面向对象

一、软件开发方式

1、面向过程

一种较早的编程思想,顾名思义该思想是站在过程的角度思考问题,强调的是我该怎么去做。即功能的执行过程,即先干啥,后干啥。
​ 面向过程思想中函数是一等公民,每个函数负责完成某一个功能,用以接受输入数据,函数对输入数据进行处理,然后输出结果数据。
而每一个功能我们都使用函数(类似于方法)把这些步骤一步一步实现,使用的时候依次调用函数就可以了。
面向过程的设计思想,系统软件适应性差,可拓展性差,维护性低。

二、面向对象

一种基于面向过程的新的编程思想,顾名思义该思想是站在对象的角度思考问题,我们把多个功能合理的放到不同对象里,强调的是我该让谁来做。
面向对象最小的程序单元是类,必须先存在类的定义,再有对象,而具备某种功能的实体,称为对象。
举个例子,小明完成买菜,做菜,吃饭,洗完,写代码功能。
大家一起来看看有对象和没对象的区别:


wps4.jpg

左图是没有对象的,右图是有对象的。区分面向过程的我该怎么做和面向对象的我该让谁来做的思想。
面向过程和面向对象各有千秋,面向对象更符合我们常规的思维方式,稳定性好,可重用性强,易于开发大型软件产品,有良好的可维护性,它拥有三大特征:

  • 封装(Encapsulation)
  • 继承(Inheritance)
  • 多态(Polymorphism)

三、成员变量和局部变量

3.1、变量的分类

​根据变量定义位置的不同,分成两大类:

  • 成员变量:直接定义在类中,方法外面。又称之为字段(Field),不要称之为属性(错误),后讲
  • 局部变量:除了成员变量,其他都是局部变量,具体存在于三个地方
    • 方法内
    • 方法的形
    • 代码块中(一对花括号)

3.2、变量的初始化

变量的初始化表示在内存中开辟存储空间,只有初始化之后,才能使用。

  • 成员变量:默认是有初始值的,不同类型的初始值,如下图
  • 局部变量:没有初始值,所以必须手动先初始化才能使用

3.3变量的作用域

变量根据定义的位置不同,也决定了各自的作用域是不同的,关键看变量所在的那对花括号。

  • 成员变量:在所定义的类中都有效
  • 局部变量:从开始定义的位置开始,只能在自己所在的花括号内有效

3.4变量的生命周期

变量的生命周期,表示变量在内存在能存活多久。

  • 成员变量:存储在堆内存中,随着对象的销毁而销毁
  • 局部变量:存储在栈内存中,随着所定义方法的调用结束而销毁
    • 局部变量存储在方法中,每次调用方法都会在栈空间开辟一块内存空间——栈帧,方法调用结束,栈帧就被销毁了,内存中的存储的变量数据也销毁了

3.5类和对象的关系

面向对象思想中有两个非常重要的概念,类和对象,其中:

  • 类(class),是对某一类事务的抽象描述(状态和行为),如下图的抽象女人图。
  • 对象(object),表示现实生活中该类事物的个体,也称之为实例,如下图的每一个具体的女人。
  • 类可以看作是对象的数据类型,就好比无论你是谁,只要是女人,那么类型就是女人。
    wps5.jpg

    上图,从左往右看是抽象的过程,从右往左看是实例化的过程,所谓实例化就表示根据类这个模板制造出每一个对象。
    任何事物存在就有一定的功能,在面向对象中,任何事物都可以看成对象,也就是万物皆对象的概念。
    注意,在开发中,必须先有类,再使用new关键字根据类来创建出对象。

四、类的定义

类是拥有相同特性(状态)和行为(功能)的多个对象的抽象。而一般的,描述类或者说定义类,就从状态和行为上分析,那么怎么来表示状态和行为呢?

  • 使用成员变量来表示状态
  • 使用成员方法来表示行为
    定义语法格式:
public class 类名{
    //可编写0到N个成员变量
    [修饰符] 数据类型  变量名1;
    [修饰符] 数据类型  变量名2;

    //可编写0到N个成员方法
    [修饰符] 返回值类型  方法名称(参数){
        //方法体
    }
}

注意:

  • 成员变量和方法都 能使用static修饰,修饰符是可选用的,都先不使用任何修饰符
  • 在面向对象设计中,描述对象的类和测试类分开来编写
  • 在描述对象的类中,不需要定义main方法,专门在测试类中提供main方法。

五、访问修饰符

车库有一个车位,旁边写着”公共车位”,那么该车位就是公共的,谁都可以访问它。如果我在车位旁边写上“私家车位”,那么该车位就只能是我自己来访问。外界(除我之外)都访问不了,像“公共”、“私有”这种限制外界访问的标记符号,就称之为访问修饰符。
​ 访问修饰符,决定了有没有权限访问某个资源。
​ 封装其实就是要让有些类看不到另外一些类中定义的字段和方法。Java提供了不同的访问权限修饰符来限定类中的成员让谁可以访问到。


wps7.jpg
  • private:表示当前类私有的,类访问权限,只能在本类中操作,离开本类之后就不能直接访问
  • 不写(缺省):表示当前包私有,包访问权限,定义和调用只能在同一个包中,才能访问
  • protected:表示子类访问权限,同包中的可以访问,即使不同包但是有继承关系也可以访问
  • public:表示公共的,可以在当前项目中任何地方访问

六、面向对象

1、this关键字

局部变量和成员变量同名,此时在方法中调用变量时根据就近原则,优先使用局部变量,示意图如下。


image-20200605174604319.png

可以看出setName方法中两次使用的name,都是直接寻找距离自己最近的形参name,就相当于把参数name的值设置给参数name,根本就没有把参数值设置给成员变量。
​ 该问题,更专业的叫法是局部变量和成员变量存在二义性,也就是变量名有歧义。为了解决该问题——有请this关键字。
​ 使用 this.变量名的语法,此时访问的就是成员变量,


image-20200605174658036.png

使用构造器还是setter方法
构造器和setter方法都可以给对象设置数据:
  • 构造器,在创建对象的时候设置初始数据,只能初始化一次。
  • setter方法,创建对象后再设置初始数据,可以设置多

2、继承

子类继承父类之后,可以拥有到父类的某一些成员(字段和方法),根据访问修饰符来判断:

  • 如果父类中的成员使用public和protected修饰,子类都能继承.
  • 如果父类和子类在同一个包中,使用缺省访问修饰的成员,此时子类可以继承到
  • 如果父类中的成员使用private修饰,子类继承不到。private只能在本类中访问
  • 父类的构造器,子类也不能继承,因为构造器必须和当前的类名相同

3、方法覆盖

当子类存在一个和父类一模一样的方法时,我们就称之为子类覆盖了父类的方法,也称之为重写。那么我们就可以在子类方法体中,重写编写逻辑代码。
方法的调用顺序:
通过对象调用方法时,先在子类中查找有没有对应的方法,若存在就执行子类的,若子类不存在就执行父类的,如果父类也没有,报错。
方法覆盖的细节:
private修饰的方法不能被子类所继承,也就不存在覆盖的概念。

  1. 实例方法签名必须相同 (方法签名= 方法名 + 方法的参数列表)
  2. 子类方法的返回值类型是和父类方法的返回类型相同或者是其子类
  3. 子类方法中声明抛出的异常小于或等于父类方法声明抛出异常类型
  4. 子类方法的访问权限比父类方法访问权限更大或相等

4、super关键字

问题,在子类中的某一个方法中需要去调用父类中被覆盖的方法,此时得使用super关键字。

public class Ostrich extends Bird{
    public void fly() {
        System.out.println("扑扑翅膀,快速奔跑...");
    }
    
    public void say() {
        super.fly();//调用父类被覆盖的方法
        fly();//调用本类中的方法
    }
}

如果调用被覆盖的方法不使用super关键字,此时调用的是本类中的方法。
super关键字表示父类对象的意思,更多的操作,后面再讲。
super.fly()可以翻译成调用父类对象的fly方法。

5、抽象类和抽象方法

使用abstract修饰的方法,称为抽象方法。

public abstract 返回类型 方法名(参数);

抽象方法的特点:

  • 使用abstract修饰,没有方法体,留给子类去覆盖
  • 抽象方法必须定义在抽象类或接口中
public abstract class 类名{
}

一般的,抽象类以Abstract作为类名前缀,如AbstractGraph,一看就能看出是抽象类。
抽象类的特点:

  • 抽象类不能创建对象,调用没有方法体的抽象方法没有任何意义
  • 抽象类中可以同时拥有抽象方法和普通方法
  • 抽象类要有子类才有意义,子类必须覆盖父类的抽象方法,否则子类也得作为抽象类
    父类代码:
public abstract class AbstractGraph {
    public abstract double getArea();   //没有方法体
}

子类代码:

public class Circle extends AbstractGraph {
    private int r;// 半径
    public void setR(int r) {
        this.r = r;
    }
    public double getArea() {   //覆盖父类抽象方法
        return 3.14 * r * r;    //编写方法体
    }
}

== 符号到底比较的是什么:

  • 比较基本数据类型:比较两个值是否相等
  • 比较对象数据类型:比较两个对象是否是同一块内存空间
    每一次使用new关键字,都表示在堆中创建一块新的内存空间。

七、多态思想

1、接口

接口是一种约定规范,是多个抽象方法的集合。仅仅只是定义了应该有哪些功能,本身不实现功能,至于每个功能具体怎么实现,就交给实现类完成。
接口中的方法是抽象方法,并不提供功能实现,体现了规范和实现相分离的思想,也体现了组件之间低耦合的思想。
​ 所谓耦合度,表示组件之间的依赖关系。依赖关系越多,耦合性越强,同时表明组件的独立性越差,在开发中往往提倡降低耦合性,可提高其组件独立性,举一个低耦合的例子。
电脑的显卡分为集成显卡和独立显卡:

  • 集成显卡:显卡和主板焊死在一起,显卡坏了,只能换主板
  • 独立显卡:显卡和主板相分离,显卡插到主板上即可,显卡坏了,只换显卡,不用换主板
    ​ 接口也体现的是这种低耦合思想,接口仅仅提供方法的定义,却不提供方法的代码实现。那么得专门提供类并去实现接口,再覆盖接口中的方法,最后实现方法的功能,在多态案例中再说明。
    接口定义和多继承性
    接口可以认为是一种特殊的类,但是定义类的时候使用class关键字,定义接口使用interface关键字。
public  interface  接口名{
    //抽象方法1();
    //抽象方法2();
    //抽象方法2();
}

接口表示具有某些功能的事物,接口名使用名词,有人也习惯以I打头如IWalkable.java。
接口定义代码:

public interface IWalkable {
    void walk();
}

接口中的方法都是公共的抽象方法,等价于:

public interface IWalkable {
    public abstract void walk();
}

拓展: 从Java8开始, Java支持在接口中定义有实现的方法, 如:

public interface IWalkable {
    public abstract void walk();//抽象方法
    
    default void defaultMethod(){
        System.out.println("有默认实现的方法, 属于对象");
    }
    static void defaultMethod(){
        System.out.println("有默认实现的方法, 属于类");
    }
}

类可以继承类,但是只能单继承的,接口也可以继承接口,但是却可以继承多个接口,也就是说一个接口可以同时继承多个接口,如两栖动物可以行走也可以拥有。

2、多态时方法调用问题

把子类对象赋给父类变量,此时调用方法:

Animal a = new Cat();
a.shout();

那么a对象调用的shout方法,是来自于Animal中还是Cat中?判断规则如下:


image.png

文字解释,先判断shout方法是否在父类Animal类中:

  • 找不到:编译报错
  • 找 到:再看shout方法是否在子类Cat类中:
  • 找不到:运行父类方法
  • 找 到:运行子类方法(这个才是真正的多态方法调用)
    多态小结
//Dog d = new Dog();
Cat c = new Cat();
Animal a = new Cat();
a.xxx();
a.ooo();
IEmployeeService service = new EmployeeServiceImpl2();
service.save();
service.delete();

八、this关键字

什么是this:表示当前对象
this主要存在于两个位置:

  • 在构造器中:表示当前被创建的对象
  • 在 方法中:哪一个对象调用this所在的方法,此时this就表示哪一个对象
public class Cat {
    private String name;
    private int age;

    public Cat() {
        System.out.println("构造器中:" + this); //当前创建的对象
    }
    public void say() {
        System.out.println("say方法中:" + this);   //当前调用say方法的对象
        System.out.println("名字=" + this.name + ",年龄=" + this.age);
    }
    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }
}

测试代码:

public class ThisDemo {
    public static void main(String[] args) {
        Cat c1 = new Cat(); //此时构造中的this就是当前创建的c1对象
        c1.setName("加菲");
        c1.setAge(5);
        c1.say();   //此时say方法中的this就是c1对象
        
        Cat c2 = new Cat();//此时构造中的this就是当前创建的c2对象
        c2.setName("Tom");
        c2.setAge(3);
        c2.say();   //此时say方法中的this就是c2对象
    }
}

运行测试:

构造器中            :cn.wolfcode._01_this.Cat@15db9742
say方法中           :cn.wolfcode._01_this.Cat@15db9742
名字=加菲,年龄=5
构造器中            :cn.wolfcode._01_this.Cat@6d06d69c
say方法中          :cn.wolfcode._01_this.Cat@6d06d69c
名字=Tom,年龄=3

什么时候需要使用this:

  • 解决局部变量和成员变量之间的二义性,此时必须使用
  • 同一个类中非static方法间互调(此时可以省略this,但是不建议省略)
  • 构造器重载的互调
public class Dog {
    private String name;
    private int age;

    public Dog() {
    }

    public Dog(String name) {
        this(name, 0);// 调用两个参数的构造器,必须放在构造器第一行
        // TODO其他操作
    }

    public Dog(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }

    public void say() {
        String name = "局部变量";
        System.out.println(name);       // 访问局部变量
        System.out.println(this.name);  // 访问成员变量
        this.other();// 调用当前类中非static方法
    }

    public void other() {
        System.out.println(this.age);//此时的this是谁
    }
}

九、super关键字

什么是super:
this :表示当前对象,谁调用this所在的方法,this就是哪一个对象
super :当前对象的父类对象
在创建子类对象时,在子类构造器的第一行会先调用父类的构造器。
什么时候使用super:

  • 在子类方法中,调用父类被覆盖的方法,此时必须使用super
  • 在子类构造器中,调用父类构造器,此时必须使用super语句
    父类代码:
public class Person {
    private String name;
    private int age;

    public Person() {
    }
    public Person(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }
    public void doWork() {
        System.out.println("Person...doWork...");
    }
}

子类代码:

public class Student extends Person {
    private String sn;

    public Student(String sn) {
        super();// 隐式调用父类无参数构造器,必须作为构造第一行
        this.sn = sn;
    }
    public Student(String name, int age, String sn) {
        super(name, age);// 显示去调用父类无参数构造器,必须作为构造第一行
        this.sn = sn;
    }
    public void doWork() {
        super.doWork(); //  ?此时调用谁的方法
        this.doWork();  //  ?此时调用谁的方法
        System.out.println("Student...doWork...");
    }
}

十、static修饰符

static修饰的字段和方法直接属于类,不属于该类的对象。记住:字段和方法属于谁,就让谁来调用。

  • 使用static修饰的成员: 属于类 直接使用类名调用即可
  • 没有使用static修饰的成员: 属于对象 必须先创建对象,再调用
    注意:static方法不能使用super和this:
因为static是类级别的,super和this是对象级别的,存在类的时候不一定存在对象,也就说使用类名调用static方法时,此时可能是没有对象的。

测试代码:

public class Dog {
    public static int totalNumber = 100;
    public int age;

    public void m1() {
        System.out.println("实例方法");
    }

    public static void m2() {
        System.out.println("静态方法");
    }
}
public class StaticDemo {
    public static void main(String[] args) {
        Dog d1 = new Dog();
        d1.age = 5;

        Dog d2 = new Dog();
        d2.age = 15;

         //调用代码再后面
    }
}

内存分析:
static修饰的成员变量(字段),随着所在类被加载进JVM,也同时存储在方法区中,被所有对象共享。


图片 1_7.png

实例成员和类成员的访问规则:

d1.m1();//  实例方法
d2.m1();//  实例方法
// Dog.m1(); 语法报错

d1.m2();//静态方法   底层使用类名访问
d2.m2();//静态方法   底层使用类名访问
d1.m2();//静态方法   底层使用类名访问
Dog.m2();

System.out.println(d1.age);// 5
System.out.println(d2.age);// 15
// System.out.println(Dog.age); 语法报错

System.out.println(d1.totalNumber);//100     底层使用类名访问
System.out.println(d2.totalNumber);//100     底层使用类名访问
System.out.println(Dog.totalNumber);//100

使用对象访问static方法或成员变量,底层依然使用类名访问的。
一般的,static方法访问的成员变量必须使用static修饰。
最后记住结论:

  • 类 成 员:使用static修饰的字段和方法: 属于类 直接使用类名调用即可
  • 实例成员:没有使用static修饰的字段和方法: 属于对象 必须先创建对象,再调用

十一、final修饰符

​ 继承关系最大弊端是破坏封装,子类可以继承父类的实现细节,也可以通过方法覆盖的形式修改功能实现细节。那么怎么来限制某个类不能有子类,不能覆盖方法?——final修饰符。
final的含义是最终的,不可改变的,可以修饰类、方法、变量。

  • final修饰的类:表示最终的类, 该类不能再有子类
 final public class Super {}public class Sub  extends Super{    //此行语法报错}

final修饰的方法:最终的方法,该方法不能被子类覆盖

public class Super {
    final public void doWork() {
    }
}

public class Sub  extends Super{
    public void doWork() {      //此行语法报错
    }
}

final修饰的变量:表示常量,该变量只能赋值一次,不能再重新赋值。

  • 基本数据类型:表示的值不能改变
  • 引用数据类型:所引用的地址值不能改变
final int age = 17;
age = 100;  //此行语法报错

final Dog d = new Dog();
d.setAge(5);    //d的字段值是可以改变的   
d = new Dog();  //此行语法报错

十二、代码块

什么是代码块:直接使用{}括起来的一段代码区域。
代码块里变量属于局部变量,只在自己所在区域{}内有效。
存在三种形式:
局部代码块: 直接定义在方法内部的代码块,一般的,不会直接使用局部代码块的,结合if、while、for等关键字使用,表示一块代码区域。

public class CodeBlockDemo {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("begin...");
        {
            //直接使用代码块,一般不用
            int age = 17;
        }
        System.out.println(age);    //此行报错,超出age作用范围,就不能访问到了
        if (100 > 5) {
            System.out.println("100 > 5");
        }
        System.out.println("end...");
    }
}
  • 初始化代码块(构造代码块):直接定义在类中。每次创建对象的时候都会执行初始化代码块,开发中不使用初始化代码块,即使要做初始化操作,可以直接在构造器中完成即可。
  • 静态代码块:使用static修饰的初始化代码块,当该代码块的类的字节码被加载进JVM,就执行static代码块代码。在开发中,用来做加载资源、加载配置文件等操作。
    分析下面代码执行顺序:
public class Fish {
    {
        System.out.println("初始化代码块...");
    }
    static {
        System.out.println("静态代码块...");
    }
    public Fish() {
        System.out.println("构造器");
    }
    
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("主方法...");
        new Fish();
        new Fish();
    }

运行结果:

静态代码块...
主方法...
初始化代码块...
构造器
初始化代码块...
构造器```
##十三、内部类和匿名内部类
什么是内部类,把一个类定义在另一个类的内部,把里面的类称之为内部类,把外面的类称之为外部类。
![图片 2_7.png](https://upload-images.jianshu.io/upload_images/15616626-a8e424a607a5ddc5.png?imageMogr2/auto-orient/strip%7CimageView2/2/w/1240)
内部类可以看作和字段、方法一样,是外部类的成员,而成员可以有static修饰。
- 静态内部类:使用static修饰的内部类,那么访问内部类直接使用外部类名来访问
- 实例内部类:没有使用static修饰的内部类,访问内部类使用外部类的对象来访问
- 局部内部类:定义在方法中的内部类,一般不用
- 匿名内部类:特殊的局部内部类,适合于仅使用一次使用的类
对于每个内部类来说,Java编译器会生成独立.class文件。
- 静态和实例内部类:外部类名$内部类名字-
- 局部内部类:外部类名$数字内部类名称
- 匿名内部类:外部类名$数字
. 匿名内部类
​   如果这一个Print类只需要使用一次的话,就完全没有必要单独定义一个Java文件,直接使用匿名内部类来完成。
​   匿名内部类,可以使用父类构造器和接口名来完成。
针对类,定义匿名内部类来继承父类(使用较少):

new 父类构造器([实参列表]) {
//匿名内部类的类体部分
//等价于一个类的类体部分
}

针对接口,定义匿名内部类来实现接口(使用较多):

new 接口名称(){
//匿名内部类的类体部分
//定义成员变量
//定义成员方法

//覆盖接口中的所有抽象方法

}

注意:这里不是根据接口创建对象,而是一种语法而已。

board.plugin(new IUSB() {
public void swapData() {
System.out.println("打印...打印...");
}
});

其实匿名内部类,底层依然还是创建了一份字节码文件USBDemo$1,其反编译代码为:
![图片 3_6.png](https://upload-images.jianshu.io/upload_images/15616626-668f077277d3e36c.png?imageMogr2/auto-orient/strip%7CimageView2/2/w/1240)

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