细节自己完成，不允许外部干涉；低耦合就是仅暴露少量的方法接口供外部使用。 - 封装（数据的隐藏）是指一种将抽象性函式接口的实现细节部分包装、隐藏起来的方法。通过封装可以禁止外部直接访问一个对象中数据，而只能通过操作接口来访问。
- 属性私有，get/set
- set——>设置数据
- get——>获取数据
2、封装的优点：
- 隐藏代码的实现细节，提供公共的访问方式；
- 提高了代码的复用性；
- 提高程序的安全性，保护数据；
- 统一接口；
- 系统的可维护性增加了。
3、封装原则：
- 将不需要对外提供的内容都隐藏起来。
- 把属性隐藏，提供公共方法对其访问。
- 将所有属性设置为私有.使用private关键字修饰属性。
- public（公共的） ：允许所有的类访问该成员；
- private（私有的） ：只允许该成员自身所属的类访问，不允许子类访问；
- 默认的修饰符 ：允许定义它的类自身以及处于同一个包中的其它类访问（包括子类），不允许不同包中的子类访问；
- protected（保护成员） ：允许定义它的类自身以及处于同一个包中的其它类访问（包括子类），还允许不同包中的子类访问。
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继承
被 Final 定义后不能继承
继承的本质是对某一批类的抽象，从而实现对现实世界更好的建模。
继承是类与类之间的一种关系。 除了继承以外，类与类之间的关系还有依赖、组合、聚合 等等。
子类继承父类，使用关键字 extands（扩展）来表示。子类是父类的扩展。
Ctrl + H ：打开继承树
继承关系的两个类，一个是父类，一个是子类，从意义上来讲两个类具有
"is a"的关系。1. 子类只能继承父类的非私有属性和方法； 2. 子类新增的属性和方法父类无法使用； 3. 父类新增的属性和方法子类能否继承取决于访问权限； 4. 子类编写与父类相同属性时，子类属性覆盖继承自父类属性； 5. 子类编写与父类相同方法时，子类方法覆盖继承自父类方法(重写)； 6. 只支持单继承【一个孩子只能有一个父亲，但父亲可以有多个孩子】，没有多继承，可以多层继承【继承可以传递】。
- 在 Java 中所有的类，都默认直接或者间接继承 Object 类
- 私有的东西无法被继承
1、super&this
super注意点：
- super 调用父类的构造方法，必须在构造方法的第一个
- super 必须只能出现在子类的方法或者构造方法中
- super 和 this 不能同时调用构造方法
VS this：
- 代表的对象不同：
- this：本身调用者这个对象
- super：代表父类对象的引用
- 前提：
- this：没有继承也可以使用
- super：只能在继承条件才可以使用
- 构造方法：
- this()：本类的构造
- super()：父类的构造
2、方法重写
子类的方法和父类必须要一致，方法体不同！
重写需要有继承关系，子类重写父类的方法！
① 方法名必须相同
② 参数列表列表必须相同
③ 修饰符：范围可以扩大但不能缩小： public > protected > default > private
④ 抛出异常：范围，可以被缩小，但不能扩大：ClassNotFoundException → Exception（大）
为什么需要重写？
- 父类的功能 子类不一定需要 或者不一定满足
- Alt + Insert → override；
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多态
-
多态是同种事物的多种形态，即同一方法可以根据发送对象的不同而采用多种不同的行为方式
- 一个对象的实际类型是确定的，但可以指向对象的引用的类型有很多（父类，有关系的类）
- 创建子类对象实现向上转型得到父类对象。
- 例如：猫可以是猫的类型。猫 m = new 猫();
同时猫也是动物的一种，也可以把猫称为动物。动物 d = new 猫();
-
多态编写：
- 子类继承父类，并重写父类的某些方法；
- 创建子类对象，向上转型为父类对象；
- 使用转型得到的父类对象，调用被重写的方法；
- instanceof （类型转换：强制转换、自动转换） 引用类型，判断一个对象是什么类型
- 向上转型： 将子类对象赋值给父类类型的变量，属于自动的。
格式： 父类类型 变量 = 子类对象； - 向下转型： 将父类对象赋值给子类类型的变量，属于强制的。
格式： 子类 变量 = (子类类名)父类对象; - 向下转型的条件:
必须确定子类和父类的继承关系.
注意： 必须先向上转型[确定继承关系]，然后才能向下转型
- 向上转型： 将子类对象赋值给父类类型的变量，属于自动的。
import com.Amy.OOP.Demo07.Person;
import com.Amy.OOP.Demo07.Student;
import com.Amy.OOP.Demo07.Teacher;
// 一个项目应该只存在一个main方法
public class Application {
public static void main(String[] args) {
//Object > String
//Object > Person > Teacher
//Object > Person > Student
//System.out.println(X instanceof Y); //能不能编译通过
Object object = new Student();
System.out.println(object instanceof Student); //true
System.out.println(object instanceof Person); //true
System.out.println(object instanceof Object); //true
System.out.println(object instanceof Teacher); //false
System.out.println(object instanceof String); //false
System.out.println("==============================");
Person person = new Student();
System.out.println(person instanceof Student); //true
System.out.println(person instanceof Person); //true
System.out.println(person instanceof Object); //true
System.out.println(person instanceof Teacher); //false
//System.out.println(person instanceof String); //编译错误
System.out.println("=============================");
Student student = new Student();
System.out.println(student instanceof Student); //true
System.out.println(student instanceof Person); //true
System.out.println(student instanceof Object); //true
//System.out.println(student instanceof Teacher); //编译错误
//System.out.println(person instanceof String); //编译错误
}
}
- 多态注意事项：
- 多态是方法的多态，属性没有多态
- 父类和子类，有联系 ClassCastException：类型转换异常（类型不匹配，非要强转）
- 存在的条件：继承关系，方法需要重写，父类引用指向子类对象（Father f1 = new son();）
- 有些方法无法重写：
- static 方法：属于类，不属于实例
- final 常量
- private 方法
//父类
public class Person {
public void run(){
System.out.println("RUN");
}
}
//子类
public class Student extends Person{
@Override
public void run() {
System.out.println("RUNNING"); //重写父类方法
}
public void eat(){
System.out.println("Eat food");
}
}
//主类调用
import com.Amy.OOP.Demo06.Person;
import com.Amy.OOP.Demo06.Student;
// 一个项目应该只存在一个main方法
public class Application {
public static void main(String[] args) {
//一个对象的实际类型是确定的
// new Student();
// mew Person();
//可以指向的引用类型就不确定了：父类的引用指向子类
//Student 能调用的方法都是自己的或者继承父类的
Student s1 = new Student();
//Person 父类型，可以指向子类，但是不能调用子类独有的方法
Person s2 = new Student();
Object s3 = new Student();
//对象能执行哪些方法，主要看对象左边的类型，和右边关系不大
s2.run(); //子类重写了父类的方法，执行子类的方法
s1.eat();
((Student) s2).eat(); //强制转换，使父类可以调用子类的方法
}
}
- 静态：
//静态导入包
import static java.lang.Math.random;
public class Student {
private static int age; //静态变量
private double score; //非静态变量
//执行顺序：静态>匿名>构造
//2： 用来赋初始值
{
System.out.println("匿名代码块");
}
//1： static只执行一次
static {
System.out.println("静态代码块");
}
//3
public Student() {
System.out.println("构造方法");
}
public static void main(String[] args) {
Student s1 = new Student();
System.out.println("========================");
Student s2 = new Student();
System.out.println(random());
System.out.println(Student.age);
System.out.println(s1.age);
System.out.println(s1.score);
}
}
/*============================================================================================
执行结果：
静态代码块
匿名代码块
构造方法
========================
匿名代码块
构造方法
0.48367470113183275
0
0
0.0
*/
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抽象类
-
abstract 修饰符可以用来修饰方法也可以修饰类，如果修饰方法，那么该方法就是抽象方法；如果修饰类，那么该类就是抽象类。
-
抽象类中可以没有抽象方法，但是有抽象方法的类一定要声明为抽象类。
-
抽象类不能使用 new 关键字来创建对象，它是用来让子类继承的。
-
抽象方法，只有方法的声明，没有方法的实现，它是用来让子类实现的。
-
子类继承抽象类，那么就必须要实现抽象类没有实现的抽象方法，否则该子类也要声明为抽象类。
抽象类特点：
- 不能new一个抽象类，只能靠子类去实现：约束
- 抽象类中可以写普通方法
- 抽象方法必须写在抽象类中
- 抽象的抽象：约束
抽象类不能new，但使用快捷键是可以创建构造器。
抽象类存在的意义： ① 节省代码开发； ② 提高开发效率； ③ 后期可拓展性高。
//abstract 抽象类：类 extends是单继承（接口可实现多继承，类似插座）
public abstract class Action {
//约束~类似于框架，但不写方法，Java帮助实现
//abstract 抽象方法，只有方法名字，没有方法的实现
public abstract void doSomeThing();
}
//抽象类的所有方法，继承了它的子类，都必须要实现它的方法
//除非子类也为abstract抽象类，方法由子子类去实现
public class A extends Action {
@Override
public void doSomeThing() {
}
}
–
接口
- 普通类：只有具体实现。
- 抽象类：具体实现和规范（抽象方法）都有，但不能new 需要通过子类进行操作。
- 接口：只有规范，自己无法写方法，专业的约束！约束和实现分离：面向接口编程。
接口就是规范，定义的是一组规则，体现了现实世界中“如果….则必须能….”的思想。
接口的本质是契约 ，就像法律。制定好大家来遵守。
OO的精髓，是对对象的抽象，最能体现这一点的就是接口。如为什么我们讨论设计、模式都只针对具体抽象能力的语言（C++、Java、C#等），就是因为设计模式所研究的，实际上就是如何合理的抽象。→ 《JAVA设计模式总结之23种设计模式》、《Java开发中的23种设计模式详解》
声明类的关键字是class，声明接口的关键字是interface
接口的作用：
- 约束
- 定义一些方法，让不同的人实现
- 方法：public abstract
- 常量：public static final
- 接口不能实例化，接口中没有构造方法
- 通过 implements 可以实现多个接口
- 必须要重写接口中的方法
//interface 定义的关键字，接口都需要有实现类
public interface UserService {
//常量的定义：public static final,不过一般不在接口中定义常量
int AGE = 99;
//接口中的所有定义其实都是抽象的，默认是public abstract
void add(String name);
void delete(String name);
void update(String name);
void query(String name);
}
public interface TimeService {
void timer();
}
/*
1、抽象类：extends --> 有局限性，只能单继承
2、类 可以实现接口 implements 接口
3、类里面有方法的实现，接口里只有方法的定义
4、实现了接口的类，就必须重写接口中的方法，如下
利用接口实现多继承
*/
public class UserServiceImpl implements UserService,TimeService{
@Override
public void add(String name) {
}
@Override
public void delete(String name) {
}
@Override
public void update(String name) {
}
@Override
public void query(String name) {
}
@Override
public void timer() {
}
}
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内部类
一个Java类中可以有多个class类，但是只能有一个public class
内部类就是在一个类的内部在定义一个类，比如，A类中定义一个B类，那么B类相对于A类来说就是内部类，而A类相对于B类就是外部类。
- 成员内部类
- 静态内部类
- 局部内部类
- 匿名内部类
public class Outer {
private int id = 10;
public void out(){
System.out.println("这是外部类的方法");
}
public class Inner{
public void in(){
System.out.println("这是内部类的方法");
}
//获得外部类的私有属性，内部类直接访问外部类的私有变量
public void getID(){
System.out.println(id);
}
}
//静态内部类
public static class StaticInner{
public void in(){
System.out.println("这是静态内部类的方法");
}
//无法获得外部类的私有属性，除非也定义为static
}
//局部内部类
public void method(){
class Inner{
public void in(){
System.out.println("这是局部内部类的方法");
}
}
}
}
// 一个项目应该只存在一个main方法
public class Application {
public static void main(String[] args) {
//new
Outer outer = new Outer();
//通过这个外部类来实例化内部类
Outer.Inner inner = outer.new Inner();
inner.getID();
}
}
public class Test {
public static void main(String[] args) {
//匿名内部类
// 没有名字初始化类，不用将实例保存到变量中
new Apple().eat();
UserService userservice = new UserService(){
@Override
public void Hello() {
}
};
}
}
//局部内部类
class Apple{
public void eat(){
System.out.println("1");
}
}
interface UserService{
void Hello();
}