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Java面向物件

2021-03-02 06:21:15 後端開發

Java面向物件

面向程序&面向物件

面向程序：

  • 步驟清晰簡單，第一步做什么，第二步做什么......
  • 面向程序適合處理一些較為簡單的事情

面向物件：

  • 物以類聚，分類的思維模式，思考問題首先會解決問題需要哪些分類，然后對這些分類進行單獨思考，最后，才對某個分類下的細節進行面向程序的思索，
  • 面向物件適合處理復雜的問題，適合處理需要多人協作的問題，

概述：對于描述復雜的事物，為了從宏觀上把握、從整體上合理分析，我們需要使用面向物件的思路來分析整個系統，但是，具體到微觀操作，仍然需要面向程序的思路去處理，

什么是面向物件？

面向物件（Object-Oriented Programming, OOP）的本質是以類的方式組織代碼，以物件的方式封裝資料，

三大特性：

  • 封裝
  • 繼承
  • 多型

注意：

  • 從認識論的角度考慮，是先有物件后有類，因為物件是具體的，而類是抽象的，類是對物件的抽象，
  • 從代碼運行的角度考慮，是先有類后有物件，類是物件的模板，

類與物件的關系

類是一種抽象的資料型別，它是對某一類事物的整體描述或定義，但并不能代表某一個具體的事物，

  • 如：人、動物、植物、電腦、手機，等等......

物件是抽象概念的具體實體，

  • 如：張三、隔壁家的小花貓咪咪、《唐伯虎點秋香》里的那只名叫旺財的狗

初始化與創建物件

創建的方式：使用new關鍵字創建物件

使用new關鍵字創建物件的時候，除了分配記憶體空間之外，還會給創建好的物件賦默認值進行初始化，以及呼叫類中的構造器，

示例：

Student類

package com.wmwx.oop.Demo01;

//學生類
public class Student {
    //屬性：欄位
    String name;
    int age;

    //方法
    public void study(){
        System.out.println("學生"+this.name+"在學習，");
    }
}

Application類（啟動類）

package com.wmwx.oop.Demo01;

//啟動類
public class Application {
    //一個專案應該只存在一個main方法
    public static void main(String[] args) {
        //類是抽象的，需要實體化
        //類實體化后會回傳一個自己的物件
        //student物件是Student類的一個實體
        Student student = new Student();
        student.study();        //輸出"學生null在學習，"
        student.name = "小明";
        student.study();        //輸出"學生小明在學習，"
    }
}

構造方法

當一個物件被創建時候，構造方法用來初始化該物件，構造方法和它所在類的名字相同，但構造方法沒有回傳值，

一個類即使什么都不寫，也會存在一個構造方法，因為 Java 自動提供了一個默認構造方法，其訪問修飾符和類的訪問修飾符相同，

一旦自己定義了構造方法，默認的構造方法就會失效，

示例：

Person類：

package com.wmwx.oop.Demo01;

public class Person {
    String name;
    //使用快捷鍵alt+insert可以自動生成構造方法
    //無參構造
    public Person(){
        this.name = "一個無名氏";
    }

    //有參構造（一旦定義有參構造，就必須顯式定義無參構造）
    public Person(String name){
        this.name = name;
    }
}

Application類：

package com.wmwx.oop.Demo01;

public class Application {
    public static void main(String[] args) {
        //使用new關鍵字，本質是在呼叫構造方法
        Person person1 = new Person();                      //呼叫無參構造
        System.out.println(person1.name);                   //輸出"一個無名氏"
        //利用構造方法，可以初始化物件
        Person person2 = new Person("惟妙惟霄");       		 //呼叫有參構造
        System.out.println(person2.name);                   //輸出"惟妙惟霄"
    }
}

記憶體分析

程序如下：

  1. 創建類
  2. 在堆中存放類和類中的靜態方法
  3. 創建物件
  4. 在堆中為物件開辟空間
  5. 在堆疊中存放物件的參考變數名
  6. 令物件的參考變數名指向堆中開辟的空間

封裝

所謂封裝，即該露的露，該藏的藏，程式設計要追求“高內聚，低耦合”，

高內聚：類的內部資料操作細節自己完成，不允許外部干涉，

低耦合：僅暴露少量的方法給外部使用，

對于代碼而言，總結起來就一句話：屬性私有，get/set，

意義：

  • 提升程式的安全性，保護資料
  • 隱藏代碼的實作細節
  • 統一介面
  • 提高了系統的可維護性

示例：

Student類：

package com.wmwx.oop.Demo03;

public class Student {
    //屬性私有
    private String name;
    private int id;
    private String gender;
    private int age;

    //需要提供共有的get和set方法
    //get方法：獲取資料
    public String getName() {
        return name;
    }
    //set方法：設定資料
    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public int getId() {
        return id;
    }

    public void setId(int id) {
        this.id = id;
    }

    public String getGender() {
        return gender;
    }

    public void setGender(String gender) {
        this.gender = gender;
    }

    public int getAge() {
        return age;
    }

    public void setAge(int age) {
        if (age<0||age>120){
            this.age = 3;
        }else{
            this.age = age;
        }
    }
}

Application類：

package com.wmwx.oop;

import com.wmwx.oop.Demo03.Student;

//啟動類
public class Application {
    public static void main(String[] args) {
        Student student = new Student();
        student.setName("惟妙惟霄");
        student.setId(123456);
        student.setGender("男");
        student.setAge(130);
        System.out.println(student.getAge());   //輸出3
    }
}

繼承

繼承的本質是對某一批類的抽象，從而實作對現實世界更好的建模，

在 Java 中通過 extends 關鍵字可以宣告一個類是從另外一個類繼承而來的，其語法如下：

class 子類 extends 父類 {
}

extends的意思是擴展，子類是對父類的擴展，

繼承的注意事項：

  • Java只有單繼承，沒有多繼承，

  • 在Java中，所有類都默認直接或間接繼承自Object類，

在Java中，可以使用this指代當前類，并使用super指代父類，

super的注意事項：

  • super呼叫父類的構造方法，必須在構造方法的第一行，
  • super只能出現在子類的方法或構造方法中，
  • super和this不能同時呼叫構造方法，

重寫是子類對父類的允許訪問的方法的實作程序進行重新撰寫， 回傳值和形參都不能改變，重寫的好處在于子類可以根據需要，定義特定于自己的行為， 也就是說，子類能夠根據需要實作父類的方法，重寫需要遵守以下規則：

  • 方法名必須相同
  • 引數串列必須相同
  • 修飾符的范圍可以擴大，但不能縮小
  • 拋出的例外可以被縮小，但不能擴大

示例：

Person類：

package com.wmwx.oop.Demo04;

//父類：人類
public class Person {
    private int money = 10_0000_0000;
    protected String name = "惟妙惟霄";

    public Person() {
        System.out.println("Person的無參構造方法執行了！");
    }

    public void say(){
        System.out.println("說了一句話，");
    }

    public int getMoney() {
        return money;
    }

    public void setMoney(int money) {
        this.money = money;
    }

    public void print(){
        System.out.println("Person");
    }
}

Student類：

package com.wmwx.oop.Demo04;

//子類：學生類
public class Student extends Person{
    private String name = "妙霄";

    public Student() {
        //隱藏代碼：super();
        //父類的構造方法必須要在子類的構造方法的第一行
        System.out.println("Student的無參構造方法執行了！");
    }

    public void test1(String name){
        System.out.println(name);           //輸出引數
        System.out.println(this.name);      //輸出當前類的name
        System.out.println(super.name);     //輸出父類的name
    }

    //重寫都是方法的重寫，與屬性無關
    //只允許重寫public方法
    //可以使用快捷鍵alt+insert來插入重寫方法
    @Override
    public void print() {
        System.out.println("Student");
    }

    public void test2(){
        print();
        this.print();
        super.print();
    }
}

Application類：

package com.wmwx.oop;

import com.wmwx.oop.Demo04.Person;
import com.wmwx.oop.Demo04.Student;

//啟動類
public class Application {
    public static void main(String[] args) {
        Student student = new Student();
        //第一行輸出"Person的無參構造方法執行了！"
        //第二行輸出"Student的無參構造方法執行了！"
        student.say();      //子類繼承父類，就會擁有父類的public方法
        System.out.println(student.getMoney()); //可以用父類的get/set方法對屬性進行操作
        //可以使用快捷鍵ctrl+H來查看繼承樹
        student.test1("MiaoXiao");
        //第一行輸出"MiaoXiao"
        //第二行輸出"妙霄"
        //第三行輸出"惟妙惟霄"
        student.test2();
        //第一行輸出"Student"
        //第二行輸出"Student"
        //第三行輸出"Person"
        Student stu1 = new Student();
        stu1.print();   //輸出"Student"
        //父類的參考指向了子類
        Person stu2 = new Student();
        stu2.print();   //輸出"Student"
    }
}

多型

多型是同一個行為具有多個不同表現形式或形態的能力，當使用多型方式呼叫方法時，首先檢查父類中是否有該方法，如果沒有，則編譯錯誤；如果有，再去呼叫子類的同名方法，

多型存在的三個必要條件：

  • 繼承
  • 重寫
  • 父類參考指向子類物件：Parent p = new Child();

不能被重寫的方法：

  • static 方法
  • final 方法
  • private 方法

示例：

Person類：

package com.wmwx.oop.Demo05;

public class Person {
    public void run(){
        System.out.println("人在跑步，");
    }
}

Student類：

package com.wmwx.oop.Demo05;

public class Student extends Person{
    @Override
    public void run() {
        System.out.println("學生在跑步，");
    }

    public void eat(){
        System.out.println("學生在吃東西，");
    }
}

Application類：

package com.wmwx.oop;

import com.wmwx.oop.Demo05.Person;
import com.wmwx.oop.Demo05.Student;

//啟動類
public class Application {
    public static void main(String[] args) {
        //一個物件的實際型別是確定的
        //但可以指向的參考型別是不確定的
        Student s1 = new Student();
        Person s2 = new Student();      //父類的參考指向子類
        Object s3 = new Student();
        s1.run();       //輸出"學生在跑步"
        s2.run();       //子類重寫父類方法，將執行子類方法，輸出"學生在跑步，"
        s1.eat();       //輸出"學生在吃東西"
        //s2.eat();     //不能呼叫，物件能使用哪些方法，要看左邊的型別，
        ((Student)s2).eat();    //強制型別轉換，輸出"學生在吃東西，"
    }
}

instanceof

Java中的instanceof關鍵字可以用來判斷某一個物件是不是某一個類是實體，如果是，回傳true；如果不是，回傳false；如果二者無關，則編譯不通過，

示例：

package com.wmwx.oop;

import com.wmwx.oop.Demo06.Person;
import com.wmwx.oop.Demo06.Student;
import com.wmwx.oop.Demo06.Teacher;

//啟動類
public class Application {
    public static void main(String[] args) {
        //繼承關系如下：
        //Object -> Person -> Student
        //Object -> Person -> Teacher
        //Object -> String
        Object object = new Student();
        System.out.println(object instanceof Student);  //輸出true
        System.out.println(object instanceof Person);   //輸出true
        System.out.println(object instanceof Object);   //輸出true
        System.out.println(object instanceof Teacher);  //輸出false
        System.out.println(object instanceof String);   //輸出false
        System.out.println("=====");
        Person person = new Student();
        System.out.println(person instanceof Student);  //輸出true
        System.out.println(person instanceof Person);   //輸出true
        System.out.println(person instanceof Object);   //輸出true
        System.out.println(person instanceof Teacher);  //輸出false
        //System.out.println(person instanceof String); //編譯時報錯
        System.out.println("=====");
        Student student = new Student();
        System.out.println(student instanceof Student);  //輸出true
        System.out.println(student instanceof Person);   //輸出true
        System.out.println(student instanceof Object);   //輸出true
        //System.out.println(student instanceof Teacher);//編譯時報錯
        //System.out.println(student instanceof String); //編譯時報錯
    }
}

型別轉換

  • 子類轉換為父類，是向上轉型，可自動轉換，
  • 父類轉換為子類，是向下轉型，需強制轉換，

示例：

Person類：

package com.wmwx.oop.Demo06;

public class Person {
    public void run(){
        System.out.println("人在跑步，");
    }
}

Student類：

package com.wmwx.oop.Demo06;

public class Student extends Person{
    public void walk(){
        System.out.println("學生在走路，");
    }
}

Application類：

package com.wmwx.oop;

import com.wmwx.oop.Demo06.Person;
import com.wmwx.oop.Demo06.Student;

//啟動類
public class Application {
    public static void main(String[] args) {
        //高 ----------------- 低
        Person person = new Student();
        ((Student)person).walk();   //強制型別轉換

        Student student = new Student();
        Person obj = student;       //子類轉換為父類，可能會丟失一些方法
        //obj.walk();               //編譯時報錯
    }
}

靜態代碼塊

靜態代碼塊會在類加載時執行，且只會執行一次，

示例：

Person類：

package com.wmwx.oop.Demo07;

public class Person {
    //第二個執行，可在這里賦初始值
    {
        System.out.println("匿名代碼塊");
    }

    //第一個執行，只執行一次
    static {
        System.out.println("靜態代碼塊");
    }

    //第三個執行
    public Person() {
        System.out.println("構造方法");
    }
}

Application類：

package com.wmwx.oop;

import com.wmwx.oop.Demo07.Person;

//啟動類
public class Application {
    public static void main(String[] args) {
        Person person = new Person();
        //第一行輸出"靜態代碼塊"
        //第二行輸出"匿名代碼塊"
        //第三行輸出"構造方法"
    }
}

抽象類

在Java語言中使用abstract 來定義抽象類，其基本語法如下：

abstract class 類名{
    //屬性
    //方法
}

抽象類除了不能實體化物件之外，類的其它功能依然存在，成員變數、成員方法和構造方法的訪問方式和普通類一樣，

由于抽象類不能實體化物件，所以抽象類必須被繼承，才能被使用，在Java中一個類只能繼承一個抽象類，但一個類可以實作多個介面，

在Java語言中使用abstract 來定義抽象方法，其基本語法如下：

abstract 訪問修飾符 回傳值型別 方法名(引數);

抽象類與抽象方法的規則：

  • 抽象類不能被實體化（即不能被 new ），只有抽象類的非抽象子類可以創建物件，
  • 抽象類中不一定包含抽象方法，但是有抽象方法的類必定是抽象類，
  • 抽象類中的抽象方法只是宣告，不包含方法體，也就是不給出方法的具體實作，
  • 構造方法、類方法（用 static 修飾的方法）不能宣告為抽象方法，
  • 抽象類的子類必須給出抽象類中的抽象方法的具體實作，除非該子類也是抽象類，

示例：

Action類：

package com.wmwx.oop.Demo08;

//使用abstract宣告抽象類
public abstract class Action {
    //抽象方法，只有方法名，沒有方法體
    //僅作約束，期待他人實作
    public abstract void doSomething();
}

A類：

package com.wmwx.oop.Demo08;

public class A extends Action{
    //子類必須實作父類的抽象方法
    //除非該子類是抽象類
    @Override
    public void doSomething() {

    }
}

介面

介面在JAVA編程語言中是一個抽象型別，是抽象方法的集合，通常以 interface 來宣告，其基本語法如下：

[訪問修飾符] interface 介面名稱 [extends 其他的介面名稱] {
        // 抽象方法
}

介面的特性：

  • 介面中每一個方法都是隱式抽象的,介面中的方法會被隱式地指定為 public abstract，并且只能是 public abstract，
  • 介面中可以含有變數，但是介面中的變數會被隱式地指定為 public static final ，并且只能是 public static final，
  • 介面中的方法不能在介面中實作，只能由實作介面的類來實作介面中的方法，
  • 一個介面能繼承另一個介面，使用 extends 關鍵字.子介面會繼承父介面的方法，

當類實作介面的時候，需要實作介面中所有的方法，否則，類必須宣告為抽象的類，Java中使用 implements 關鍵字實作介面，其基本語法如下：

class 類名 implements 方法名{
    //實作介面中的抽象方法
}

示例：

UserService介面：

package com.wmwx.oop.Demo09;

//定義介面使用關鍵字interface
public interface UserService {
    //介面中的所有屬性都是public static final
    //一般不在介面中定義屬性
    int age = 60;

    //介面中的所有方法都是public abstract
    void add(String name);
    void delete(String name);
    void update(String name);
    void query(String name);
}

TimeService介面：

package com.wmwx.oop.Demo09;

public interface TimeService {
    void timer();
}

UserServiceImpl類：

package com.wmwx.oop.Demo09;

//類使用關鍵字implements來實作介面
//實作了介面的類，需要重寫介面的所有方法
//一個類可以實作多個介面
public class UserServiceImpl implements UserService, TimeService{

    @Override
    public void add(String name) {

    }

    @Override
    public void delete(String name) {

    }

    @Override
    public void update(String name) {

    }

    @Override
    public void query(String name) {

    }

    @Override
    public void timer() {

    }
}

內部類

所謂內部類，就是在一個類的內部再定義一個類，

示例：

Outer類：

package com.wmwx.oop.Demo10;

//外部類
public class Outer {
    private int id=10;
    public void out(){
        System.out.println("這是外部類的方法！");
    }

    public class Inner{
        public void in(){
            System.out.println("這是內部類的方法！");
        }

        //獲得外部類的私有屬性
        public int getId(){
            return id;
        }
    }

    public void method(){
        //區域內部類，在外部類的方法之中
        class Inner{

        }
    }
}

//一個java檔案可以有多個class，但是只能有一個public class
class A{

}

Application類：

package com.wmwx.oop;

import com.wmwx.oop.Demo09.UserService;
import com.wmwx.oop.Demo10.Outer;

//啟動類
public class Application {
    public static void main(String[] args) {
        //外部類使用new關鍵字
        Outer outer = new Outer();
        outer.out();
        //內部類通過外部類來實體化
        Outer.Inner inner = outer.new Inner();
        inner.in();
        System.out.println(inner.getId());
        //匿名類，不用將實體保存到變數中
        new Outer().out();
        //使用匿名類實作介面
        UserService userService = new UserService() {
            @Override
            public void add(String name) {

            }

            @Override
            public void delete(String name) {

            }

            @Override
            public void update(String name) {

            }

            @Override
            public void query(String name) {

            }
        }
    }
}

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