J2SE-4 面向对象编程之三大特征

　　面向对象的三大主线：

• Java类及类的成员：属性、方法、构造器、代码块和内部类；
• 面向对象的三大特征：封装性（Encapsulation）、继承性（Inheritance）、多态性（Polymorphism）；
• 其他关键字：this、super、package、import、static、final、abstract、interface等。

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1. 面向对象特征一：封装性

1.1 信息的封装与隐藏

　　Java中通过将属性声明为私有的，并提供公共的方法（setter()和getter()）实现对该属性的操作，以实现如下目的：

• 便于修改，增强代码的可维护性；
• 隐藏一个类中不需要对外提供的实现细节；
• 使用者只能通过事先定制好的公共方法来访问数据，可以方便地加入控制逻辑，限制对属性的不合理操作；

　　信息的封装和隐藏示例如下：

public class Animal {

    private int legs;// 将属性legs定义为private，只能被Animal类内部访问

    public void setLegs(int i) { // 定义setter()方法
        if (i != 0 && i != 2 && i != 4) {
            System.out.println("Wrong number of legs!");
            return;
        }
        legs = i;
    }

    public int getLegs() {  // 定义getter()方法
        return legs;
    }
}

1.2 访问权限修饰符

　　Java权限修饰符有public、private、缺省和protected四种，用来修饰类的成员，以限定对象对该类成员的访问权限;然而，对于类本身只可以用public或缺省来进行权限修饰。

权限修饰符	类内部	同一个包下	子类	任何位置
private	YES
(缺省)	YES	YES
protected	YES	YES	YES
public	YES	YES	YES	YES

1.3 封装性的体现之JavaBean

　　JavaBean是一种Java语言写成的可重用组件。所谓的JavaBean是指符合如下标准的Java类：

• 类是公共的；
• 有一个公共的无参构造器；
• 有属性，且有对应的getter()和setter()方法。

　　用户可以使用JavaBean将功能、处理、值、数据库访问和其他任何可以用java代码创造的对象进行打包，并且其他的开发者可以通过内部的JSP页面、Servlet、其他JavaBean、applet程序或者应用来使用这些对象。用户可以认为JavaBean提供了一种随时随地的复制和粘贴的功能，而不用关心任何改变。

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2. 面向对象特征二：继承性

　　为什么要有继承性？

• 继承的出现提高了代码的复用性；
• 继承的出现使类与类之间产生了关系，提供了多态的前提；
• 不要仅为了获取其他类中某个功能而去继承。

　　其基本的声明格式如下：

[访问权限修饰符] class 子类名 extends 父类名 {
    类体;
}

　　基本说明：

• 子类可使用父类中定义的属性和方法，也可创建独有的属性和方法；
• 因为封装性的设计，子类不能直接访问父类中私有的成员变量和方法；
• 关键字extends表明，子类是对父类功能的扩展，明确子类不是父类的子集；
• Java中类的继承性只支持单继承，而不允许多重继承；即一个子类只能有一个父类，而一个父类可以派生出多个子类。

　　方法的重写：子类继承父类以后，若父类的方法对子类不适用，那么可以对父类的方法进行重写。重写的规则如下：

• 重写方法必须和被重写方法具有相同的返回值类型、方法名和参数列表；
• 重写方法不能使用比被重写方法更严格的权限修饰符；
• 重写和被重写的方法须同时为static的，或同时为非static的；
• 重写方法抛出的异常不能大于父类被重写方法抛出的异常；
• 注意：如果父类中一方法定义成private访问权限，而在子类中将此方法声明为default访问权限，则不属于方法的重写。

　　关于继承性和方法重写的示例如下：

// 父类
public class Person {
    public String name;
    public int age;

    public String getInfo() {
        return "Name: " + name + "\n" + "age: " + age;
    }
}

// 子类
public class Student extends Person {
    public String school; // 具有name、age和school三个属性

    public String getInfo() { // 方法的重写
        return "Name: " + name + "\nage: " + age + "\nschool: " + school;
    }

    public static void main(String args[]) {
        Student s1 = new Student();
        s1.name = "Bob";
        s1.age = 20;
        s1.school = "school2";
        System.out.println(s1.getInfo()); // Name:Bob age:20 school:school2
    }
}

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3. 面向对象特征三：多态性

　　Java引用变量的类型：

• 编译时类型：由声明该变量时使用的类型来决定；
• 运行时类型：由实际赋给该变量的对象的类型来决定；
• 注意：若编译时类型和运行时类型不一致，即出现多态性（Polymorphism）。

　　多态性概述：

• 多态性的表现：方法的重载（overload）和重写（overwrite）、子类对象的多态性；
• 多态性的前提：要有类的继承，且要有子类方法对父类方法的重写；
• 多态性的格式：如Person p1 = new Man(); ，即父类的引用指向子类的对象实体。

　　多态性原则：

• 对于多态性而言，编译时“看左边”，即将此引用变量理解为父类的类型，子类中独有的结构（属性和方法）不能调用；
• 运行时“看右边”，即调用方法时，实际执行的是子类重写父类的方法（虚拟方法的调用）；
• 特别注意：此时不能再访问子类中特有的属性和方法；若子类中定义了和父类相同的属性，其也不具有多态性，即通过父类类型的引用变量访问时仍访问的父类的属性。

　　多态性应用实例：方法声明的形参为父类类型时，可以使用子类对象作为实参传入该方法。

　　对象类型转换：对Java对象的强制类型转换称为造型，具体说明如下：

• 向上转型：从子类到父类的类型转换可以自动进行；
• 向下转型：从父类到子类的类型转换必须通过造型（强制类型转换）来实现；
• 无继承关系的引用类型间的转换是非法的，可在造型前使用instanceof操作符判断对象的类型。

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4. Java根父类：Object类

　　Object类是所有Java类的根父类，其仅有一个空参的构造器；如果在类的声明中未使用extends关键字指明其父类，则默认父类为Object类。Object类的主要方法如下：

方法名称	类型	描述
public Object()	构造	构造方法
public boolean equals(Object obj)	普通	对象比较
public int hashCode()	普通	获取Hash码
public String toString()	普通	对象打印时调用

4.1 equals()方法

　　==运算符：

• 对基本数据类型的数据运算时，比较基本数据类型变量的值是否相等；
• 对引用数据类型的数据运算时，比较引用类型变量的地址值是否相等；
• 注意：比较时要求符号两边的数据类型必须兼容（可自动转换的基本数据类型除外），否则编译会出错。

　　equals(Object obj)方法：

• 只能比较引用类型的变量，其作用与==运算符相同，比较引用类型变量的地址值是否相等；
• 注意：像String类、包装类、File类、Date类等重写了Object类的equals()方法，故其主要比较两个对象的类型和内容是否相同，而不考虑引用的是否是同一对象；
• 实例：重写equals()方法，判断两个对象实体的属性是否相等。

4.2 toString()方法

• 在进行String与其它类型数据的连接操作时，自动调用其toString()方法；
• 基本类型数据转换为String类型时，调用了对应包装类的toString()方法；
• 当打印对象的引用时，默认调用该对象的toString()方法，以返回该对象的类名和对象实体在堆空间的地址；
• 若该对象所属的类未重写Object类的toString()方法时，调用的是Object的toString()方法；否则，调用的是该对象所属类重写的toString()方法；
• 重写toString()方法时，往往需要将对象实体的各个属性值进行返回；
• 注意：像String类、Date类、File类、包装类等均已实现了对Object类中toString()方法的重写。

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5. 包装类

　　基本数据类型不能使用Java类库中提供的大量方法，因此在设计上建立包装类，相当于使基本数据类型有了类的特点。
　　其中，对应于基本数据类型的包装类有：Boolean、Byte、Short、Integer、Long、Character、Float和Double。

5.1 基本数据类型、包装类和String类之间的相互转换

　　

• 基本数据类型->包装类：通过自动装箱（JDK5.0之后）来实现，如Integer i1 = 50;；
• 包装类->基本数据类型：通过自动拆箱（JDK5.0之后）来实现，如int i = i1;；对于Boolean包装类而言，当形参是“true”返回true，否则返回false；
• 基本数据类型、包装类->String类：调用String类重载的valueof()静态方法来实现，如String str2 = String.valueOf(10);；
• String类->基本数据类型、包装类：调用相应包装类的parseXxx(String)静态方法来实现。

5.2 String类的内存解析

　　

　　附：内存的基本结构：

• 栈空间（stack）：存放局部变量、对象的引用名、数组的引用名；
• 堆空间（heap）：new出来的东西，即数组的实体、对象的实体，含成员变量；
• 方法区：存放包、类、方法的名称及定义，常量池（如字符串常量池）；
• 静态域：存放静态变量。