黑马程序员——Java基础---面向对象

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1. 面向对象概念

1.1 概念 

         面向对象是相对面向过程而言，面向对象和面向过程都是一种思想。

   面向过程：强调的是功能行为。代表语言：C语言。
    例子：把大象装进冰箱
    1. 打开冰箱。
    2. 存储大象。
    3. 关上冰箱。
    "打开"、"存储"、"关上"都是功能行为，在代码中的直观体现就是函数或者方法，这就是一种面向过程的以功能行为为主体的思想体现。

    面向对象：将功能封装进对象，强调具备了功能的对象。代表语言：Java、C++、C#。

    例子：把大象装进冰箱
    1. 冰箱打开。
    2. 冰箱存储。
    3. 冰箱关闭。
    可以看到，所有的操作都是以"冰箱"为主体，而不是功能行为。也就是说冰箱自己已经具备"打开"、"存储"、"关上"的行为功能，我们只需要让     冰箱执行它具备的功能就可以了。这就是一种面向对象的以执行功能的对象为主体的思想体现。

1.2 特点

   面向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。
    完成需求时：
    1. 先要去找具有所需功能的对象来用。
    2. 如果该对象不存在，那么创建一个具有所需功能的对象。
    这样可以简化开发并提高复用。

1.3 开发设计中的特征

   开发的过程：
    其实就是不断的创建对象，使用对象，指挥对象做事情。

    设计的过程：
    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)
    继承(inheritance)
    多态(polymorphism)

2. 类与对象的关系

   使用计算机语言就是不断地在描述现实生活中的事物。
   java中描述事物通过类的形式体现，类是具体事物的抽象，概念上的定义。
   对象即是该类事物实实在在存在的个体。

2.1 类与对象比喻

   

    可以理解为：类就是图纸，汽车就是堆内存中的对象。
    对于同一类事物可以抽取它们的共性的内容，定义在类中。如：生活中的汽车，每一台车都有轮胎数和颜色。
    那么在通过java描述汽车这类事物时，就可以将这两个共性属性作为类中的属性进行定义。
    通过该类建立的每一个汽车实体都具有该属性，并可以有对象特有的属性值。

2.3 类的定义

   生活中描述事物无非就是描述事物的属性和行为。如：人有身高，体重等属性，有说话，打球等行为。
    Java中用类class来描述事物也是如此。
    属性：对应类中的成员变量。
    行为：对应类中的成员函数。
    定义类其实在定义类中的成员(成员变量和成员函数)。

2.4 成员变量和局部变量

          成员变量：
    1. 成员变量定义在类中，在整个类中都可以被访问。
    2. 成员变量随着对象的建立而建立，随着对象的消失而消失，存在于对象所在的堆内存中。
    3. 成员变量有默认初始化值。

    局部变量：
    1. 局部变量只定义在局部范围内，如：函数内，语句内等，只在所属的区域有效。
    2. 局部变量存在于栈内存中，作用的范围结束，变量空间会自动释放。
    3. 局部变量没有默认初始化值。

2.5 创建和使用对象

   java中通过new关键字来创建对象

/** 描述小汽车* 分析：* 1. 属性：*     轮胎数*     颜色* 2. 行为*     移动* 定义类其实就是在定义类中的成员。* 成员：成员变量<-->属性，成员函数<-->行为。*///对Car这类事物进行描述class Car{     //成员变量     String color = "red";     int num = 4;     //成员方法，移动     void show()     {        //临时变量        int num = 10;        //输出临时变量的值       System. out.println("color = " +color +"...num = " +num);     }}class CarDemo{     public static void main(String[] args)     {        //通过new关键字，建立对象        //c就是一个类类型的引用变量，指向了该类的对象        Car c = new Car();        //对对象的属性进行修改        c. color = "black" ;        //输出成员变量的默认值        System. out.println(c.num);        //通过对象.成员的形式来使用对象的功能        c.show();     }}

2.6 对象的内存结构

 示例：
    Car c1 = new Car();
    c1.color="blue";
    Car c2 = new Car();

    内存结构示意图：

    只要是用new操作符定义的实体就会在堆内存中开辟一个新的空间，并且每一个对象中都有一份属于自己的属性。

    通过（对象 .）对象成员的方式操作对象中的成员，对其中一个对象的成员进行了修改，和另一个对象没有任何关系。

    需要提到的是c1、c2都是对实体的引用变量，如果执行c2 = c1，那么c2也就指向了c1引用的实体。c2原来引用的实体因为没     有被引用变量引用，就会被垃圾回收器回收。

2.7 匿名对象

          匿名对象是对象的简化形式。
    匿名对象两种使用情况：

        1. 当对对象方法仅进行一次调用时；

        2. 匿名对象可以作为实际参数进行传递。

示例：

class Car{     String color = "red";     int num = 4;     public static void run()     {          System.out.println("function run is running!" );     }}class CarDemo{       public static void main(String[] args){             //对对象方法仅进行一次调用时，就可以使用匿名对象             new Car().run();             //匿名对象可以作为实际参数进行传递            show(new Car());      }       public static void show(Car c){            c. num = 3;            c. color = "black" ;            System.out.println("function show is running!" );            System.out.println(c.num + "..." + c. color);      }}

2.8 基本数据类型参数及引用数据类型参数传递

2.8.1 基本数据类型参数

//基本数据类型参数传递class Demo{        public static void main(String[] args){                

                 //定义int型数据变量x

<span style="line-height: 30.7999992370605px;">                </span><span style="font-family: SimSun; line-height: 30.7999992370605px;">int x = 3;</span>

                show(x);                System.out.println("x=" + x);        }                public static void show(int x)

       {                x = 4;        }}

   执行过程说明：

    1、jvm调用main方法，main方法入栈。

    2、将x变量值设置为3。

    3、main方法调用show方法，3作为基本数据类型参数赋值给show方法参数x，也就是说，此时show方法的参数x值为3。

    4、show方法执行x=4后，show方法的参数x值变为4。

    5、show方法执行结束，show方法出栈。show方法参数x也随之出栈。

    6、main方法打印x的值。此时x指的是main方法中的x变量的值（show方法中的参数x已经随show方法一块出栈了）。所以，打印出来的x值为3而       不是4。

    7、main方法执行结束，出栈。

2.8.2 引用数据类型参数

class Demo{        int x = 3;            public static void main(String[] args)

        {

                //定义引用数据类型                Demo d = new Demo();                d.x = 9;

                //这里d是一个引用数据类型，它只向了一个对象。                show(d);                System.out.println(d.x);        }                public static void show(Demo d)

       {                d.x = 4;        }}

   执行过程说明：

    1、jvm调用main方法，main方法入栈。

    2、创建Demo对象d（在堆内存中创建，d作为引用变量，指向堆内存中创建的实体对象），并将d指向的实体对象中的属性x的值设置为9。

    3、main方法调用show方法，d作为引用数据类型参数赋值给show方法参数d，也就是说，此时show方法的参数d和main方法中的变量d同时指向了      堆内存中同一个实体对象。

    4、show方法执行d.x=4后，堆内存中的实体对象的x属性值变为4。

    5、show方法执行结束，show方法出栈，show方法参数d也随之出栈。虽然show方法参数d出栈了，但是，由于main方法的变量d依然引用着堆内存       中的实体对象，因此堆内存中的实体对象不会被垃圾回收器清除。

    6、main方法打印d.x的值。此时，d指的是main方法中的引用变量x，d.x指的依然是堆内存中的实体对象中x的值。所以，打印出来的值为4而不       是9。

    7、main方法执行结束，出栈。

            总结：

         在java中，方法参数的传递永远都是传值，而这个值，对于基本数据类型，值就是你赋给变量的那个值。而对于引用数据类型，这个值是对       象的引用，而不是这个对象本身。

3. 封装

   封装：是指隐藏对象的属性和实现细节，仅对外提供公共访问方式。

    好处：
    1. 将变化隔离。
    2. 便于使用。
    3. 提高重用性。
    4. 提高安全性。

    封装原则：
    1. 将不需要对外提供的内容都隐藏起来。
    2. 把属性都隐藏，提供公共方法对其访问。如，getXXX，setXXX。

示例：

/** * 需求：演示封装特性，定义一个人对象，将人的姓名年龄属性分装。 * 思路：成员参数私有化，对外提供公共方法来修改私有成员变量。 * @author jinlong * */package com.blog.part2.对象;class Person{//通过私有化把属性进行隐藏private String name;private int    age;//构造函数初始化成员变量值Person(String name,int age){this.setName(name);this.setAge(age);}//对外提供get，set方法，用来修改和获取name,age值public String getName() {return name;}public void setName(String name) {this.name = name;}public int getAge() {return age;}public void setAge(int age) {//在set方法内还可以对属性的赋值进行限制if(age<130&&age>0)   this.age = age;elseSystem.out.println("年龄赋值不符合常识！");}}public class PersonDemo {public static void main(String[] args){//定义一个对象p1，Person p1 = new Person("zhangsan",20);        //通过get set方法访问        System.out.println("姓名:"+p1.getName()+"  年龄："+p1.getAge());        //赋值不合法，set方法就不允许成功赋值        p1.setAge(300);        //打印        System.out.println("姓名:"+p1.getName()+"  年龄："+p1.getAge());        }}

运行结果：

    1、私有仅仅是封装的一种体现而已。
    2、private关键字：是一个权限修饰符，用于修饰成员(成员变量和成员函数)，被私有化的成员只在本类中有效。
    3、常用场景之一：将成员变量私有化，对外提供对应的set、get方法对其进行访问，提高对数据访问的安全性。

4. 构造函数

4.1 特点：

     1、函数名与类名相同。
     2、不用定义返回值类型。
     3、没有具体的返回值。

               作用：给对象进行初始化。

4.2 与一般函数区别：

     

    1、一般函数和构造函数什么区别呢？

    构造函数：对象创建时，就会调用与之对应的构造函数，对对象进行初始化。
    一般函数：对象创建后，需要函数功能时才调用。

    构造函数：对象创建时，会调用并且只调用一次。
    一般函数：对象创建后，可以被调用多次。

    2、创建对象都必须要通过构造函数初始化。
    一个类中如果没有定义过构造函数，那么该类中会有一个默认的空参数构造函数。
    如果在类中定义了指定的构造函数，那么类中的默认构造函数就没有了。

    3、多个构造函数是以重载的形式存在的。

示例：

/** * 需求：演示构造函数重载 * @author jinlong * */package com.blog.part2.对象;class Person    {   private String name;   private int  age;      //无参数构造函数   Person()   {   name="zhangsan";   age=1;   System.out.println("Person1 run");   }      //有参数构造函数,孩子一出生就命名。   Person(String n)   {   name=n;   System.out.println("Person2 run");   }   //孩子一出生就有名字和年龄   Person(String n,int a)   {   name=n;   age=a;   System.out.println("Person3 run");   }   //定义speak方法来打印本对象的姓名年龄   public void speak()   {   System.out.println(name+":::"+age);   }  //这里省略get set方法}public class PersonDemo1 {public static void main(String[] args) {//创建一个孩子Person p1=new Person();p1.speak();//创建一个叫张三的孩子Person p2=new Person("张三");p2.speak();//创建一个叫李四的，三岁的孩子Person p3= new Person("李四",3);        p3.speak();}}

运行结果：

从上边结果可知，构造函数也可以重载，满足不同的对象创建过程。

4.3构造代码块：

可以给所有对象进行初始化，并且构造代码块优先于构造函数执行。

/** * 需求：演示构造代码块 * @author jinlong * */package com.blog.part2.对象;class Person    {   private String name;   private int  age;   //构造代码块，可以给所有对象进行初始化   {   System.out.println("构造代码块运行了");   }   //无参数构造函数   Person()   {   name="zhangsan";   age=1;      }      //有参数构造函数,孩子一出生就命名。   Person(String n)   {   name=n;   }   //孩子一出生就有名字和年龄   Person(String n,int a)   {   name=n;   age=a;   }   //定义speak方法来打印本对象的姓名年龄   public void speak()   {   System.out.println(name+":::"+age);   }  //这里省略get set方法}public class PersonDemo1 {public static void main(String[] args) {//创建一个孩子Person p1=new Person();p1.speak();//创建一个叫张三的孩子Person p2=new Person("张三");p2.speak();//创建一个叫李四的，三岁的孩子Person p3= new Person("李四",3);        p3.speak();}}

运行结果：

  

5. this关键字

    this代表其所在函数所属对象的引用。换言之，this代本类对象的引用。
    当成员变量和局部变量重名，可以用关键字this来区分，this就是所在函数所属对象的引用。
    简单说，哪个对象调用了this所在的函数，this就代表哪个对象。一般方法调用默认加this。

    什么时候使用this关键字呢？

    当在函数内需要用到调用该函数的对象时，就用this。
   通常this被用来区分成员变量和局部变量
   this还可以用来在构造函数中调用其他构造函数，这时候this在构造函数中被放在第一行。等继承那里还会学    到一个类似的关键字super，也要放在第一行。

示例：

/** * 需求：this关键字的应用 * @author jinlong * */package com.blog.part2.对象;class Person{    private String name ;    private int age ;    Person(String name)    {       //通过this区分成员变量和局部变量       this.name = name;    }       Person(String name, int age)    {       //this也可以用于在构造函数中调用其他构造函数       this(name);       this.age = age;    }          public void speak()    {       System.out.println(name + ":" + age);    }}class ConsDemo{ public static void main(String[] args) {      Person p1 = new Person("张三" );      p1.speak();      Person p2 = new Person("李四" ,1);      p2.speak();}} 

6. static关键字

6.1 定义及特点

    static关键字：用于修饰成员（成员变量和成员函数）。
    被修饰后的成员具备以下特点：
    1、随着类的加载而加载。
    2、优先于对象存在。
    3、被所有对象所共享。
    4、可以直接被类名调用。

6.2 成员变量和静态变量的区别

6.2.1 区别

      1. 两个变量的生命周期不同
        成员变量随着对象的创建而存在，随着对象被回收而释放。
        静态变量随着类的加载而存在，随着类的消失而消失。
      2. 调用方式不同
        成员变量只能被对象调用。
        静态变量可以被对象调用，还可以被类名调用。
      3. 别名不同
        成员变量也称为实例变量。
        静态变量也称为类变量。
      4. 数据存储位置不同
        成员变量存储在堆内存的对象中，所以也叫对象的特有数据。
        静态变量数据存储在方法区（共享数据区）的静态区，所以也叫对象的共享数据。

6.2.2 使用注意：

    1. 静态方法只能访问静态成员，如果访问非静态成员，就会报错！
      原因：静态方法和变量存在的时候，对象还不存在，非静态变量也不存在，肯定无法访问。       

    2、静态方法中不可以写this，super关键字。
      原因：静态方法存在的时候，对象还不存在，this代表的就是调用方法的那个对象，既然不存在，肯定不可以写在静态方法中。
    3、主函数是静态的，主函数特殊之处：
      1. 格式是固定的。
      2. 被jvm所识别和调用。

      主函数各成分解析：
         public：权限必须是最大的，被jvm调用。
         static：不需要对象调用，直接用主函数所属类名调用即可。 命令行窗口中输入：java StaticDemo，实际上就是在执行                      StaticDemo.main();。
         void： 主函数不需要具体的返回值。
         main： 函数名，不是关键字，只是一个jvm识别的固定的名字。
         String[] args：这是主函数的参数列表，是一个数组类型的参数，而且元素都是字符串类型。

 

6.3什么时候使用静态

6.3.1 静态变量

       当分析对象中所具备的成员变量的值都是相同时，这时这个成员就可以被静态修饰。
       只要数据在对象中都是不同的，就是对象的特有数据，必须存储在对象中，是非静态的。
       如果是相同的数据，对象不需要做修改，只需要使用即可，不需要存储在对象中，定义成静态的。

/** * 需求：静态的使用 * @author jinlong * */package com.blog.part2.对象;class Person{    //成员变量，实例变量   String name;   //静态变量，类变量   //所有对象共享的属性用static修饰   static String country = "CN";   public void show()    {        System.out.println(country + ":" + name);         //等效语句：System.out.println(Person.country + ":" + this.name);    }}class StaticDemo{   public static void main(String[] args)   {        Person p = new Person();        System.out.println(p.country);         //可以用类名直接调用        System.out.println(Person.country);        //不管建立多少个对象，country的值都是相同的。  }} 

6.3.2 静态函数

       函数是否用静态修饰，就参考一点，就是该函数功能是否需要访问到对象中的特有数据。
       简单点说，从源代码看，该功能是否需要访问非静态的成员变量，如果需要，该功能就是非静态的。
       如果不需要，就可以将该功能定义成静态的。当然，也可以定义成非静态，但是非静态需要被对象调用。
       如果没有访问特有数据的方法，该对象的创建是没有意义。

6.3.3 静态代码块   

   随着类的加载而执行，而且只执行一次。
   作用：用于给类进行初始化。         

6.3.4 工具类 

   当某个功能类中使用的数据都是用户输入的数据，这是可以考虑让程序更加严谨不建立对象，可以将这个类的方法都定义成静    态的static，直接通过类名调用即可。为了进一步避免该类被建立成对象，可以将构造函数私有化。

   示例：

/** *需求：定义一个工具类，并使用 * @author jinlong * */package com.blog.part2.对象;//定义数组工具类class ArrayTools{//私有话构造函数，禁止创建这个工具类的对象。private ArrayTools(){};//将我们前边用过的方法定义静态方法//对数组进行选择排序    public static void selectSort(int[] arr)    {          for(int x = 0; x <arr.length -1; x++)          {                for(int y = x + 1; y < arr.length; y++)                {                      if(arr[x] > arr[y])                            swap(arr,x,y);                }          }    }    //用于给数组进行元素的位置置换。     private static void swap(int[] arr, int a,int b)     {          int temp = arr[a];         arr[a] = arr[b];         arr[b] = temp;    }   //遍历打印数组方法     public static void printArray(int[] arr)     {        System.out.print("[" );        for(int x = 0; x < arr.length; x++)        {           if(x != arr.length - 1)             System.out.print(arr[x] + "," );          else             System.out.println(arr[x] + "]" );        }    }}public class ArrayToolsDemo { public static void main(String[] args) {    //定义数组int [] arr= {2,5,1,8,6,4,3};//无需创建工具类对象，直接调用工具类方法ArrayTools.printArray(arr);ArrayTools.selectSort(arr);ArrayTools.printArray(arr); }}

运行结果：

7. 单例设计模式

7.1 概述

      设计模式：对问题行之有效的解决方式，其实，它是一种思想。

    单例设计模式解决的问题：就是可以保证一个类在内存中的对象唯一性。
    比如多个程序使用同一个配置信息对象时，就需要保证该对象的唯一性。

    如何保证对象唯一性呢？
    1、不允许其他程序用new创建该类对象。
    2、在该类创建一个本类实例。
    3、对外提供一个方法让其他程序可以获取该对象。

    步骤：
    1、私有化该类构造函数。
    2、通过new在本类中创建一个本类对象。
    3、定义一个公有的方法，将创建的对象返回。

7.2 分类

饿汉式：

/** * 需求：设计单例设计模式类：饿汉式 * 思路： 之所以不用Single.s;的方式获取Single对象，而采用getInstance获取是因为在getInstance方法中 *            我们可以做一些判断来决定是否返回Single的对象，也就是实现了对单例对象的可控。所以，给 *            Single的构造方法加上了private限制，禁止使用者直接采用Single.s;的方式获取。 * @author jinlong * */package com.blog.part2.对象;//单例类class Single{//类已加载，对象就已经存在了    private static Single s = new Single();    private Single(){}    //这里提供静态方法，返回Single对象。    //还可以在这里加入判断语句来控制是否返回Single对象。    public static Single getInstance()    {          return s ;   }}class SingleDemo{    public static void main(String[] args){         Single s1 = Single. getInstance();         Single s2 = Single. getInstance();         System.out.println(s1 == s2);   }}

运行结果为true，s1和s2引用的是同一个对象。

懒汉式：

/** * 需求：设计单例设计模式类：懒汉式 * 思路： 懒汉式又叫做延迟加载，原理就是类加载时，还没有建立对象， *            存在延迟，只有当调用静态方法时才会创建该类的对象。 * @author jinlong * */package com.blog.part2.对象;//单例类class Single{//类加载进来，没有对象，只有调用了getInstance方法时，才会创建对象    //延迟加载形式    private static Single s = null;    private Single(){}    //这里提供静态方法，返回Single对象。    //还可以在这里加入判断语句来控制是否返回Single对象。    public static Single getInstance()    {          return s ;   }}class SingleDemo{    public static void main(String[] args){         Single s1 = Single. getInstance();         Single s2 = Single. getInstance();         System.out.println(s1 == s2);   }}