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。

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。
}

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：

1、因为new用到了Person.class，所以会先找到Person.class文件并加载到内存中。（new Person（）；）

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）

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)）

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。

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。}

懒汉式：对象是方法被调用时才初始化，也称为对象的延迟加载。

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。

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：

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。