5、Java面向对象基础

 一、理解面向对象

        我们知道c语言是一门面向过程的语言，那么面向对象就是相对面向过程而言的。如把大象装进冰箱，c语言强调的是功能行为：打开冰箱——>把大象装进冰箱——>关闭冰箱。而Java面向对象的思想就是强调具有功能的对象：冰箱打开，冰箱存储，冰箱关闭。感觉上就是过程是你自己亲自在做，而面向对象却是你指挥着对象去做。面向对象和面向过程都是一种思想，就看自己怎么想了，面向对象是基于面向过程的。

面向对象的特点：

        1. 是一种符合人们思考习惯的思想

        2. 可以将复杂的事情简单化

        3.将程序员从执行者转换成了指挥者

        4. 完成需求时：

                a)先要去找具有所需的功能的对象来用。

                b) 如果该对象不存在，那么创建一个具有所需功能的对象。

                c) 这样简化开发并提高复用。

        在Java的开发过程，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。

面向对象的三个特征：

        封装（encapsulation）   继承（inheritance）   多态（polymorphism）

面向对象的最高境界：万物皆对象（面试时慎用）。

 

二、类与对象

1、类与对象的关系

先看一个示例图：

如图我们可以理解为：类就是图纸。汽车就是对象。

类的定义：

       使用计算机语言就是不断的描述现实生活中的事物，而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。

       生活当中描述事物无非就是描述事物的属性和行为。如：人的身高，体重等属性；讲话跑步等行为。Java则是用类class来描述对象的属性和行为。定义类其实就是在定义类中的成员（成员变量和成员函数）。

       属性：对应类中的成员变量。

       行为：对应类中的成员函数。   

而对象即是该类事物实实在在存在的个体。

如：

    class Person      {          int age;          private void speak()          {              System.out.println("age="+age);          }      }  

以上程序就定义了一个以人为对象的类，其中人这个对象具有年龄的属性，还具有说话的功能。而创建一个对象的格式：

       Person p = new Person()；

这样就创建了一个人物对象，修改属性和使用功能的格式：

       p.age=20;//对对象属性的修改

       p.speak();//使用对象的功能

2、成员变量和局部变量

       之前我们用到的基本都是局部变量，现在我们将会使用成员变量。其实它两都是变量，规范写法上也没啥区别，都是标识符，但是在作用范围和内存中分配不同。

区别：

       成员变量：

                a)成员变量定义在类中，在整个类中都可以被访问。

                b) 成员变量随着对象的建立而建立，存在于对象所在的堆内存中。

                c) 成员变量有默认初始化值。

       局部变量：

                a) 局部变量只定义在局部范围内，如：函数内，语句内等。

                b) 局部变量存在于栈内存中。

                c) 作用的范围结束，变量空间会自动释放。

                d) 局部变量没有默认初始化值。

3、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的时。

                2、匿名对象可以作为实际参数进行传递。

例： new Car();

注：如果对一个对象进行多个成员调用，必须给这个对象起个名字。

 

三、对象的封装

1、 概念

       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。

2、 好处

        a）将变化隔离。

        b）便于使用。

        c）提高重用性。

        d）调高安全性。

3、 原则

        a)  将不需要对外提供的内容都隐藏起来。

        b)  把属性都隐藏，提供公共方法对其访问。

4、 封装的表现形式之一——private（私有）

        private关键字：权限修饰符；用于修饰类中的成员（成员变量，成员函数）；私有只在本类中有效。

       常用之一：

                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。

        如：我有一个人对象，而年龄这一属性我不想被对象访问，我就可以将其设为private。

人物对象程序：

    class Person//描述人物对象的类      {          private int age;//人对象的年龄属性          public void setAge(int a)//提供访问方法，并判断是否有效          {              if(a>0 && a<130)              {                  age = a;                  speak();              }              else                  System.out.println("feifa age");          }                public int getAge()//提供获取方法          {              return age;          }          private void speak()//对象的说功能          {              System.out.println("age="+age);          }      }            class PersonDemo        {          public static void  main(String[] args)          {              Person p = new Person();//创建人物对象              p.setAge(-40);//利用封装提供的访问方法进行修改年龄属性              p.speak();          }      }  

四、对象知识——构造函数

1、 特点：

        a） 函数名与类名相同。

        b） 不用定义返回值类型。

        c） 不可以写return语句。

2、 作用：

        给对象进行初始化。

3、构造函数的小细节：

        当一个类中没有定义构造函数时，那么系统就会默认给该类加入一个空参数的构造函数。当在类中自定义了构造函数后，默认的构造函数就没有了。

4、构造函数和一般函数在写法上有不同。

在运行上也有不同：

        构造函数式在对象一建立就运行，给对象初始化。而一般方法是对象调用才执行，给是对象添加对象具备的功能。一个对象建立，构造函数只运行一次。而一般方法可以被该对象调用多次。

5、什么时候定义构造函数？

        当分析事物时，该事物存在具备一些特性或者行为，那么将这些内容定义在构造函数中。

6、构造代码块

       作用：给对象进行初始化。对象一建立就运行，而且优先于构造函数运行。

和构造函数的区别：

       构造代码块是给所以对象进行初始化。

       而构造函数是给对应的对象初始化。

构造代码块中定义的是不同对象共性的初始化内容。

 

五、对象知识点——this关键字

先看一个小程序：

    class Person      {          private String name;          private int age;          Person(int age)//局部变量时age，成员变量也是age          {              this.age = age;//this能够很好区分          }          Person(String name)          {              this.name = name;//这里用this表示调用构造方法的对象          }          Person(String name,int age)          {              this.name = name;              this.age = age;          }                public void speak()          {              System.out.println("name="+name+"...age="+age);              show();          }          public void show()          {              System.out.println(this.name);          }      }  

 以上程序综合了构造函数和this的用法。看上去，是用于区分局部变量与成员变量同名情况。

       this代表它所在函数所属对象的引用。

       简单说：哪个对象在调用this所在的函数，this就代表哪个对象。

this的应用：

       当定义类中功能时，该函数内部要用到调用该函数的对象时，这时用this来表示这个对象。

       但凡本类功能内部使用到了本类对象，都用this表示。

this语句：

       用于构造函数之间进行互相调用。如：this(name);

        thi语句只能定义在构造函数的第一行。因为初始化要先执行。

对this的概括总结：

        this的两种用法：1、用于区分同名变量的情况，说的成员和局部同名的时候；2、用于构造函数间调用。

注：一般函数不能直接调用构造函数，因为this语句不能用在一般函数中，只能用在构造函数间。

 

六、对象知识点——static（静态）关键字

        static是一个修饰符，用于修饰成员（成员变量和成员函数）。当成员被静态修饰后，就多了一个调用方式，除了可以被对象调用外，还可以直接被类名调用。格式：类名.静态成员。

static特点：

        1、随着类的加载而加载。

             也就是说：静态会随着类的消失而消失，说明它的生命周期最长。

        2、优先于对象存在。明确一点：静态是先存在。对象是后存在。

        3、被所有对象所共享。

        4、可以直接被类名所调用。

       由于静态成员可以直接被类名调用，因此静态成员变量又称为类变量。而非静态成员变量又被称为实例变量。

实例变量和类变量的区别：

        1、存放位置。

             类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于堆内存中。

        2、生命周期。

             类变量生命周期最长，随着类的消失而消失。

            实例变量生命周期随着对象的消失而消失。

静态有利有弊：

       利处：对对象共享数据进行单独空间的存储，节省空间。没有必要每一个对象中都存储一份。可以直接被类名调用。

       弊端：生命周期过长。

                  访问出现局限性。（静态虽好，只能访问静态）。

静态需要清楚的几个小问题：

什么时候使用静态？

       从两方面下手： 因为静态修饰的内容有成员变量和函数。

1、什么时候定义静态变量（类变量）呢？

       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。

2、什么时候定义静态函数呢？

       当功能内部没有访问到非静态数据（对象的特有数据），那么该功能可以定义成静态的。

静态使用注意事项：

        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、静态方法中不可以定义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。

静态代码块：

       格式：

              static

              {

                           静态代码块中的语句。

              }

特点：随着类的加载而执行，执行一次。并优先于主函数。用于给类进行初始化。

对象的初始化过程：

       定义一个新对象都做了哪些事情？

        1、把类名.class文件加载到内存中。

        2、执行该类中的static代码块，如果有得话，给该类进行初始化。

        3、在堆内存中开辟空间，分配内存地址。给对象

        4、在堆内存中建立对象的特有属性。并进行默认初始化。

        5、对属性进行显示初始化。

        6、对对象进行构造代码块初始化。

        7、对对象进行对应构造函数初始化。

        8、将内存地址赋给栈内存中的对象名变量。

静态的应用——文档说明书。

        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。

下面我们以一个数组工具类为例，作一个文档说明书。

程序：

    /**     这是一个可以对数组进行相关操作的工具类，该类提供了取数组的最值、排序等功能。     @author Godream     @version V1.0          */      //类名权限要最大才能创建说明书文档      public class ArrayTool       {          /**         空参数构造函数         */          private ArrayTool() //私有化构造函数是为了让其不能创建对象。          {                    }                /**         这个功能用于得到int类型数组中的最大值         @param arr 接收一个int类型的数组         @return 返回接收的该数组的最大值         */          public static int getMax(int[] arr)          {              int max=0;              for (int x=1;x<arr.length ;x++ )              {                  if(arr[x]>arr[max])                      max=x;              }              return arr[max];          }                    /**         这个功能用于得到int类型数组中的最小值         @param arr 接收一个int类型的数组         @return 返回该数组的最小值         */          public static int getMin(int[] arr)          {              int min=0;              for (int x=1;x<arr.length ;x++ )              {                  if(arr[x]<arr[min])                      min=x;              }              return arr[min];          }                /**         对int类型数组进行选择升序排列         @param arr 接收一个int类型的数组         */          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);                  }              }          }                /**         对int类型数组进行冒泡升序排列         @param arr 接收一个int 类型数组         */          public static void bubbleSort(int[] arr)          {                 for (int x=0;x<arr.length-1;x++ )              {                  for (int y=0;y<arr.length-x-1;y++ )                  {                         if(arr[y]>arr[y+1])                          swap(arr,y,y+1);                  }              }          }                /**         对数组中的两个元素进行位置交换         @param arr 接收一个int类型的数组         @param a 要置换的元素角标         @param b 要置换的元素角标         */          private static void swap(int[] arr,int a,int b)          {              arr[a]=arr[b]+(arr[b]=arr[a])*0;          }                /**         遍历数组：打印数组中所有元素，形式为：[elemet1,elemet2,...]         @param arr 接收一个int类型的数组         */          public static void printArray(int[] arr)          {              System.out.print("[");              for (int x=0; x<arr.length-1; x++)              {                  System.out.print(arr[x]+",");              }              System.out.println(arr[arr.length-1]+"]");          }      }  

在dos命令行中输入命令：javadoc -d Myhelp -author-version ArrayTool.java

Java中的javadoc工具就会帮我们完成说明文档也称API的制作。

知识拓展：

主函数：

主函数是一个特殊的函数。作为程序的入口，可以被JVM调用。

主函数的定义：

        public：代表着该函数访问权限是最大的。

        static：代表主函数随着类的加载就已经存在了。

        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[] arr）：函数的参数，参数类型是一个数组，该数组中的元素是字符串。字符串类型的数组。

        args：arguments  参数  。唯一可以更改的地方。

主函数是固定格式的：被JVM识别。

 

七、单例设计模式

设计模式的概念：解决某一问题最行之有效的方法。java中共有23种设计模式。

接下来我们讲解其中的一种：单例设计模式。

单例设计模式的作用：使一个类在内存中只存在一个对象。

用代码实现单例设计模式需要做三部：

        1、将构造函数初始化。

             例：private Single(){}

        2、在类中创建一个本类对象。

              例：private static Single s= newSingle（）；

        3、提供一个访问方法可以获取到该对象。

              例：public static Single getInstance（）

                     {

                            returns;

                      }

单例设计模式只是为了保证内存中的对象唯一，其他在类中该怎么描述吗，还是怎么描述。

单例设计模式有两种写法：

        1、饿汉式：也就是刚三部中的示例语句。它的特点是先初始化对象。如：Single类一进内存，就已经创建好了对象。在实际开发中，出于安全考虑，建议使用饿汉式。

完整代码如下：

class Single  {       private static Single s=new Single（）；       private Single（）{}       public static Single getInstance（）       {            return s；       }  } 

2、懒汉式：它的特点对象是方法被调用时，才初始化，这也叫对象的延时加载。如：在以下完整代码中，Single类进内存，对象还没有存在，只有调用了getInstance()方法时，才创建对象。

完整代码如下：

    class Single      {           private static Single s=null；           private Single（）{}           public static Single getInstance（）           {                if（s==null）                      s=new Single（）；                return s；           }      }