黑马程序员_java面向对象总结【2】（静态、单例设计模式）
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一、静态（static）
1、static关键字
用法：是一个修饰符，用于修饰成员（成员变量，成员函数）
当成员被静态修饰后，就多了一种调用方式，除了被对象调用外，还可以直接被类名调用。格式：类名.静态成员
被static修饰后的成员具备以下特点：
（1）随着类的加载而加载（随着类的消失而消失，说明静态的生命周期最长）
（2）优先于对象存在（静态先存在，对象后存在）
（3）被所有对象所共享
（4）可以直接被类名调用
实例变量和静态变量区别：
（1）存放位置：静态变量随着类的加载而存在于方法区中；实例变量随着对象的建立而存在堆内存中。
（2）生命周期：静态变量生命周期最长，随着类的消失而消失；而实例变量生命周期随着对象的消失而消失。
使用注意：
（1）静态方法只能访问静态成员（非静态方法既可以访问静态也可以访问非静态。）
（2）静态方法中不可以写this，super关键字（因为静态优先于对象存在，所以静态方法中不可以出现this）
（3）主函数是静态的
静态利弊：
利：对对象的共享数据进行单独空间的存储，节省空间，没有必要每个对象中都存储一份；可以直接被类名调用。
弊：生命周期过长；访问出现局限性（静态虽好，只能访问静态）
例：
class Person{
String name;//成员变量，也叫实例变量
/*country成员变量被静态修饰之后，其就被放入了方法区；不是存在于每个对象之中，而是被对象所共享访问。
*/
static String country="China";//静态变量，类变量
/*静态方法中只能调用静态成员变量，例如country；而不能调用非静态变量，例如调用name就会出错。
* */
static public void show(){
//System.out.println(name+":"+country);
System.out.println(country);
}
}
public class Demo {
public static void main(String args[]){
Person p=new Person();
System.out.println(p.country);//对象调用
System.out.println(Person.country);//类名直接调用静态变量
Person.show();//类名直接调用静态方法
}
}
2、main函数
public static void main(String[] args)
主函数：是一个特殊函数，作为程序入口，可以被jvm调用。
主函数定义：
public：代表该函数的访问权限是最大的。
static：代表主函数随着类的加载而加载。
void：主函数没有具体的返回值。
main：不是关键字，但是是一个特殊的单词，可以被jvm识别。
String[] args：主函数参数，参数类型是一个数组，数组中的元素是字符串。字符串类型的数组。
主函数是固定格式的：虚拟机识别。
jvm在调用主函数时，传入的是new String[0]；
main函数传参举例：
public class MainDemo {
public static void main(String[] args) {
String arr[]={"haha","hehe","heihei"};
MainTest.main(arr);
}
}
class MainTest{
public static void main(String[] args) {
for(String i:args)
System.out.println(i);
}
}
3、静态什么时候使用
什么时候使用静态？
两个方面着手：因为静态修饰的内容有成员变量和函数。
什么时候定义静态变量？
当对象中出现共享数据时，该数据被静态所修饰，对象中的特有数据要定义成非静态存在于堆内存中。
什么时候定义静态函数？
当功能内部没有访问到非静态数据（对象的特有数据）时，则该功能可以定义成静态的。
public class MainDemo {
public static void main(String[] args) {
Person.show();//类名直接调用静态方法。
}
}
class Person{
String name;
public static void show(){
System.out.println("Hello World!");
}//该方法没有访问到非静态数据，则可以定义为静态。
}
4、静态的应用（工具类）
每一个应用程序中都有共性的功能，可以将这些功能进行抽取，独立封装，以便复用。
虽然可以通过建立ArrayTool的对象使用这些工具方法，对数组进行操作。
但存在问题：
1：对象是用于封装数据的，可是ArrayTool对象并未封装特有数据。
2：操作数组的每一个方法都没有用到ArrayTool对象中的特有数据。
2：操作数组的每一个方法都没有用到ArrayTool对象中的特有数据。
这时就考虑，让程序更严谨，是不需要对象的。可以将ArrayTool中的方法都定义成static的。直接通过类名调用即可。
将方法都静态后，可以方便于使用，但是该类还是可以被其他程序建立对象的。
为了更为严谨，强制让该类不能建立对象。
可以通过将构造函数私有化完成。
例：ArrayTool工具类
class ArrayTool{
/*为了更为严谨，强制让该类不能建立对象。
可以通过将构造函数私有化完成。
*/
private ArrayTool(){}
//获得最大值
public static int getMax(int arr[]){
int max=0;
for(int i=1;i<arr.length;i++){
if(arr[max]<arr[i]){
max=i;
}
}
return arr[max];
}
//获得最小值
public static int getMin(int arr[]){
int min=0;
for(int i=1;i<arr.length;i++){
if(arr[min]>arr[i]){
min=i;
}
}
return arr[min];
}
//选择排序
public static void selectsort(int arr[]){
int max;
//外循环进行元素顺序调换
//内循环获得每趟中部分数组中的最大元素下标
for(int i=1;i<arr.length;i++){
max=0;
for(int j=1;j<=arr.length-i;j++){
if(arr[j]>arr[max]){
max=j;
}
swap(arr,arr.length-i,max);
}
}
show(arr);
}
//冒泡排序
public static void bubblesort(int arr[]){
for(int i=1;i<arr.length;i++){
for(int j=0;j<arr.length-i;j++){
if(arr[j]>arr[j+1]){
/*相邻元素进行比较，若较前元素大于较后元素，
* 将其调转位置
* */
swap(arr,j,j+1);
}
}
}
show(arr);
}
//调转位置函数
private static void swap(int arr[],int a,int b){
int temp=arr[a];
arr[a]=arr[b];
arr[b]=temp;
}
public static void show(int arr[]){
for(int i:arr){
System.out.print(i+" ");
}
System.out.println();
}
}
public class Demo {
public static void main(String args[]){
int arr[]={3,0,1,8,2,7,6,4,9,5};
int max=ArrayTool.getMax(arr);
System.out.println("max="+max);
int min=ArrayTool.getMin(arr);
System.out.println("min="+min);
ArrayTool.show(arr);
ArrayTool.selectsort(arr);
}
}
5、帮助文档的制作javadoc（工具类）
制作一个工具类并提供给他人使用，但他人并不知道此工具类中的方法，为让他人能方便使用该工具类，则要制作程序的说明书。java的说明书通过文档注释来完成。
制作程序的说明书--API文档：
API英文全称 Application Program Interface 应用程序接口
java的说明书通过文档注释来完成
dos执行生成帮助文档的命令：
javadoc -d help -author -version Demo.java
javadoc java制作文档的工具
-d 目录
help 是文件夹名，如果当前没有该文件夹，会自动在当前目录创建。
-author 作者
-version 版本号
Demo.java 要制作的文档的java文件
要生成文档，必须在类名前加上public修饰，否则会报错。方法被public修饰才能在文档中看到，被private修饰的方法是不会出现文档中。
一个类中默认会有一个空参数的构造函数，
这个默认的构造函数的权限和所属类一致。
如果类被public修饰，那么默认的构造函数也带public修饰符。
如果类没有被public修饰，那么默认的构造函数，也没有public修饰。
默认构造构造函数的权限是随着的类的变化而变化的。
java工具类注释说明书实例：
/**
这是一个可以对数组进行操作的工具类，该类提供功能：获取最值、排序。
@author DuanGuangyu
@version V1.0
*/
public class ArrayTool{
/**
* 空参数构造函数
*/
private ArrayTool(){}
/**获取一个整形数组中的最大值。
* @param arr接收一个int类型的数组
* @return 返回该数组中的最大值
*/
public static int getMax(int arr[]){
int max=0;
for(int i=1;i<arr.length;i++){
if(arr[max]<arr[i]){
max=i;
}
}
return arr[max];
}
/**获取一个整形数组中的最小值。
* @param arr接收一个int类型的数组
* @return 返回该数组中的最小值
*/
public static int getMin(int arr[]){
int min=0;
for(int i=1;i<arr.length;i++){
if(arr[min]>arr[i]){
min=i;
}
}
return arr[min];
}
/**
* 给int数组进行选择排序。
* @param arr 接收一个int类型的数组。
*/
public static void selectsort(int arr[]){
int max;
//外循环进行元素顺序调换
//内循环获得每趟中部分数组中的最大元素下标
for(int i=1;i<arr.length;i++){
max=0;
for(int j=1;j<=arr.length-i;j++){
if(arr[j]>arr[max]){
max=j;
}
swap(arr,arr.length-i,max);
}
}
show(arr);
}
/**
* 给int数组进行冒泡排序。
* @param arr 接收一个int类型的数组。
*/
public static void bubblesort(int arr[]){
for(int i=1;i<arr.length;i++){
for(int j=0;j<arr.length-i;j++){
if(arr[j]>arr[j+1]){
/*相邻元素进行比较，若较前元素大于较后元素，
* 将其调转位置
* */
swap(arr,j,j+1);
}
}
}
show(arr);
}
/**
* 调换数组中元素位置
* @param arr 接收一个int类型的数组。
* @param a 要置换的位置
* @param b 要置换的位置
*/
private static void swap(int arr[],int a,int b){
int temp=arr[a];
arr[a]=arr[b];
arr[b]=temp;
}
/**
用于打印数组中的元素。打印形式是：elemet1 element2 ...
* @param arr 接收一个int类型的数组。
*/
public static void show(int arr[]){
for(int i:arr){
System.out.print(i+" ");
}
System.out.println();
}
}
6、静态代码块
静态代码块：
格式：static
{
静态代码块中的执行语句。
}
{
静态代码块中的执行语句。
}
特点：随着类的加载而执行，只执行一次，并优先于主函数。
用于给类进行初始化。
class StaticCode{
//构造函数给对应对象初始化
StaticCode(){
System.out.println("b");
}
StaticCode(int x){
System.out.println("d");
}
//静态代码块给类初始化
static{
System.out.println("a");
}
//构造代码块给对象初始化
{
System.out.println("c");
}
public static void show(){
System.out.println("show run");
}
}
public class StaticCodeDemo {
//该类中的两个static代码块先执行，然后执行main函数
static{
System.out.println("haha");
}
public static void main(String[] args) {
new StaticCode(5);
/*
//new StaticCode();
new StaticCode();//StaticCode类中的static代码块随着类的加载而执行，只执行一次。
System.out.println("Hello World!");
StaticCode.show();
*/
}
static{
System.out.println("heihei");
}
}
7、对象的初始化过程
Person p = new Person("zhangsan",20);
该语句做了什么事情？
对象的初始化过程：
2、执行该类中的静态代码块，如果有的话，给Person.class类进行初始化。
3、在堆内存中开辟空间，分配内存地址。 （例如内存中开辟了空间，分配地址为0x0023）
3、在堆内存中开辟空间，分配内存地址。 （例如内存中开辟了空间，分配地址为0x0023）
4、在堆内存中建立对象的特有属性，并进行默认初始化。
（建立特有属性name和age，默认初始化：name=null；age=0；）
5、对属性进行显示初始化。
（类中定义属性的时候已经有显示的定义值，例：private String name="lisi"。则对属性显示初始化：name="lisi",age=0）
6、对对象进行构造代码块初始化。
7、对对象进行对应的构造函数初始化。（进行构造函数初始化：name="zhangsan",age=20）
8、将内存地址赋给栈内存中的p变量。（将内存地址0x0023赋给p，则p指向对象Person("zhangsan",20)）
7、对对象进行对应的构造函数初始化。（进行构造函数初始化：name="zhangsan",age=20）
8、将内存地址赋给栈内存中的p变量。（将内存地址0x0023赋给p，则p指向对象Person("zhangsan",20)）
图例：
8、对象调用成员过程
例：
class Person
{
private String name;
private int age;
private static String country = "cn";
Person(String name,int age)
{
this.name = name;
this.age = age;
}
{
System.out.println(name+".."+age);
}
public void setName(String name)
{
this.name = name;
}
public void speak()
{
System.out.println(this.name+"..."+this.age);
}
public static void showCountry()
{
System.out.println("country="+country);
}
}
class PersonDemo
{
public static void main(String[] args)
{
Person p = new Person();
p.setName("lisi");
}
}
过程图例：
二、单例设计模式
设计模式：解决某一类问题最行之有效的方法。
java中有23种设计模式：
单例设计模式：解决一个类在内存中只存在一个对象。
保证对象唯一的方法：
1、为了避免其他程序过多建立该类对象，先禁止其他程序建立该类对象。
2、还为了让其他程序可以访问到该类对象，只好在本类中自定义一个对象。
3、为了让其他程序对自定义的访问，可以对外提供一些访问方式。
3、为了让其他程序对自定义的访问，可以对外提供一些访问方式。
上述三步代码体现：
1、将类的构造函数私有化。
2、在类中创建一个本类对象。
3、提供一个方法可以获取到该对象。
单例设计模式使用：
对于事物该怎么描述，还怎么描述。
当需要该事物的对象保证在内存中唯一时，就将以上的三步加上即可。
代码：
class Single{
private Single(){}//私有化构造函数，禁止其他程序建立本类对象。
private static Single s=new Single();//在类中创建一个本类对象,对其进行静态私有修饰。
public static Single getInstance(){
return s;
}//向外提供本类对象。
}
public class SingleDmo {
public static void main(String[] args) {
Single ss=Single.getInstance();//获得Single类类型的对象。
Single s1=Single.getInstance();//s1和ss都是同一个对象。
}
}
图例：
单例实例代码：
class Single{
private int num;
public void setNum(int num){
this.num=num;
}
public int getNum(){
return num;
}
private Single(){}//私有化构造函数，禁止其他程序建立本类对象。
private static Single s=new Single();//在类中创建一个本类对象,对其进行静态私有修饰。
public static Single getInstance(){
return s;
}//向外提供本类对象。
}
public class SingleDmo {
public static void main(String[] args) {
Single s1=Single.getInstance();//获得Single类类型的对象。
Single s2=Single.getInstance();//s1和s2都是同一个对象。
//分别赋两个值
s1.setNum(5);
s2.setNum(6);
//输出的都是6.因为两个对象其实都是一个对象，先给对象中num赋的5被后来的6覆盖了。
System.out.println("s1:"+s1.getNum());
System.out.println("s2:"+s2.getNum());
}
}
饿汉式和懒汉式：
饿汉式：类一进入内存就建立了对象，即在类中就先初始化对象。
例：
Single类一进内存就已经创建好对象，
class Single{
private Single(){}
private static Single s=new Single();//先初始化对象
public static Single getInstance(){
return s;
}//向外提供本类对象。
}
例：Single类进内存，对象还没有存在，只有调用了getInstance方法时，才建立对象。
实际开发中一般利用饿汉式，安全简单，而且懒汉式会出现问题。
懒汉式出现问题：
例如A程序和B程序，A程序判断完s==null，cpu切换到另一程序，A程序挂起；接着cpu开始执行B程序，B程序判断完s==null，cpu又切换到另一程序，B程序挂起。等到A程序恢复执行，则建立一个对象s，接下来当B程序开始执行，B又会进行创建对象s，由于这是单例设计，所以这里两个对象会冲突报错，产生安全问题。
例如A程序和B程序，A程序判断完s==null，cpu切换到另一程序，A程序挂起；接着cpu开始执行B程序，B程序判断完s==null，cpu又切换到另一程序，B程序挂起。等到A程序恢复执行，则建立一个对象s，接下来当B程序开始执行，B又会进行创建对象s，由于这是单例设计，所以这里两个对象会冲突报错，产生安全问题。
这个问题可以用synchronized关键字（同步）来对程序加锁解决（暂未学到）。
懒汉式程序示例：
懒汉式程序示例：
class Single{
private Single(){}
private static Single s=null;
public static Single getInstance(){
if(s==null){
synchronized(Single.class){
if(s==null){
s=new Single();
return s;
}
}
}
}//向外提供本类对象。
}
原则：定义单例时，建议使用饿汉式。