java基礎（六）：面向對象

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面向對象 面向對象：以類的方式組織代碼，以對象組織數據 特性： 封裝 繼承 多態 類：抽象概念 對象：具體事物 面向對象是java學習的重中之重，畢竟java就是一個面向對象的語言~ 類 = 屬性+方法 面向對象的概念適合複雜系統、多人協作 從巨集觀上來說，java是面向對象的，但在微觀上是面向過程的 ...


面向對象

面向對象：以類的方式組織代碼，以對象組織數據

特性：

  1. 封裝
  2. 繼承
  3. 多態

類：抽象概念

對象：具體事物

  • 面向對象是java學習的重中之重，畢竟java就是一個面向對象的語言~
  • 類 = 屬性+方法
  • 面向對象的概念適合複雜系統、多人協作
  • 從巨集觀上來說，java是面向對象的，但在微觀上是面向過程的

創建

對象的創建

使用new實例化一個對象，如

Student student = new Student();//實例化對象

new時：

  • 記憶體空間的分配
  • 屬性的初始化
  • 構造器的調用
  • 返回一個對象的引用（指針）

構造器

構造器在實例化時首先被自動調用，用於初始化參數。

new的本質是調用了構造器，返回一個對象

  • 名字和類名相同

  • 沒有返回類型（不能寫！）

  • 可以傳參

  • this是一個指針，指向這個對象本身

    public class Person {
    String name;
    public Person(){
        //構造器
        this.name = "小明";
    }

}

封裝--訪問控制

“高耦合，低內聚”，內部數據操作細節自己完成，不由外部干涉， 暴露少部分方法給外部使用。

封裝：禁止訪問對象的實際表示，而應該通過介面來訪問。

修飾詞：

  • public:可以由外部調用，公開使用
  • private:不可由外部調用
  • protected：由本包內或不同包的子類調用

繼承

使用extend關鍵字，表示子類是父類的擴展

public class Student extends Person{
    Student(String name){
        this.name = name;
    }
}
  • 子類擁有父類的全部public/protected方法和屬性
  • 且子類可以對所有方法和屬性重寫
  • private屬性無法被繼承
  • java中所有類都是object類的子類

構造器

使用super可以訪問到父類，構造器中super.generator()可以調用父類的構造器。

public class Person {
    String name;

    public Person(String name){
        //構造器
        this.name = name;
    }

}

public class Student extends Person{
    Student(String name){
        super(name);
    }
}

public class Demo2 {

    public static void main(String[] args){
        Student s = new Student("小明");
        System.out.println(s.name);
    }
}

輸出“小明”。

如果在子類中不指定調用super，會自動調用

public class Person {
    String name;
    public Person() {
        //構造器
        System.out.println("父類Person無參數構造器執行");
    }
}

public class Student extends Person{
    Student(){
        System.out.println("子類Student無參數構造器執行");
    }
}

在new Student時輸出：

若將子類構造器改為有參，仍然會首先調用父類的無參構造器

大致邏輯如下：

註：

  • 調用構造器時，需要將父類構造器調用語句放在子類構造器的第一句
  • 父類沒寫無參，預設有一個空的構造器函數
  • 如果寫了一個有參構造器，那麼父類就沒有無參構造器了，子類不能自動調用構造器，即子類中必須顯式調用有參構造器了。

方法重寫

  1. Person類:
public static void test(){
        System.out.println("Person Test");
    }

Student類：

public static void test(){
        System.out.println("Student Test");
    }

調用：

public static void main(String[] args){
        Student s = new Student("小明");
        s.test();
    }

結果：

  1. 但是，如果修改main
public static void main(String[] args){
        Person s = new Student("小明");
        s.test();
    }

會導致輸出：

這可以說明

  • 調用的方法根據聲明的類型確定

  1. 以上結論來自於靜態方法

    如果全部改為非靜態，即將test改為無static修飾

    如

     @Override
    public  void test(){
        System.out.println("Student Test");
    }

註意點：

  • override 的前提是繼承
  • 方法名相同
  • 參數列表相同（不是重載）
  • 修飾符的範圍只能擴大不能縮小 public>protected>default>private
  • 異常的範圍可以被縮小但不能擴大,如：ClassNotFoundException->Exception

多態

定義

同一方法根據對象的不同採用不同的行為

引用類型

一個對象的實際類型是確定的，但引用類型並不一致

如

Student s = new Student();
Person s1 = new Student();
Object s2 = new Student();

實際類型都是Student，而引用類型可以是其任意父類

對於這樣的對象s1/s2，如果沒有static修飾，調用一個方法時

  1. 若子類父類都有該方法，且子類未重寫：調用父類的方法

  2. 若都有，但子類重寫了：調用子類的方法

  3. 若只有子類有，則無法調用（需要強制類型轉換修改引用類型）

    如在Student寫一個新的eat方法：

即能調用的方法取決於其引用類型而不是實際類型

方法修飾

  1. static 屬於類，不屬於對象,不可重寫

  2. final 無法修改，不可重寫

  3. private 只屬於父類，無法重寫

instanceof操作符

語法：

obj instanceof class

System.out.println(s instanceof Student);//true
        System.out.println(s1 instanceof Student);//true
        System.out.println(s1 instanceof Object);//true
        System.out.println(s2 instanceof Student);//true
        System.out.println(s2 instanceof Teacher);//false

如果對象的類是class或class的子類，則為True

在編譯狀態中，class可以是object對象的父類，自身類，子類。在這三種情況下Java編譯時不會報錯。(需要在同一條繼承鏈上)

在運行轉態中，class可以是object對象的父類，自身類，不能是子類。在前兩種情況下result的結果為true，最後一種為false。但是class為子類時編譯不會報錯。運行結果為false。

編譯的時候查看其引用類型判斷是否報錯。

運行的時候查看其實際類型判斷是否為true。

強制類型轉換

優先順序：父類>子類。

子類轉父類自動轉換。

父類轉子類需要強制轉換。

轉父類後部分方法可能無法再調用。

static

  • static修飾（靜態）的從屬於類，普通的從屬於對象

  • 靜態方法不能調用非靜態成員

變數

靜態變數（類變數）

  • 有static修飾的變數為靜態變數，在該類的記憶體中只能存在一個，可以使用類名.變數名進行訪問
  • 內部任何方法都可以直接訪問靜態變數（可以不使用類名.靜態成員進行訪問）
  • 類外部可以使用類名訪問類中靜態變數

實例變數

  • 無static修飾的變數

  • 每創建一個實例就會生成一個新的記憶體空間

  • 類內部只有非靜態方法可以訪問實例變數

  • 靜態方法或其他類中只能通過實例對象訪問

靜態變數的作用

  • 靜態變數被所有實例共用，可以作為實例對象間的共用數據
  • 如果所有實例都有一個相同的常量屬性，可以定義為static以節省空間

方法

靜態方法（類方法）

  • 靜態方法不需要通過任何實例就可以被調用，
  • 不能使用this/super關鍵字
  • 也不能直接訪問類內部的實例變數和實力方法
  • 可以直接調用類內部的靜態變數和靜態方法

實例方法

  • 通過實例對象訪問

代碼塊

靜態代碼塊

  • static{}代碼塊
  • 用於初始化類（一次性的），為類的靜態變數賦初值
  • 類似於一個方法，但不在方法體中
  • 可以在類的任意位置，可以有任意多個
  • java虛擬機在載入類的時候執行靜態代碼塊
  • 多個代碼塊按順序運行
  • 靜態代碼塊和靜態方法類似，不能訪問非靜態成員

非靜態代碼塊

  • {}
  • 創建對象時自動執行，不創建對象不執行
  • 代碼域中的變數都是局部的，只在內部使用

抽象

abstract修飾

抽象類

  • abstract修飾的方法
  • 抽象類中可以有抽象方法和具體方法
  • 抽象類無法實例化

抽象方法

  • 抽象方法只聲明沒有方法體
  • 抽象方法必須在抽象類中
  • 子類重寫父類時，必須重寫父類的所有抽象方法
  • 不能用private修飾，因為private阻止重寫

實例

public abstract class Shape {
    public int width; // 幾何圖形的長
    public int height; // 幾何圖形的寬

    public Shape(int width, int height) {
        this.width = width;
        this.height = height;
    }

    public abstract double area(); // 定義抽象方法，計算面積
}

public class Square extends Shape {
    public Square(int width, int height) {
        super(width, height);
    }

    // 重寫父類中的抽象方法，實現計算正方形面積的功能
    @Override
    public double area() {
        return width * height;
    }
}

public class Triangle extends Shape {
    public Triangle(int width, int height) {
        super(width, height);
    }

    // 重寫父類中的抽象方法，實現計算三角形面積的功能
    @Override
    public double area() {
        return 0.5 * width * height;
    }
}

介面

  • 普通類：只有具體實現
  • 抽象類：有具體實現和規範（抽象方法）
  • 介面：只有規範，沒有具體實現 專業的約束，實現約束和實現的分離，比抽象類更加抽象

介面定義

[public] interface interface_name [extends interface1_name[, interface2_name,…]] {
    // 介面體，其中可以包含定義常量和聲明方法
    [public] [static] [final] type constant_name = value;    // 定義常量
    [public] [abstract] returnType method_name(parameter_list);    // 聲明方法
}
  • 介面只能繼承介面
  • public定義的介面可以被任何類使用，而沒有public只能被包內使用
  • 介面中的變數隱式聲明為public static final（可以不寫），即為常量，所以全部必須初始化
  • 介面中的方法隱式聲明為 public abstract

介面實現

  • 一個類可以實現一個或者多個介面

  • 實現使用implements關鍵字

    <public> class <class_name> [extends superclass_name] [implements interface1_name[, interface2_name…]] {
    // 主體
}

  • 與繼承類似，可以獲得所有的常量和方法

  • implements在extend後

  • 類實現介面後必須重寫所有抽象方法

例

public interface IMath {
    public int sum();    // 完成兩個數的相加
    public int maxNum(int a,int b);    // 獲取較大的數
}

public class MathClass implements IMath {
    private int num1;    // 第 1 個操作數
    private int num2;    // 第 2 個操作數
    public MathClass(int num1,int num2) {
        // 構造方法
        this.num1 = num1;
        this.num2 = num2;
    }
    // 實現介面中的求和方法
    public int sum() {
        return num1 + num2;
    }
    // 實現介面中的獲取較大數的方法
    public int maxNum(int a,int b) {
        if(a >= b) {
            return a;
        } else {
            return b;
        }
    }
}

內部類

類內部定義的類

分類：

  1. 成員內部類
  2. 靜態內部類
  3. 局部內部類
  4. 匿名內部類
  • 內部類還是一個獨立的類，會編譯為獨立的.class文件，但前面會冠以類名和$符號
  • 是內部類的一個成員，可以操作到外部類的私有屬性
  • 外部類只有兩種級別：public和預設
  • 內部類有四種級別：public、protected、private、預設
Outer o = new Outer();
//外部類可直接new
Inner in = new Inner();
//外部類外需要通過外部類來實例化內部類
Outer.Inner inner = o.new Inner();

實例內部類

沒有static修飾，也成為非靜態內部類，例:

public class Outer {
    class Inner {
        // 實例內部類
    }
}
  • 和實例方法、實例變數相同，在外部類/外部類以外，必須通過外部類的實例創建內部類的實例
  • 實例內部類中可以訪問外部類的所有成員（多層嵌套也可）
  • 外部類中不能直接訪問內部類的成員，而必須通過內部類的實例訪問（不是很懂）
  • 實例內部類中的成員不能使用static修飾，除非同時有final修飾

靜態內部類

static修飾的內部類，例：

public class Outer {
    static class Inner {
        // 靜態內部類
    }
}
  • 可以通過外部類創建內部類的實例
  • 類中可定義靜態成員/實例成員
  • 可直接訪問外部類的靜態成員，如果要訪問外部類的實例成員，則需要通過外部類的實例去訪問。

局部內部類

一個方法中定義的類，如:

public class Test {
    public void method() {
        class Inner {
            // 局部內部類
        }
    }
}
  • 類似局部變數，不用訪問控制修飾符和static修飾符修飾
  • 只在方法內可用
  • 不能定義static成員
  • 內部類的內部類也不能用訪問控制修飾符和static修飾符
  • 可訪問外部類的所有成員
  • 方法中的成員與外部類成員同名，可以使用 .this. 的形式訪問外部類中的成員。

匿名內部類

沒有類名的內部類，直接使用new來聲明，例：

new <類或介面>() {
    // 類的主體
};

一般用法：

  • 繼承一個類，重寫其方法。
  • 實現一個介面（可以是多個），實現其方法。
public class Out {
    void show() {
        System.out.println("調用 Out 類的 show() 方法");
    }
}
public class TestAnonymousInterClass {
    // 在這個方法中構造一個匿名內部類
    private void show() {
        Out anonyInter = new Out() {
            // 獲取匿名內部類的實例
            void show() {
                System.out.println("調用匿名類中的 show() 方法");
            }
        };
        anonyInter.show();
    }
    public static void main(String[] args) {
        TestAnonymousInterClass test = new TestAnonymousInterClass();
        test.show();
    }
}
  • 和局部內部類相同，可訪問外部類所有成員。若位於方法中，只能訪問方法中final修飾的量
  • 可以使用非靜態代碼塊進行初始化，在父類的構造函數後執行

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