Java学习笔记三(面向对象和静态)

本文详细解读了面向对象编程的关键概念,包括类与对象的关系、构造方法、访问权限、继承、多态、抽象与接口,以及内存分析。特别强调了类与对象的实现、构造方法的使用和静态成员的区别。

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0. 面向对象概述

1. 类与对象

2. 构造方法

3. 访问权限

4. 继承

5. 多态(!!!)

6. 抽象和接口

7. 内存分析

面向过程:侧重过程。

        优点:逻辑简单

        缺点:对大型项目而言,维护性很差。

面向对象:侧重对象。只关注对象,不关注具体实现过程。

        优点:可扩展性很强,维护成本低。

        缺点:对新手而言,思维转变较难。

由于有C++面向对象编程基础,所以较基础的细碎知识点不再赘述,只关注需要注意的点以及与C++语法有区别的地方。

1. 类与对象

造车:

1. 画图纸

        a. 定义车的属性信息: color, speed, seat

        b. 定义车的动作: run

2. 拿着图纸找工厂生产车

面向对象:

类:即图纸。

        属性:这一类事物所具有的共同属性。

        动作:这一类事物共同能执行的功能。

对象:使用类创建的具体某个东西。(类的对象实例化

类的实现

1. 类使用 class 定义

2. 属性:成员变量来描述,直接写在类中(注意成员变量和局部变量)

3. 成员方法。不写 static 就是成员方法

public class Car {
    // 成员变量
    String color; // 颜色
    int speed; // 速度
    int seat; // 座位

    //成员方法
    public void run(){
        System.out.println("车启动");
    }

    public static void main(String[] args) {
        int a = 10;  // 写在方法里的变量, 局部变量

        // 创建对象(类的实例化)
        // 在面向对象世界中,这种变量类型被称为 引用
        // java中有两种数据类型:1.基本数据类型   2.引用数据类型 String、我们自己创建的类
        Car c = new Car();
        // 让车启动
        // 调用类的成员方法: 对象.方法() 或  引用.方法()
        c.run();

        c.color = "绿色";
        c.speed = 120;
        c.seat = 3;

        System.out.println(c.color);
    }
}

this关键字

public class Car {
    // 成员变量
    String color; // 颜色
    int speed; // 速度
    int seat; // 座位

    //成员方法
    public void run(){
      // 变量访问顺序: 1.先找方法内局部变量 2.再找类中this成员变量 3. 最后全局变量        
        System.out.println(color);

        System.out.println(this.seat);
        System.out.println(this.speed);
    }

    public static void main(String[] args) {
        int a = 10;  // 写在方法里的变量, 局部变量

        // 创建对象(类的实例化)
        // 在面向对象世界中,这种变量类型被称为 引用
        // java中有两种数据类型:
        //        1.基本数据类型   2.引用数据类型 String、我们自己创建的类
        Car c = new Car();

        c.color = "绿色";
        c.speed = 120;
        c.seat = 3;
        // 让车启动
        // 调用类的成员方法: 对象.方法() 或  引用.方法()
        c.run();

    }
}

this 可用来区分同名的成员变量和局部变量。

2. 构造方法

创建对象时,自动调用的方法。

public 类名( 传参 ){

}

注意:

1. 无返回值

2. new时自动调用

3. java会自动赠送构造方法。但若自己定义了构造方法,则java不再赠送。

4. 构造方法可重载。

public class Car2 {
    String color;
    int speed = 80;
    int seat = 5;
    public Car2(String color, int speed ){
        this.color = color;
        this.speed = speed;
    }
    public Car2(String color, int speed, int seat){
        this(color,speed);  // this(),可调用当前类中其他构造函数
        this.seat = seat;
    }

    public void run(){
        System.out.println(this.color+"色的车可启动");
        System.out.println(this.speed);
        System.out.println(this.seat);
    }
    public static void main(String[] args) {
        Car2 c1 = new Car2("绿",120);
        Car2 c2 = new Car2("红",180,6);

        c1.run();
        c2.run();
    }
}
/**
 * 运行结果:
 *   绿色的车可启动
 *   120
 *   5
 *   红色的车可启动
 *   180
 *   6
 */

3. static静态

在类中,使用 static 修饰符修饰的属性(成员变量)称为静态变量,也可以称为类变量,常量称为静态常量,方法称为静态方法或类方法,它们统称为静态成员,归整个类所有。

静态成员不依赖于类的特定实例,被类的所有实例共享,就是说 static 修饰的方法或者变量不需要依赖于对象来进行访问,只要这个类被加载,java就可以根据类名找到它们。

创建对象的过程:

1. 静态构造器

2. 通用构造器

3. 构造方法->创建对象

public class Test {
    String name;
//    public static void chi(){
//        System.out.println(this.name);  //不允许这样做
//    }
    {
        System.out.println("通用构造器");
    }
    static {
        System.out.println("静态构造器");
    }
    public Test(){
        System.out.println("构造方法");
    }

    public static void main(String[] args) {
        new Test();
    }
}

运行结果

静态构造器
通用构造器
构造方法 

调用静态成员的语法形式如下:

类名.静态成员;

注意:

  • 静态方法不能调用非静态成员,编译会报错。
  • this和super两个关键字不能在静态上下文中使用。
  • 运行时,Java只为静态变量分配一次内存,在加载类的过程中完成静态变量的内存分配。
  • 在类的内部,可以在任何方法内直接访问静态变量。
  • 在其他类中,可以通过类名访问该类中的静态变量。
  • 静态变量可以被类的所有实例共享
public class StaticVar {
    public static String str1 = "Hello";
    public static void main(String[] args) {
        String str2 = "World!";
        // 直接访问str1
        String accessVar1 = str1+str2;
        System.out.println("第 1 次访问静态变量,结果为:"+accessVar1);
        // 通过类名访问str1
        String accessVar2 = StaticVar.str1+str2;
        System.out.println("第 2 次访问静态变量,结果为:"+accessVar2);
        // 通过对象svt1访问str1
        StaticVar svt1 = new StaticVar();
        svt1.str1 = svt1.str1+str2;
        String accessVar3 = svt1.str1;
        System.out.println("第3次访向静态变量,结果为:"+accessVar3);
        // 通过对象svt2访问str1
        StaticVar svt2 = new StaticVar();
        String accessVar4 = svt2.str1+str2;
        System.out.println("第 4 次访问静态变量,结果为:"+accessVar4);
    }
}

运行结果:

第 1 次访问静态变量,结果为:HelloWorld!
第 2 次访问静态变量,结果为:HelloWorld!
第 3 次访向静态变量,结果为:HelloWorld!
第 4 次访问静态变量,结果为:HelloWorld!World!

 由第4次访问,可以看出svt1和svt2共享str1。

静态方法

  • 静态方法不需要通过它所属的类的任何实例就可以被调用,因此在静态方法中不能使用 this 关键字,也不能直接访问所属类的实例变量和实例方法,但是可以直接访问所属类的静态变量和静态方法。另外,和 this 关键字一样,super 关键字也与类的特定实例相关,所以在静态方法中也不能使用 super 关键字。
  • 在实例方法中可以直接访问所属类的静态变量、静态方法、实例变量和实例方法。

public class StaticMethod {
    public static int count = 1;    // 定义静态变量count
    public int method1() {    
        // 实例方法method1
        count++;    // 访问静态变量count并赋值
        System.out.println("在静态方法 method1()中的 count="+count);    // 打印count
        return count;
    }
    public static int method2() {    
        // 静态方法method2
        count += count;    // 访问静态变量count并赋值
        System.out.println("在静态方法 method2()中的 count="+count);    // 打印count
        return count;
    }
    public static void PrintCount() {    
        // 静态方法PrintCount
        count += 2;
        System.out.println("在静态方法 PrintCount()中的 count="+count);    // 打印count
    }
    public static void main(String[] args) {
        StaticMethod sft = new StaticMethod();
        // 通过实例对象调用实例方法
        System.out.println("method1() 方法返回值 intro1="+sft.method1());
        // 直接调用静态方法
        System.out.println("method2() 方法返回值 intro1="+method2());
        // 通过类名调用静态方法,打印 count
        StaticMethod.PrintCount();
    }
}

运行结果为:

在静态方法 method1()中的 count=2
method1() 方法返回值 intro1=2
在静态方法 method2()中的 count=4
method2() 方法返回值 intro1=4
在静态方法 PrintCount()中的 count=6

在该程序中,静态变量 count 作为实例之间的共享数据,因此在不同的方法中调用 count,值是不一样的。从该程序中可以看出,在静态方法 method1() 和 PrintCount() 中是不可以调用非静态方法 method1() 的,而在 method1() 方法中可以调用静态方法 method2() 和 PrintCount()。

在访问非静态方法时,需要通过实例对象来访问,而在访问静态方法时,可以直接访问,也可以通过类名来访问,还可以通过实例化对象来访问。 

 静态代码块

静态代码块指 Java 类中的 static{ } 代码块,主要用于初始化类,为类的静态变量赋初始值,提升程序性能。

静态代码块的特点如下:

  • 静态代码块类似于一个方法,但它不可以存在于任何方法体中。
  • 静态代码块可以置于类中的任何地方,类中可以有多个静态初始化块。 
  • Java 虚拟机在加载类时执行静态代码块,所以很多时候会将一些只需要进行一次的初始化操作都放在 static 代码块中进行。
  • 如果类中包含多个静态代码块,则 Java 虚拟机将按它们在类中出现的顺序依次执行它们,每个静态代码块只会被执行一次。
  • 静态代码块与静态方法一样,不能直接访问类的实例变量和实例方法,而需要通过类的实例对象来访问。

编写一个 Java 类,在类中定义一个静态变量,然后使用静态代码块修改静态变量的值。最后在 main() 方法中进行测试和输出。

public class StaticCode {
    public static int count = 0;
    {
        count++;
        System.out.println("非静态代码块 count=" + count);
    }
    static {
        count++;
        System.out.println("静态代码块1 count=" + count);
    }
    static {
        count++;
        System.out.println("静态代码块2 count=" + count);
    }

    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("*************** StaticCode1 执行 ***************");
        StaticCode sct1 = new StaticCode();
        System.out.println("*************** StaticCode2 执行 ***************");
        StaticCode sct2 = new StaticCode();
    }
}

 如上述示例,为了说明静态代码块只被执行一次,特地添加了非静态代码块作为对比,并在主方法中创建了两个类的实例对象。上述示例的执行结果为:

静态代码块1 count=1
静态代码块2 count=2
*************** StaticCode1 执行 ***************
非静态代码块 count=3
*************** StaticCode2 执行 ***************
非静态代码块 count=4

 上述代码中 { } 代码块为非静态代码块,非静态代码块是在创建对象时自动执行的代码,不创建对象不执行该类的非静态代码块。代码域中定义的变量都是局部的,只有域中的代码可以调用。 

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