05 Java 类和对象

acc8226

发布于 2022-05-17 13:40:45

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面向对象是 Java 最重要的特性。Java 是彻底的、纯粹的面向对象语言，在 Java 中“一切都是对象”。本章将介绍面向对象基础知识。

面向对象

相对面向过程而言, 面向对象和面向过程都是一种思想
将功能封装进对象，强调具备了功能的对象。
是一种符合人们思考习惯的思想, 可以将复杂的事情简单化, 将程序员从执行者转换成了指挥者.

面向对象的开发过程: 其实就是不断的创建对象，使用对象，指挥对象做事情。面向对象的设计过程: 其实就是在管理和维护对象之间的关系。

面向对象的特征：

封装(encapsulation): 封装能够使外部访问者不能随意存取对象的内部数据，隐藏了对象的内部细节，只保留有限的对外接口。外部访问者不用关心对象的内部细节，使得操作对象变得简单。
继承(inheritance)
多态(polymorphism): 指在父类中成员变量和成员方法被子类继承之后，可以具有不同的状态或表现行为。

什么是类

Java中用类 Class 来描述事物.是具体事物的抽象，概念上的定义。

属性：对应类中的成员变量。
行为：对应类中的成员函数。

类定义包括类声明和类体两部分,类定义的语法格式如下: [public][abstract|final] class className [extends superclassName] [implements interfaceNameList] {类体}

对象的创建

创建对象及访问对象成员

声明对象与声明普通变量没有区别，格式为type objectName; 声明对象并不为对象分配内存空间，而只是未存储对象的地址分配内存空间
实例化对象。分为两个阶段：为对象分配内存空间和初始化对象，首先使用new运算符为对象分配内存空间，然后再调用构造方法初始化对象。格式如下：new 类的构造方法();
通过引用变量访问对象成员

引用变量名.属性
引用变量名.方法名（实参表）

什么是方法

方法声明

修饰符 1 修饰符2... 返回值类型方法名(形参表) [ throws 异常列表 ] { } 其中返回值是方法在操作完成后返还调用它的环境的数据,形式有2种:

return 表达式; // 方法返回结果为表达式的值;
return; // 用于无返回值的方法退出,无返回值末尾可不写;

参数传递

基本数据类型的参数传递是以传值的方式进行，即将实际参数的值传递给形参; 在方法内对形参的修改只影响形参单元，不影响实参
引用类型（如对象、数组等）参数传递是按地址进行传递的。在方法内对形参的访问实际是访问所指引用对象

方法的特点: 将功能代码进行封装,便于对该功能进行调用。只有被调用才被执行，提高了代码的复用性. (注意不能在函数的内部定义方法) 。

方法的重载(Overload):

在同一个类中，允许存在一个以上的同名函数，函数参数个数或类型至少其一不同.
由于只考虑参数类型和个数的差异 ,不考虑出现返回值类型的差异. 因为这将导致算法的不确定性,这是不可能存在的。强烈建议重载其返回值类型相同。
方法调用的匹配处理原则是，首先按“精确匹配”原则去查找匹配方法，如果找不到，则按“自动类型转换匹配”原则去查找能匹配的方法。
- 所谓“精确匹配”就是实参和形参类型完全一致
- 所谓“自动转换匹配”是指虽然实参和形参类型不同，但能将实参的数据按自动转换原则赋值给形参。

mybatis 的 SQL 操作方法签名不支持重载。

方法的覆盖(Override)

方法名、参数列表、完全相同才会产生方法覆盖；
返回类型通常也要一致，只有返回类型为引用类型时，允许子类方法的返回类型是父类方法返回类型的子类型。
覆盖不能改变方法的静态与非静态属性。子类中不能将父类非静态方法定义为静态方法，反之也一样。
final 方法不能被覆盖。

不允许子类方法的访问修饰符比父类有更多的限制。例如：子类不能将父类的 public 方法定义为 protected 方法。但可以将父类的 private 方法在子类中重新定义为 public 方法.通常将子类方法访问修饰符与父类保持一致.

构造方法

作用: 给对象进行初始化

构造方法的特点

构造方法的名称必须与类名同名；
构造方法没有返回类型, 包括void, 所以不可以写return语句;
构造方法只能与 new 运算符结合使用;
通常一个类可提供多个构造方法，这些方法的参数不同。在创建对象时，系统自动调用参数匹配的构造方法为对象初始化
如果一个类未指定构造方法，则系统自动提供的无参构造方法，但如果自定义了构造方法，则系统不再提供无参构造方法。无参构造方法形式如下： public Person() { } , 所以自己最好还要默默的加入无参构造方法
什么时候定义构造方法: 当分析事物时, 该事物具备一定特性或行为, 可以将这些内容定义在构造方法中.

一个类默认有一个空参数的构造函数,这个构造函数的权限与所属类一致. 如果类被 public 修饰,则默认的构造函数也被 public 修饰.总之默认构造函数的权限是随着类而变化.

对象的初始化和构造方法

在创建对象时，要给对象的属性成员分配内存空间，同时进行初始化。

如果定义属性成员时没有指定初值，则系统自动指定初值.在定义属性成员时也可以指定初值.public class Point { private int x=10; ……
指定初值的另一种办法是通过初始化块来设置对象的初值(也叫做构造代码块,它是给所有对象进行统一初始化)。 // 注意首先是按照属性定义的初值,然后是初始化块,
最后是构造方法:构造方法是给对相关设置初值的规范方法,构造方法是根据方法参数给对象属性赋不同的值

成员变量

声明类体中成员变量语法格式如下： [public | protected | private ] [static] [final] type variableName; //成员变量

成员方法

[public | protected | private ] [static] [final | abstract] [native] [synchronized] type methodName([paramList]) [throws exceptionList] { //方法体 }

static关键字

静态属性

用 static 修饰的属性是属于类的静态属性, 相应的成员变量为类变量

类变量的访问形式

在本类中直接访问：count
通过类名访问：User.count
不建议通过类的一个对象访问，如：x1.count, 实际上还是通过类名的方式访问

给类变量赋初值默认赋值即可,也可以用静态初始化代码块 static{count=100;} // 静态初始化代码的执行是在main方法执行前完成。
被 static 修饰的类成员特点：是共享数据, 随着类的加载而加载, 优先于对象存在, 被所有对象所共享, 可以直接被类名调用.

静态方法

用 static 修饰的方法称为静态方法，也叫类方法. 在 static 方法中只能处理类变量，也可访问其它 static 方法，但不能访问任何归属对象空间的变量或方法. 而非静态成员变量和方法却可以访问静态资源.

静态方法中不可以写 this，super 关键字
主函数是静态方法.

tip: 创建某个工具类, 可只提供相应的静态方法, 进一步为了让某个类不能创建对象, 可以私有化构造函数.

理解 this 和 super

出现在类的实例方法或构造方法中，this 代表所在函数所属对象的引用。用 this 作前缀可访问当前对象的实例变量或成员方法.

this.实例变量; // 能加 this 则尽量加, 这样代码更清晰
this.成员方法; // 本类成员方法的调用, 能加 this 则尽量加 this
this(参数),用来调用同类其他构造方法.注意 this 语句只能定义在构造函数的第一行,因为初始化要先执行.

super关键字则和 this 差不多,都是一个引用指向自身和上一级父类罢了.

this()构造的此类用法, 可以减少构造的一些重复代码

public Msg() {
  this(0, null, -1);
}

public Msg(int no) {
  this(no, null);
}

public Msg(int no, String str) {
  this(no, str);
}

对象初始化过程总结

new 用到了class 文件, 所以先会找到 class文件并加载到内存
执行类的static {}代码块
在堆内存中开辟空间,分配内存地址
在堆内存中建立对象的特有属性, 并默认初始化
对属性显示初始化;
构造代码块初始化{};
构造函数初始化;
将内存地址赋给栈内存变量.

所以加载顺序中: 属性显示初始化 早于 构造代码块初始化 早于 构造函数初始化

与之类似, 静态属性显示初始化 早于 静态构造代码块初始化

代码的组织形式-使用包

在 Java 中为了防止类、接口、枚举和注释等命名冲突引用了包（package）概念，包本质上命名空间（namespace）。在包中可以定义一组相关的类型（类、接口、枚举和注释），并为它们提供访问保护和命名空间管理。

package 语句定义包，package 语句应该放在源文件的第一行，在每个源文件中只能有一个包定义语句，并且 package 语句适用于所有类型（类、接口、枚举和注释）的文件。定义包语法格式如下：package pkg1[.pkg2[.pkg3…]];

Java API简介: Java 中按包来组织类.包的组织采用分层结构,与文件系统中的目录的组织对应一致.通常将逻辑相关的类放在同一个包中。包将类的命名空间进行有效划分,同一包中不能有两个同名的类. Java 系统提供的类库也成为Java API, 是系统提供的已实现的标准类的集合。

建立包

创建包就是在指定目录路径下创建一个子文件夹，这个包中所有类的字节码文件将存放在该文件夹下。

方法1: 创建一个 test 子目录，将源程序文件存放到该目录，在该目录下利用javac编译源代码，或者在别处编译完程序后将字节码文件拷贝到该目录即可。

方法2: 采用带路径指示的编译命令：格式：javac –d destpath Point.java

编译器将自动在 destpath 指定的目录下建一个test子目录，并将产生的字节码文件保存到该子目录下。典型用法是源程序放在当前目录下, 用如下命令编译 javac –d . Point.java 。编译后将在当前目录自动创建 test 子目录

包的引用

同一个包下的类之间互相引用是不需要包名的，可以直接使用。但如果类不在同一个包内，则必须要知道其所在的包。

使用类的完全限定名：new java.util.Date()
用 import 语句加载需要使用的类。例: import java.util.Date; 然后在程序中可以直接通过类名创建对象, 如：new Date(); 用 import 语句加载整个包, 用*号代替类名位置。它将加载包中的所有的类。例：import java.util.*;
使用静态导入，它有一个 static 关键字，可以直接导入类的公开静态方法和成员。例：import static java.util.Arrays.*;。但是注意静态导入不应过度使用，否则难以区分访问的是哪个类的代码。

封装性与访问控制

Java 面向对象的封装性是通过对成员变量和方法进行访问控制实现的，访问控制分为4个等级：私有、默认、保护和公有

Java类成员的访问控制

公有级别的关键字是 public，公有级别的成员变量和方法可以在任何场合被直接访问，是最宽松的一种访问控制等级。
保护级别的关键字是 protected，保护级别在同一包中完全与默认访问级别一样，但是不同包中子类能够继承父类中的 protected 变量和方法，这就是所谓的保护级别，“保护”就是保护某个类的子类都能继承该类的变量和方法。
默认级别没有关键字，也就是没有访问修饰符，默认级别的成员变量和方法，可以在其所在类内部和同一个包的其他类中被直接访问，但在不同包的类中则不允许直接访问。
私有级别的关键字是 private，私有级别的成员变量和方法只能在其所在类的内部自由使用，在其他的类中则不允许直接访问。

提示访问类成员时，在能满足使用的前提下，应尽量限制类中成员的可见性，访问级别顺序是：私有级别→默认级别→保护级别→公有级别。

Jar 包

为方便使用第三方代码，也为了方便我们写的代码给其他人使用，各种程序语言大多有打包的概念，打包的一般不是源代码，而是编译后的代码。打包将多个编译后的文件打包为一个文件，方便其他程序调用。

在Java中，编译后的一个或多个包的Java class文件可以打包为一个文件，Java中打包命令为jar，打包后的文件扩展名为．jar，一般称之为jar包。

可以使用如下方式打包，首先到编译后的java class文件根目录，然后运行如下命令： jar -cvf hello.jar <最上层包名>

程序的编译与链接

从Java 源代码到运行的程序，有编译和链接两个步骤。编译是将源代码文件变成扩展名是．class的一种字节码，这个工作一般是由 javac 命令完成的。链接是在运行时动态执行的，.class 文件不能直接运行，运行的是Java虚拟机，虚拟机听起来比较抽象，执行的就是 Java 命令，这个命令解析 .class文件，转换为机器能识别的二进制代码，然后运行。所谓链接就是根据引用到的类加载相应的字节码并执行。

Java编译和运行时，都需要以参数指定一个classpath，即类路径。类路径可以有多个，对于直接的class文件，路径是class文件的根目录；对于jar包，路径是jar包的完整名称（包括路径和jar包名）。

总结来说，import 是编译时概念，用于确定完全限定名，在运行时，只根据完全限定名寻找并加载类，编译和运行时都依赖类路径，类路径中的 jar 文件会被解压缩用于寻找和加载类。

对象销毁

对象不再使用时应该销毁。C++ 语言对象是通过 delete 语句手动释放，Java语言对象是由垃圾回收器（Garbage Collection）收集然后释放，程序员不用关心释放的细节。自动内存管理是现代计算机语言发展趋势，例如：C# 语言的垃圾回收，Objective-C 和 Swift 语言的 ARC（内存自动引用计数管理）。

垃圾回收器（Garbage Collection）的工作原理是：当一个对象的引用不存在时，认为该对象不再需要，垃圾回收器自动扫描对象的动态内存区，把没有引用的对象作为垃圾收集起来并释放。