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java面向对象编程（基础）

Jin2023-05-212023-07-26

面向对象的程序设计思想

类：在计算机程序设计过程中，参照现实中事物，将事物的属性特征、行为特征抽象出来，用类来表示。
典型的语言：Java、C#、C++、Python、Ruby和PHP等代码结构：以类为组织单位。
每种事物都具备自己的属性和行为/功能。
是一种“设计者思维，适合解决复杂问题。代码扩展性强、可维护性高。

面向对象特征

封装、继承、多态、（抽象）

面向对象例子

把猪肉放进冰箱

面向过程的做法

1.打开冰箱
2.把猪肉装进冰箱
3.把冰箱门关住

面向对象的做法

人{
	打开(冰箱){
		冰箱.开门();
	}
	操作(猪肉){
		猪肉.进入冰箱();
	}
	关闭(冰箱){
		冰箱.关门();
	}
}
冰箱{
	开门();
	关门();
}
猪肉{
	进入冰箱();
}

类和对象

类(Class) 和对象(Object) 是面向对象的核心概念

什么是类

类：具有相同特征的事物的抽象描述，是抽象的、概念上的定义

什么是对象

对象：实际存在的该类事物的每个个体，是具体的，因而也称为 实例(instance)

简单理解：类的一个抽象概念的一个人，对象是实实在在的一个人

类的定义

使用关键字 class

class [类名]{
  属性声明;
  方法声明;
}

例如创建一个猫类

class cat{
  // 属性声明
  String name;
  int age;
  // 方法声明
  public void eat(){ System.out.println("猫吃东西~~"); }
}

对象的创建

使用关键字 new

对象的创建也称为类的实例化

使用对象名.属性 或 对象名.方法的方式访问对象成员（包括属性和方法）

//方式1：给创建的对象命名
//把创建的对象用一个引用数据类型的变量保存起来，这样就可以反复使用这个对象了
类名 对象名 = new 类名();
//方式2：
new 类名()//也称为匿名对象

例如实例化一个猫类 / 创建一个猫对象

class CatTest{
	public static void main(String[] args){
		//创建Cat类的对象
    Cat cat1 = new Cat();
		// 访问对象属性和方法
    cat1.age = 12;
    System.out.printIn("cat age is" + cat1.age);
    cat1.eat();
    
    // 创建第二个Cat类对象
     Cat cat2 = new Cat();
		// 访问对象属性和方法
    cat2.age = 9;
    System.out.printIn("cat age is" + cat2.age);	
    cat2.eat();
	}
}

属性如果不赋值，有默认值，规则和数组一致

具体: int 0，short 0, byte 0, long 0, float 0.0,double 0.0，char 0， boolean false，String null

对象内存解析

jvm 内存解析图

堆：凡是new出来的结构(对象、数组)都放在堆空间中
对象的属性存放在堆空间中
创建一个类的多个对象（比如cat1，cat2），则每个对象都拥有当前类的一套”副本”（即属性）
当通过一个对象修改其属性时，不会影响其它对象此属性的值。
当声明一个新的变量使用现有的对象进行赋值时（比如cat3 = cat1），此时并没有在堆空间中创建新的对象，而是两个变量共同指向了堆空间中同一个对象
当通过一个对象修改属性时，会影响另外一个对象对此属性的调用

成员变量

语法格式

[修饰符1] class 类名{
	[修饰符2] 数据类型 成员变量名 [= 初始化值];
}

位置要求：必须在类中，方法外
修饰符常用的权限修饰符有：private、缺省、protected、public 其他修饰符：static、final
数据类型任何基本数据类型(如int、Boolean) 或任何引用数据类型
成员变量名属于标识符，符合命名规则和规范即可
初始化值根据情况，可以显式赋值；也可以不赋值，使用默认值

例如

public class Person{
  private int age; //声明private变量 age
  public String name = “Lila”; //声明public变量 name
}

局部变量

在方法体内部等位置声明的变量称为局部变量，局部变量作用域只在方法体内部 / 代码块

public class Person{
   int age; // 成员变量
  
  public void sayHello(){
    String msg = "hello"; // 局部变量
    System.out.printIn(msg);
  }

}

成员变量和局部变量的不同

作用域（1）实例变量：通过对象就可以使用，本类中直接调用，其他类中 “对象.实例变量”（2）局部变量：出了作用域就不能使用
在内存中存储的位置不同（1）实例变量：堆（2）局部变量：栈
修饰符（1）实例变量：public,protected,private,final,volatile,transient等（2）局部变量：final
默认值（1）实例变量：有默认值（2）局部变量：没有，必须手动初始化。其中的形参比较特殊，靠实参给它初始化。

this 关键字

哪个对象调用，this就代表哪个对象

当形参与成员变量同名时，如果在方法内或构造器内需要使用成员变量，必须添加 this 来表明该变量是类的成员变量

我们可以用 this 来区分成员变量和局部变量

比如

class Cat{
  String name;
  public void setName(String name){
    // this.name 表示成员变量 / 属性
    // 后面的 name 表示传进来的形参 即局部变量
    this.name =  name;
  }
}

this 可以作为一个类中构造器相互调用的特殊格式

比如

public class Student {
   private String name;
   private int age;
   // 无参构造
   public Student() {
  		// this("",18);//调用本类有参构造器
   }
   // 有参构造
   public Student(String name) {
   	this();//调用本类无参构造器
   	this.name = name;
   }
   // 有参构造
   public Student(String name,int age){
   	this(name);//调用本类中有一个 String 参数的构造器
   	this.age = age;
   }
 }

方法

方法的概念

方法是类或对象行为特征的抽象，用来完成某个功能操作。在某些语言中也称为函数或过程。

将功能封装为方法的目的是，可实现代码重用，减少冗余，简化代码 Java里的方法不能独立存在

所有的方法必须定义在类里

语法格式

[修饰符] 返回值类型 方法名([形参列表])[throws 异常列表]{
		方法体的功能代码
}

例如

public class Person {
  public static void main(String[] args) {
    Person p1 = new Person();
    p1.eat();
  }
  public static void eat() {
    sleep();
    System.out.println("人：吃饭");
  }
  public static void sleep(){
    System.out.println("人：睡觉");
    doSport();
  }
  public static void doSport(){
    System.out.println("人：运动");
  }
}

内存分析

方法重载

方法重载：在同一个类中，允许存在一个以上的同名方法，只要它们的参数列表不同即可
重载的特点：与修饰符、返回值类型无关，只看参数列表，且参数列表必须不同。(参数个数或参数类型)。调用时，根据方法参数列表的不同来区别。
重载方法调用：JVM通过方法的参数列表，调用匹配的方法。先找个数、类型最匹配的再找个数和类型可以兼容的，如果同时多个方法可以兼容将会报错

举例说明

//返回两个整数的和
public int add(int x,int y){
  return x+y;
}
//返回三个整数的和
public int add(int x,int y,int z){
	return x+y+z;
}
//返回两个小数的和
public double add(double x,double y){
	return x+y;
}

注意：方法的重载和返回值类型无关

可变个数的形参

当定义一个方法时，形参的类型可以确定，但是形参的个数不确定，那么可以考虑使用可变个数的形参

格式：

方法名(参数的类型名 ...参数名)

例如：

//JDK5.0：采用可变个数形参来定义方法，传入多个同一类型变量
public static String test(char seperator ,String...books){
  String str = "";
  for (int i = 0; i < books.length; i++) {
  	if(i==0){
  		str += books[i];
  	}else{
  		str += seperator + books[i];
  	}
  }
  return str;
}

String... 表示接受的是可变参数，类型是String，即可以接收多个String

使用可变参数时候，可以当数组来使用，books可以当做数组

形参和实参

形参（formal parameter）：在定义方法时，方法名后面括号()中声明的变量称为形式参数，简称形参
实参（actual parameter）：在调用方法时，方法名后面括号()中的使用的值/变量/表达式称为实际参数，简称实参

行参的值传递根据数据类型来传递的

基本数据类型：将实参基本数据类型变量的数据值传递给形参

引用数据类型：将实参引用数据类型变量的地址值传递给形参

package

package，称为包，用于指明该文件中定义的类、接口等结构所在的包

package pack1.pack2; //指定类 PackageTest 属于包 pack1.pack2
public class PackageTest{
	public void display(){
		System.out.println("in method display()");
	}
}

说明：

一个源文件只能有一个声明包的 package 语句
包名，属于标识符，满足标识符命名的规则和规范（全部小写）、见名知意，取包名时不能使用java.xx包
包对应于文件系统的目录，package 语句中用 . 来指明包(目录)的层次，每.一次就表示一层文件目录
同一个包下可以声明多个结构（类、接口），但是不能定义同名的结构（类、接口）
不同的包下可以定义同名的结构（类、接口）

import

为了使用定义在其它包中的 Java 类，需用 import 语句来显式引入指定包下所需要的类

语法格式：import 包名.类名

说明：

如果使用 a.*导入结构，表示可以导入 a 包下的所有的结构
如果导入的类或接口是java.lang 包下，或者是当前包下的，则可以省略 import 语句
如果在代码中使用不同包下的同名的类，那么就需要使用类的全类名的方式指明调用的是哪个类

封装性

把客观事物封装成抽象概念的类，并且类可以把自己的数据和方法只向可信的类或者对象开放，向没必要开放的类或者对象隐藏信息

通俗的讲，把该隐藏的隐藏起来，该暴露的暴露出来。这就是封装性的设计思想

权限修饰符

实现封装就是控制类或成员的可见性范围。这就需要依赖访问控制修饰符，也称为权限修饰符来控制

修饰符	本类内部	本包内	其他包的子类	其他包非子类
private	✅	❌	❌	❌
protected	✅	✅	❌	❌
public	✅	✅	✅	❌
省	✅	✅	✅	✅

具体修饰的结构：

外部类：public、缺省
成员变量、成员方法、构造器、成员内部类：public、protected、缺省、 private

私有化

成员变量私有化

私有化类的成员变量，提供公共的 get 和 set 方法，对外暴露获取和修改属性的功能

例如

public class Book {
  	// 1.使用 private 修饰成员变量 
    private String bookName;
    private double price;

  
   // 2.提供 getXxx 方法 / setXxx 方法，可以访问成员变量，
    public String getBookName() {
        return bookName;
    }

    public void setBookName(String bookName) {
        this.bookName = bookName;
    }


    public double getPrice() {
        return price;
    }

    public void setPrice(double price) {
        this.price = price;
    }
}

public class BookTest {
    public static void main(String[] args) {
        Book book = new Book();
      
       // 使用 set/get 访问成员变量
        book.setBookName("红楼梦");
        book.setPrice(12.2);
        
        System.out.println("book name is "+book.getBookName()+
                           ", price is "+book.getPrice());
    }
}

构造器

new 对象，并在 new 对象的时候为实例变量赋值

语法格式

[修饰符] class 类名{
 	[修饰符] 构造器名(){
 	// 实例初始化代码
 	}
  [修饰符] 构造器名(参数列表){
   // 实例初始化代码
   }
}

例如

public class Cat{
  private String catName;
  private int age;
  public Cat(String catName, int age){
    this.catName = catName;
    this.age = age;
  }
}
public class catTest{
  public static void main(String[] args) {
    //调用无参构造创建
    Cat cat1 = new Cat(); 	
    //调用有参构造创建
    Cat cat2 = new Cat("喵喵",12);
  }
}

说明：

构造器名必须与它所在的类名必须相同
它没有返回值，所以不需要返回值类型，也不需要 void
构造器的修饰符只能是权限修饰符，不能被其他任何修饰。比如，不能被 static、 final、synchronized、abstract、native 修饰，不能有 return 语句返回值
当我们显式的定义类的构造器以后，系统就不再提供默认的无参的构造器了。在类中，至少会存在一个构造器。构造器是可以重载的

参考资料

尚硅谷Java基础