Java 基础面向对象

Posted 2021-02-13 他山之石

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了Java 基础面向对象相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

面向对象变量

　　局部变量和成员变量区别

　　区别一：定义的位置不同

　　　　定义在类中的变量是成员变量

　　　　定义在方法中或者{}语句里面的变量是局部变量

　　区别二：在内存中的位置不同

　　　　成员变量存储在对内存的对象中

　　　　局部变量存储在栈内存的方法中

　　区别三：声明周期不同

　　　　成员变量随着对象的出现而出现在堆中，随着对象的消失而从堆中消失

　　　　局部变量随着方法的运行而出现在栈中，随着方法的弹栈而消失

　　区别四：初始化不同

　　　　成员变量因为在堆内存中，所有默认的初始化值

　　　　局部变量没有默认的初始化值，必须手动的给其赋值才可以使用。

　　　　基本类型和引用类型做外参数传递

　　基本类型和引用类型作为参数传递

　　引用类型数据和基本类型数据作为参数传递有没有差别呢？我们用如下代码进行说明，并配合图解让大家更加清晰：

　　基本类型作为参数传递时，其实就是将基本类型变量x空间中的值复制了一份传递给调用的方法show()，当在show()方法中x接受到了复制的值，再在show()方法中对x变量进行操作，这时只会影响到show中的x。当show方法执行完成，弹栈后，程序又回到main方法执行，main方法中的x值还是原来的值。

　　当引用变量作为参数传递时，这时其实是将引用变量空间中的内存地址(引用)复制了一份传递给了show方法的d引用变量。这时会有两个引用同时指向堆中的同一个对象。当执行show方法中的d.x=6时，会根据d所持有的引用找到堆中的对象，并将其x属性的值改为6.show方法弹栈。由于是两个引用指向同一个对象，不管是哪一个引用改变了引用的所指向的对象的中的值，其他引用再次使用都是改变后的值。

面向对象封装

　　提起封装，大家并不陌生。前面我们学习方法时，就提起过，将具体功能封装到方法中，学习对象时，也提过将方法封装在类中，其实这些都是封装。

封装，它也是面向对象思想的特征之一。面向对象共有三个特征：封装，继承，多态。接下来我们具体学习封装。

封装表现：

　　1、方法就是一个最基本封装体。

　　2、类其实也是一个封装体。

从以上两点得出结论，封装的好处：

　　1、提高了代码的复用性。

　　2、隐藏了实现细节，还要对外提供可以访问的方式。便于调用者的使用。这是核心之一，也可以理解为就是封装的概念。

　　3、提高了安全性。

私有private

　　描述人。Person

　　属性：年龄。

　　行为：说话：说出自己的年龄。

class Person {
    int age;
    String name;

    public void show() {
        System.out.println("age=" + age + ",name" + name);
    }
}

public class PersonDemo {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建Person对象
        Person p = new Person();
        p.age = -20; // 给Person对象赋值
        p.name = "人妖";
        p.show(); // 调用Person的show方法
    }
}

　　通过上述代码发现，虽然我们用Java代码把Person描述清楚了，但有个严重的问题，就是Person中的属性的行为可以任意访问和使用。这明显不符合实际需求。

可是怎么才能不让访问呢？需要使用一个Java中的关键字也是一个修饰符 private(私有，权限修饰符)。只要将Person的属性和行为私有起来，这样就无法直接访问。

class Person {
    private int age;
    private String name;

    public void show() {
    System.out.println("age=" + age + ",name" + name);
    }
}

　　年龄已被私有，错误的值无法赋值，可是正确的值也赋值不了，这样还是不行，那肿么办呢？按照之前所学习的封装的原理，隐藏后，还需要提供访问方式。只要对外提供可以访问的方法，让其他程序访问这些方法。同时在方法中可以对数据进行验证。

一般对成员属性的访问动作：赋值(设置 set)，取值(获取 get)，因此对私有的变量访问的方式可以提供对应的 setXxx或者getXxx的方法。

class Person {
    // 私有成员变量
    private int age;
    private String name;

    // 对外提供设置成员变量的方法
    public void setAge(int a) {
        // 由于是设置成员变量的值，这里可以加入数据的验证
        if (a < 0 || a > 130) {
            System.out.println(a + "不符合年龄的数据范围");
            return;
        }
        age = a; 
    }

    // 对外提供访问成员变量的方法
    public void getAge() {
        return age;
    }
}

　　总结：

　　　　类中不需要对外提供的内容都私有化，包括属性和方法。

　　　　以后再描述事物，属性都私有化，并提供setXxx getXxx方法对其进行访问。

　　　　注意：私有仅仅是封装的体现形式而已。

this关键字

　　当在方法中出现了局部变量和成员变量同名的时候，那么在方法中怎么区别局部变量成员变量呢？可以在成员变量名前面加上this.来区别成员变量和局部变量

class Person {
    private int age;
    private String name;
    public void speak() {
        this.name = "小强";
        this.age = 18;
        System.out.println("name=" + this.name + ",age=" + this.age);
    }
}

class PersonDemo {
    public static void main(String[] args) {
        Person p = new Person();
        p.speak();
    }
}

　　对象内存

　　我们已经学习了如何把生活中的事物使用Java代码描述，接下来我们分析对象在内存中的分配情况。这里需要画图一步一步演示，严格按照画图流程讲解内存对象创建使用过程。

class Person {
    private int age;
    public int getAge() {
        return this.age;
    }
    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }
}
public class PersonDemo {
    public static void main(String[] args) {
        Person p = new Person();
        p.setAge(30);
        System.out.println("大家好，今年我" + p.getAge() + "岁");
    }
}

下图为程序中内存对象的创建使用过程。

程序执行流程说明：

　　1、先执行main方法（压栈），执行其中的 Person p = new Person()；

　　2、在堆内存中开辟空间，并为其分配内存地址0x1234，紧接着成员变量默认初始化(age = 0)；将内存地址0x1234赋值给栈内中的Person p 变量

　　3、继续执行p.setAge(30)语句，这时会调用setAge(int age)方法，将30赋值为setAge方法中的“age”变量；执行this.age = age语句，将age变量值30 赋值给成员变量this.age为30；

　　4、 setAge()方法执行完毕后（弹栈），回到main()方法，执行输出语句System.out.println()，控制台打印p对象中的age年龄值。

注意：

　　this到底代表什么呢？this代表的是对象，具体代表哪个对象呢？哪个对象调用了this所在的方法，this就代表哪个对象。

　　上述代码中的 p.setAge(30)语句中，setAge(int age)方法中的this代表的就是p对象。

　　this的简单应用

class Person {
    private int age;
    private String name;
    
    public int getAge() {
        return age;
    }

    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public void speak() {
        System.out.println("name=" + this.name + ",age=" + this.age);
    }

    // 判断是否为同龄人
    public boolean equalsAge(Person p) {
        // 使用当前调用该equalsAge方法对象的age和传递进来p的age进行比较
        // 由于无法确定具体是哪一个对象调用equalsAge方法，这里就可以使用this来代替
        /*
         * if(this.age == p.age) { return true; } return false;
         */
        return this.age == p.age;
    }
}

继承

　　什么是继承

　　在现实生活中，继承一般指的是子女继承父辈的财产。在程序中，继承描述的是事物之间的所属关系，通过继承可以使多种事物之间形成一种关系体系。例如公司中的研发部员工和维护部员工都属于员工，程序中便可以描述为研发部员工和维护部员工继承自员工，同理，JavaEE工程师和android工程师继承自研发部员工，而维网络维护工程师和硬件维护工程师继承自维护部员工。这些员工之间会形成一个继承体系，具体如下图所示。

　　在Java中，类的继承是指在一个现有类的基础上去构建一个新的类，构建出来的新类被称作子类，现有类被称作父类，子类会自动拥有父类所有可继承的属性和方法。

　　JAVA继承的格式

　　在程序中，如果想声明一个类继承另一个类，需要使用extends关键字。

格式：
class 子类 extends 父类 {}

/* 实例：
 * 定义员工类Employee
 */
class Employee {
    String name; // 定义name属性
    // 定义员工的工作方法
    public void work() {
        System.out.println("尽心尽力地工作");
    }
}

/*
 * 定义研发部员工类Developer 继承 员工类Employee
 */
class Developer extends Employee {
    // 定义一个打印name的方法
    public void printName() {
        System.out.println("name=" + name);
    }
}

/*
 * 定义测试类
 */
public class Example01 {
    public static void main(String[] args) {
        Developer d = new Developer(); // 创建一个研发部员工类对象
        d.name = "小明"; // 为该员工类的name属性进行赋值
        d.printName(); // 调用该员工的printName()方法
        d.work(); // 调用Developer类继承来的work()方法
    }
}

　　在上述代码中，Developer类通过extends关键字继承了Employee类，这样Developer类便是Employee类的子类。从运行结果不难看出，子类虽然没有定义name属性和work()方法，但是却能访问这两个成员。这就说明，子类在继承父类的时候，会自动拥有父类的成员。

继承的好处&注意事项

　　继承的好处：

　　　　1、继承的出现提高了代码的复用性，提高软件开发效率。

　　　　2、继承的出现让类与类之间产生了关系，提供了多态的前提。

　　在类的继承中，需要注意一些问题，具体如下：

　　　　1、在Java中，类只支持单继承，不允许多继承，也就是说一个类只能有一个直接父类，例如下面这种情况是不合法的。

　　　class A{} 
     class B{}
     class C extends A,B{}  // C类不可以同时继承A类和B类

　　　　2、多个类可以继承一个父类，例如下面这种情况是允许的。

class A{}
     class B extends A{}
     class C extends A{}   // 类B和类C都可以继承类A

　　　　3，在Java中，多层继承是可以的，即一个类的父类可以再去继承另外的父类，例如C类继承自B类，而B类又可以去继承A类，这时，C类也可称作A类的子类。下面这种情况是允许的。

class A{}
     class B extends A{}   // 类B继承类A，类B是类A的子类
     class C extends B{}   // 类C继承类B，类C是类B的子类，同时也是类A的子类

　　　　4、在Java中，子类和父类是一种相对概念，也就是说一个类是某个类父类的同时，也可以是另一个类的子类。例如上面的这种情况中，B类是A类的子类，同时又是C类的父类。

　　继承-子父类中成员变量的特点

　　了解了继承给我们带来的好处，提高了代码的复用性。继承让类与类或者说对象与对象之间产生了关系。那么，当继承出现后，类的成员之间产生了那些变化呢？

类的成员重点学习成员变量、成员方法的变化。

　　成员变量：如果子类父类中出现不同名的成员变量，这时的访问是没有任何问题。

　　看如下代码：

class Fu
{
    //Fu中的成员变量。
    int num = 5;
}
class Zi extends Fu
{
    //Zi中的成员变量
    int num2 = 6;
    //Zi中的成员方法
    public void show()
    {
        //访问父类中的num
        System.out.println("Fu num="+num);
        //访问子类中的num2
        System.out.println("Zi num2="+num2);
    }
}
class Demo 
{
    public static void main(String[] args) 
    {
        Zi z = new Zi(); //创建子类对象
        z.show(); //调用子类中的show方法
    }
}

继承-子父类中成员方法特点

　　子父类中成员方法的特点

　　当在程序中通过对象调用方法时，会先在子类中查找有没有对应的方法，若子类中存在就会执行子类中的方法，若子类中不存在就会执行父类中相应的方法。

class Fu{
    public void show(){
        System.out.println("Fu类中的show方法执行");
    }
}
class Zi extends Fu{
    public void show2(){
        System.out.println("Zi类中的show2方法执行");
    }
}
public  class Test{
    public static void main(String[] args) {
        Zi z = new Zi();
        z.show(); //子类中没有show方法，但是可以找到父类方法去执行
        z.show2();
    }
}

　　成员方法特殊情况——覆盖

　　子类中出现与父类一模一样的方法时，会出现覆盖操作，也称为override重写、复写或者覆盖。

class Fu
{
    public void show()
    {
        System.out.println("Fu show");
    }
}
class Zi extends Fu
{
    //子类复写了父类的show方法
    public void show()
    {
        System.out.println("Zi show");
    }
}

　　方法重写（覆盖）的应用：

　　当子类需要父类的功能，而功能主体子类有自己特有内容时，可以重写父类中的方法，这样，即沿袭了父类的功能，又定义了子类特有的内容。

　　举例：比如手机，当描述一个手机时，它具有发短信，打电话，显示来电号码功能，后期由于手机需要在来电显示功能中增加显示姓名和头像，这时可以重新定义一个类描述智能手机，并继承原有描述手机的类。并在新定义的类中覆盖来电显示功能，在其中增加显示姓名和头像功能。

在子类中，访问父类中的成员方法格式：
super.父类中的成员方法();

实例：

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        new NewPhone().showNum();
    }
}

//手机类
class Phone{
    public void sendMessage(){
        System.out.println("发短信");
    }
    public void call(){
        System.out.println("打电话");
    }
    public void showNum(){
        System.out.println("来电显示号码");
    }
}

//智能手机类
class NewPhone extends Phone{
    
    //覆盖父类的来电显示号码功能，并增加自己的显示姓名和图片功能
    public void showNum(){
        //调用父类已经存在的功能使用super
        super.showNum();
        //增加自己特有显示姓名和图片功能
        System.out.println("显示来电姓名");
        System.out.println("显示头像");
    }
}

方法重写的注意事项

　子类方法覆盖父类方法，必须要保证权限大于等于父类权限。

class Fu(){    
　　 void show(){}
    public void method(){}
}
class Zi() extends Fu{
　　 public void show(){}  //编译运行没问题
    void method(){}      //编译错误
}

　　写法上稍微注意:必须一模一样:方法的返回值类型方法名参数列表都要一样。

　　总结：当一个类是另一个类中的一种时，可以通过继承，来继承属性与功能。如果父类具备的功能内容需要子类特殊定义时，进行方法重写。

抽象类

　　抽象类的产生

　　当编写一个类时，我们往往会为该类定义一些方法，这些方法是用来描述该类的功能具体实现方式，那么这些方法都有具体的方法体。

　　但是有的时候，某个父类只是知道子类应该包含怎么样的方法，但是无法准确知道子类如何实现这些方法。比如一个图形类应该有一个求周长的方法，但是不同的图形求周长的算法不一样。那该怎么办呢？

　　分析事物时，发现了共性内容，就出现向上抽取。会有这样一种特殊情况，就是方法功能声明相同，但方法功能主体不同。那么这时也可以抽取，但只抽取方法声明，不抽取方法主体。那么此方法就是一个抽象方法。

　　描述JavaEE工程师：行为：工作。

　　描述Android工程师：行为：工作。

　　JavaEE工程师和Android工程师之间有共性，可以进行向上抽取。抽取它们的所属共性类型：研发部员工。由于JavaEE工程师和Android工程师都具有工作功能，但是他们具体工作内容却不一样。这时在描述研发部员工时，发现了有些功能（工作）不具体，这些不具体的功能，需要在类中标识出来，通过java中的关键字abstract(抽象)。

　　当定义了抽象函数的类也必须被abstract关键字修饰，被abstract关键字修饰的类是抽象类。

　　抽象类&抽象方法的定义　　

　　抽象方法定义的格式：

public abstract 返回值类型 方法名(参数);

　　抽象类定义的格式：

abstract class 类名 {
}

　　下面是抽象类实例：

//研发部员工 
abstract class Developer {
    public abstract void work();//抽象函数。需要abstract修饰，并分号;结束
}

//JavaEE工程师
class JavaEE extends Developer{
    public void work() {
        System.out.println("正在研发淘宝网站");
    }
}

//Android工程师
class Android extends Developer {
    public void work() {
        System.out.println("正在研发淘宝手机客户端软件");
    }
}