JavaSE---05面向对象(下)

于 2022-05-21 21:41:54 发布
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分类专栏： JAVA相关 文章标签： java 开发语言
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本文详细探讨了Java中static关键字的用法，包括静态变量、静态方法及其内存解析，类变量和静态代码块的区别，以及final关键字在类、方法和变量中的应用。同时介绍了抽象类、抽象方法、接口的概念、特点和示例，以及接口在多态性和代理模式中的实践。

摘要生成于 C知道 ，由 DeepSeek-R1 满血版支持， 前往体验 >

05 面向对象(下)

5.1 关键字：static

5.1.1 概念及使用

概念

1.static:静态的。
2.static 可以用来修饰:属性、方法、代码块、内部类。

3.使用 static 修饰属性:静态变量(或类变量)。
 3.1 属性:是否使用 static 修饰，又分为:静态属性 VS 非静态属性(实例变量)
 	 实例变量:我们创建了类的多个对象，每个对象都独立的拥有了一套类中的非静态属 性。当修改其中一个非静态属性时，不会导致其他对象中同样的属性值的修饰。
 	 静态变量:我们创建了类的多个对象，多个对象共享同一个静态变量。当通过静态变量去修改某一个变量时，会导致其他对象调用此静态变量时，是修改过的。
 3.2 static 修饰属性的其他说明:
   ① 静态变量随着类的加载而加载。可以通过"类.静态变量"的方式进行调用。
   ② 静态变量的加载要早于对象的创建。
   ③ 由于类只会加载一次，则静态变量在内存中也只会存在一次。存在方法区的静态域中。
   ④ 		类变量		实例变量
 	类		yes			no
    对象	   yes		   yes

通俗说

一套三室一厅一厨一卫的房子出租，三间卧室相当于类的三个实例化对象，其中有各自的属性如床、柜子、桌子等，彼此之前互不干扰，而厕所和厨房就像是static所修饰的属性，是所有人共用的，一个人修改了其余人的也更改。

示例

public class StaticTest {
	public static void main(String[] args) {
		
		Chinese.nation = "中国";//实例化前就有了
		
		Chinese c1 = new Chinese();
		c1.name = "姚明";
		c1.age = 40;
		c1.nation = "CHN";
		
		Chinese c2 = new Chinese();
		c2.name = "马龙";
		c2.age = 30;
		c2.nation = "CHINA";
		
		System.out.println(c1.nation); //CHINA,二者共用的nation
		
		//编译不通过
//		Chinese.name = "张继科";	
	}
}
//中国人
class Chinese{
	String name;
	int age;
	static String nation;
}

5.1.2 类变量的内存解析

img

5.1.3 static修饰方法

概念

1.使用 static 修饰方法:静态方法
 		① 随着类的加载而加载，可以通过"类.静态方法"的方式调用
 		② 			静态方法	  非静态方法
 			类		yes			no
 			对象	   yes		   yes
 		③ 静态方法中，只能调用静态的方法或属性!!!
 		  非静态的方法中，可以调用所有的方法或属性 
2.static 注意点:
   2.1 在静态的方法内，不能使用 this 关键字、super 关键字
   2.2 关于静态属性和静态方法的使用，从生命周期的角度去理解。
   
3.开发中，如何确定一个属性是否需要声明 static 的？
 	- 属性是可以被多个对象所共享的，不会随着对象的不同而不同的。
 	- 类中的常量也常常声明为 static
   
   开发中，如何确定一个方法是否要声明为 static 的？
   - 操作静态属性的方法，通常设置为 static 的
   - 工具类中的方法，习惯上声明为 static 的。比如：Math、Arrays、Collections

5.1.4 题目示例

//static 关键字的应用
public class CircleTest {
	public static void main(String[] args) {
		
		Circle c1 = new Circle();
		Circle c2 = new Circle();
		Circle c3 = new Circle(3.4);
		
		System.out.println("c1 的 ID:" + c1.getId());//1001
		System.out.println("c2 的 ID:" + c2.getId());//1002
		System.out.println("c3 的 ID:" + c3.getId());//1003
		System.out.println("创建圆的个数: " + Circle.getTotal());//3
		
	}
}

class Circle{
	
	private double radius;
	private int id;	//需要自动赋值
	
	public Circle(){
		id = init++;
		total++;
	}
	
	public Circle(double radius){
		this();
		this.radius = radius;
	}
	
	private static int total;//记录创建圆的个数
	private static int init = 1001;//static 声明的属性被所有对象所共享
	
	public double findArea(){
		return 3.14 * radius * radius;
	}
	public double getRadius() {
		return radius;
	}
	public void setRadius(double radius) {
		this.radius = radius;
	}
	public int getId() {
		return id;
	}

	public static int getTotal() {
		return total;
	}	
}

5.1.5 单例设计模式

概念

1.所谓类的单例设计模式，就是采取一定的方法保证在整个的软件系统中，对某个类只能存在一个对象实例

2.如何实现？

​ 饿汉式 VS 懒汉式

3.区分饿汉式和懒汉式。

​ 饿汉式：坏处:对象加载时间过长。

​ 好处:饿汉式是线程安全的。

​ 懒汉式：好处:延迟对象的创建。

​ 坏处:目前的写法，会线程不安全。—》到多线程内容时，再修改

代码示例1—饿汉式

public class SingletonTest {
	public static void main(String[] args) {
		Bank bank1 = Bank.getInstance();
		Bank bank2 = Bank.getInstance();
		System.out.println(bank1 == bank2);//true，因为只有一个对象
	}
}

//单例的饿汉式
class Bank{
	//1.私有化类的构造器
	private Bank(){	
	}
	//2.内部创见类的对象
	//4.要求此对象也必须声明为静态的
	private static Bank instance = new Bank();
	
	//3.提供公共的静态的方法，返回类的对象。
	public static Bank getInstance(){
		return instance;
	}
}

代码示例2—懒汉式

public class SingletonTest2 {
	public static void main(String[] args) {
		Order order1 = Order.getInstance();
		Order order2 = Order.getInstance();	
		System.out.println(order1 == order2);//true
	}
}
class Order{
	//1.私有化类的构造器
	private Order(){	
	}
	//2.声明当前类对象，没有初始化。
	//此对象也必须声明为 static 的
	private static Order instance = null;
	
	//3.声明 public、static 的返回当前类对象的方法
	public static Order getInstance(){
		if(instance == null){
			instance = new Order();			
		}
		return instance;
	}
}

5.2 main()方法的语法（了解）

使用说明

1.main()方法作为程序的入口;

2.main()方法也是一个普通的静态方法

3.main()方法也可以作为我们与控制台交互的方式。(之前，使用 Scanner)

5.3 代码块（类的成员之四）💛

5.3.1 代码块概念

概念

1.代码块的作用：用来初始化类、对象的

2.代码块如果有修饰的话，只能使用static

3.分类:静态代码块 vs 非静态代码块

  • 静态代码块

    • 内部可以有输出语句

    • **随着类的加载而执行**,而且**只执行一次**

    • 作用:初始化类的信息

    • 如果一个类中，定义了多个静态代码块，则按照声明的先后顺序执行

    • 静态代码块的执行，**优先于非静态**代码块的执行

    • 静态代码块内**只能调用静态的属性、静态的方法**，不能调用非静态的结构

  • 非静态代码块

    • 内部可以有输出语句

    • 随着对象的创建而执行

    • 每创建一个对象，就执行一次非静态代码块。

    • 作用:可以在创建对象时，对对象的属性等进行初始化。

    • 如果一个类中，定义了多个非静态代码块，则按照声明的先后顺序执行

    • 非静态代码块内可以调用静态的属性、静态的方法，或非静态的属性、非静态的方法。

5.3.2 变量赋值执行顺序💛

构造器、静态、非静态的先后顺序

见Day5中的Son.java和LeafTest.java中的例子

静态块–>非静态块–>构造器

属性赋值先后循序

对属性可以赋值的位置:
①默认初始化
②显式初始化 / ⑤在代码块中赋值 //看谁先谁后
③构造器中初始化
④有了对象以后，可以通过"对象.属性"或"对象.方法"的方式，进行赋值。
 
执行的先后顺序:① - ② / ⑤ - ③ - ④

子类父类内部执行顺序

父类静态代码块 ->子类静态代码块 ->父类非静态代码块 -> 父类构造函数 -> 子类非静态代码块 -> 子类构造函数。

5.4 关键字：final

概念

  • final:最终的

  • final可以用来修饰的结构:类、方法、变量

  • final用来修饰一个类:此类不能被其他类所继承。

    • 比如:String类、System类、StringBuffer类

  • final修饰一个方法:final标记的方法不能被子类重写。

    • 比如：Object类中的getClass()。

  • final用来修饰变量:此时的"变量"(成员变量或局部变量)就是一个常量。名称大写，且只能被赋值一次。

    • final修饰属性，可以赋值的位置有:显式初始化、代码块中初始化、构造器中初始化(每个都要赋值)

    • final修饰局部变量:尤其是使用final修饰形参时，表明此形参是一个常量。当我们调用此方法时，给常量形参赋一个实参。一旦赋值以后，就只能在方法体内使用此形参，但不能进行重新赋值。

  • static final 用来修饰:全局常量

代码示例

final int WIDTH = 0;
final int LEFT;
final int RIGHT;

{
    LEFT = 1;
}

public FinalTest(){
    RIGHT = 2;
}

public FinalTest(int n){
    RIGHT = n;
}

5.5 抽象类与抽象方法

5.5.1 概念

概念

  • abstract:抽象的

  • abstract 可以用来修饰的结构:类、方法

  • abstract 修饰类:抽象类

    • 此类不能实例化

    • 抽象类中一定有构造器，便于子类实例化时调用(涉及:子类对象实例化全过程)

    • 开发中，都会提供抽象类的子类，让子类对象实例化，实现相关的操作

  • abstract 修饰方法:抽象方法

    • 抽象方法，只有方法的声明，没有方法体。public abstract void eat();

    • 包含抽象方法的类，一定是一个抽象类。反之，抽象类中可以没有抽象方法

    • 若子类重写了父类中所有的抽象方法，此子类方可实例化。

      若子类没有重写了父类中所有的抽象方法，则此子类也是一个抽象类。

  • abstract 使用上的注意点:

    • abstract 不能用来修饰变量、代码块、构造器；

    • abstract 不能用来修饰私有方法、静态方法、final 的方法、final 的类。

5.5.2 抽象类的匿名子类

PersonTest类

public class PersonTest {
	public static void main(String[] args) {
		
		method(new Student());	//匿名对象
		
		Worker worker = new Worker(); 
		method1(worker);	//非匿名的类非匿名的对象
		
		method1(new Worker());	//非匿名的类匿名的对象
		
		System.out.println("*********************");
		
		//创建了一个匿名子类的对象:p    //这样如果只造一个对象就没必要新造一
		Person p = new Person(){    //个类了，这样创建匿名子类更方便

			@Override
			public void eat() {
				System.out.println("吃东西");
			}

			@Override
			public void breath() {
				System.out.println("呼吸空气");
			}	
		};
		method1(p);
		System.out.println("**********************"); 
		//创建匿名子类的匿名对象
		method1(new Person(){

			@Override
			public void eat() {
				System.out.println("吃零食");
			}

			@Override
			public void breath() {
				System.out.println("云南的空气");
			}
			
		});
	}
	
	public static void method1(Person p){
		p.eat();
		p.walk();
	}
	
	public static void method(Student s){
		
	}
}

class Worker extends Person{
	@Override
	public void eat() {
	}

	@Override
	public void breath() {
	}
}

5.5.3 抽象的应用–模板方法设计模式

概念

​ 当功能内部一部分实现是确定的，一部分实现是不确定的。这时可以把不确定的部分暴露出去（写成抽象方法），让子类去实现。
​ 换句话说，在软件开发中实现一个算法时，整体步骤很固定、通用，这些步骤已经在父类中写好了。但是某些部分易变，易变部分可以抽象出来，供不同子类实现（重写）。这就是一种模板模式。

示例

public class TemplateMethodTest {
	public static void main(String[] args) {
		BankTemplateMethod btm = new DrawMoney();
		btm.process();

		BankTemplateMethod btm2 = new ManageMoney();
		btm2.process();
	}
}
abstract class BankTemplateMethod {
	// 具体方法
	public void takeNumber() {
		System.out.println("取号排队");
	}
	//不确定部分（核心所在）
	public abstract void transact(); // 办理具体的业务 //钩子方法

	public void evaluate() {
		System.out.println("反馈评分");
	}

	// 模板方法，把基本操作组合到一起，子类一般不能重写
	public final void process() {
		this.takeNumber();

		this.transact();// 像个钩子，具体执行时，挂哪个子类，就执行哪个子类
						//的实现代码
		this.evaluate();
	}
}

class DrawMoney extends BankTemplateMethod {
	public void transact() {
		System.out.println("我要取款！！！");
	}
}

class ManageMoney extends BankTemplateMethod {
	public void transact() {
		System.out.println("我要理财！我这里有 2000 万美元!!");
	}
}

5.6 接口

5.6.1 概念及特点

概念

​ 一方面，有时必须从几个类中派生出一个子类，继承它们所有的属性和方法。但是，Java 不支持多重继承。有了接口，就可以得到多重继承的效果。

​ 另一方面，有时必须从几个类中抽取出一些共同的行为特征，而它们之间又没有 is-a 的关系，仅仅是具有相同的行为特征而已。例如：鼠标、键盘、打印机、扫描仪、摄像头、充电器、MP3 机、手机、数码相机、移动硬盘等都支持 USB 连接。

​ 接口就是规范，定义的是一组规则，体现了现实世界中“如果你是/要…则必须能…”的思想。继承是一个"是不是"的关系，而接口实现则是"能不能"的关系。

​ 接口的本质是契约，标准，规范，就像我们的法律一样。制定好后大家都要遵守。

img

特点

使用

  1. 接口使用interface来定义。

  2. 在 Java 中:接口和类是并列的两个结构

  3. 如何去定义两个接口:定义接口中的成员

    • 3.1JDK7 及以前:只能定义全局常量和抽象方法

      • 全局常量:只能是public static final 的,但是书写时，可以省略不写。

      • 抽象方法:只能是public abstract 的

    • 3.2 JDK8:除了全局常量和抽象方法之外，还可以定义静态方法、默认方法(略)。

  4. 接口中不能定义构造器！意味着接口不可以实例化。

  5. Java 开发中，接口通过让类去实现(implements)的方式来使用。

    • 如果实现类覆盖了接口中的所有方法，则此实现类就可以实例化。

    • 如果实现类没有覆盖接口中所有的抽象方法，则此实现类仍为一个抽象类

  6. Java 类可以实现多个接口 —>弥补了 Java 单继承性的局限性

​ 格式:class AA extends BB implementd CC,DD,EE

  1. 接口与接口之间是继承,而且可以多继承

  2. 接口的具体使用，体现多态性。接口的主要用途就是被实现类实现。(面向接口编程)

  3. 接口，实际可以看作是一种规范

interface Flayable{
	//全局变量
	public static final int MAX_SPEED = 7900;	
	int MIN_SPEED = 1;//省略了 public static final 
	
	//抽象方法
	public abstract void fly();
	
	void stop();//省略了 public abstract 
	//Interfaces cannot have constructors
//	public Flayable(){}	
}

5.6.2 示例

/*
 * 接口的使用
 * 1.接口使用上也满足多态性
 * 2.接口，实际上就是定义了一种规范
 * 3.开发中，体会面向接口编程！
 * 
 */
public class USBTest {
	public static void main(String[] args) {
		
		Computer com = new Computer();
		//1.创建了接口的非匿名实现类的非匿名对象
		Flash flash = new Flash();
		com.transferData(flash); 
		//2. 创建了接口的非匿名实现类的匿名对象
		com.transferData(new Printer());
		//3. 创建了接口的匿名实现类的非匿名对象
		USB phone = new USB(){
			@Override
			public void start() {
				System.out.println("手机开始工作");
			}

			@Override
			public void stop() {
				System.out.println("手机结束工作");
			}	
		};
        
		com.transferData(phone);
		//4. 创建了接口的匿名实现类的匿名对象
		com.transferData(new USB(){
			@Override
			public void start() {
				System.out.println("mp3 开始工作");
			}
			@Override
			public void stop() {
				System.out.println("mp3 结束工作");
			}
		});
	}
}

class Computer{
	public void transferData(USB usb){//USB usb = new Flash();多态
		usb.start();	
		System.out.println("具体传输数据的细节");
		usb.stop();
	}	
}

interface USB{
	//常量:定义了长、宽
	void start();
	void stop();
}
class Flash implements USB{

	@Override
	public void start() {
		System.out.println("U 盘开始工作");
	}

	@Override
	public void stop() {
		System.out.println("U 盘结束工作");
	}
}
class Printer implements USB{
	@Override
	public void start() {
		System.out.println("打印机开启工作");
	}

	@Override
	public void stop() {
		System.out.println("打印机结束工作");
	}
}

5.6.3 接口应用-代理模式

​ 代理模式是 Java 开发中使用较多的一种设计模式。代理设计就是为其他对象提供一种代理以控制对这个对象的访问。

public class NetWorkTest {
	public static void main(String[] args) {
		
		Server server = new Server();
		ProxyServer proxyServer = new ProxyServer(server);
		proxyServer.browse();//联网前的检查工作-真实的服务器来访问网络
	}
}
interface NetWork{
	public void browse();
	
}
//被代理类
class Server implements NetWork{


	@Override
	public void browse() {
		System.out.println("真实的服务器来访问网络");
	}
}
//代理类
class ProxyServer implements NetWork{
	
	private NetWork work;
	
	public ProxyServer(NetWork work){
		this.work = work;
	}
	
	public void check(){
		System.out.println("联网前的检查工作");
	}

	@Override
	public void browse() {
		check();	
		work.browse();
	}
}

5.6.4 面试题

排错1

interface A {
	int x = 0;
}
class B {
	int x = 1;
}
class C extends B implements A {
	public void pX() {
//		编译不通过，x 不明确
		System.out.println(x);
//		System.out.println(super.x); //1
//		System.out.println(A.x);//0
	}
	public static void main(String[] args) {
		new C().pX();
	}
}

排错2

interface Playable {
	void play();
}
interface Bounceable {
	void play();
}
interface Rollable extends Playable, Bounceable {
	Ball ball= new Ball("PingPang"); //省略了 public static final
}
public class Ball implements Rollable {
	private String name;
	public String getName() {
		return name;
	}
	public Ball(String name) {
		this.name= name;
	}
	public void play() {
		ball = new Ball("Football"); //The final field Rollable.ball                                       cannot be assigned.不能再被赋值
		System.out.println(ball.getName());
	}
}

5.6.5 Java8中关于接口的改进

Java8中除了全局常量和抽象方法之外，还可以定义静态方法、默认方法。

静态方法：使用 static 关键字修饰。可以通过接口直接调用静态方法，并执行其方法体。

默认方法：默认方法使用 default 关键字修饰。可以通过实现类对象来调用。

示例

public class SubClassTest {
	public static void main(String[] args) {
		SubClass s = new SubClass();
//		s.method1();//调用不了
//		SubClass.method1();//调用不了
//		知识点 1：接口中定义的静态方法，只能通过接口来调用。
		CompareA.method1();
//		知识点 2：通过实现类的对象，可以调用接口中的默认方法。
//		如果实现类重写了接口中的默认方法，调用时，仍然调用的是重写以后的方法
		s.method2();
//		知识点 3：如果子类(或实现类)继承的父类和实现的接口中声明了同名同参数的默认方法，
//		那么子类在没有重写此方法的情况下，默认调用的是父类中的同名同参数的方法。-->类优先原则
//		知识点 4：如果实现类实现了多个接口，而这多个接口中定义了同名同参数的默认方法，
//		那么在实现类没有重写此方法的情况下，报错。-->接口冲突。
//		这就需要我们必须在实现类中重写此方法
		s.method3();
		
	}
}
class SubClass extends SuperClass implements CompareA,CompareB{
	
	public void method2(){
		System.out.println("SubClass：上海");
	}
	
	public void method3(){
		System.out.println("SubClass：深圳");
	}
	
//	知识点 5：如何在子类(或实现类)的方法中调用父类、接口中被重写的方法
	public void myMethod(){
		method3(); //调用自己定义的重写的方法
		super.method3(); //调用的是父类中声明的
//		调用接口中的默认方法
		CompareA.super.method3();
		CompareB.super.method3();
	}
}

public interface CompareA {

	//静态方法
	public static void method1() {
		System.out.println("CompareA:西安");
	}
	
	//默认方法
	public default void method2(){
		System.out.println("CompareA:深圳");
	}
	
	default void method3(){
		System.out.println("CompareA:杭州");
	}
}

5.7 内部类（类的成员之五）💛

概念

  1. Java中允许将一个类A声明在另一个类B中,则类A就是内部类,类B就是外部类.

  2. 内部类的分类:成员内部类(静态、非静态)VS局部内部类(方法内、代码块内、构造器内)

  3. 成员内部类

​ - 作为外部类的成员,

​ - 可以调用外部类的结构（静态内部类的只能调用静态方法和属性）

​ - 可以被static修饰

​ - 可以被4种不同的权限修饰

​ - 作为一个类，

​ - 类内可以定义属性、方法、构造器等

​ - 可以被final修饰，表示此类不能被继承。言外之意，不使用final，就可以被继承

​ - 可以abstract修饰

  1. 关注如下的3个问题

    • 如何实例化成员内部类的对象

    • 如何在成员内部类中区分调用外部类的结构

    • 开发中局部内部类的使用 见《InnerClassTest.java》

示例代码

public class InnerClassTest {
	public static void main(String[] args) {
		//创建Dog实例(静态的成员内部类)
		Person.Dog dog = new Person.Dog();
		dog.show();
		
		//创建Bird实例(非静态的成员内部类)
//		Person.Bird bird = new Person.Bird();//错误的
		Person p = new Person();
		Person.Bird bird = p.new Bird();
		bird.sing();
		
		System.out.println();
		
		bird.display("喜鹊");
	}
}
class Person{
	String name = "李雷";
	int age;
	
	public void eat(){
		System.out.println("人，吃饭");
	}
	
	//静态成员内部类
	static class Dog{
		String name;
		int age;
		
		public void show(){
			System.out.println("卡拉是条狗");
//			eat();
		}
	}
	
	//非静态成员内部类
	class Bird{
		String name = "杜鹃";
		public Bird(){
			
		}
		
		public void sing(){
			System.out.println("我是一只猫头鹰");
			Person.this.eat();//调用外部类的非静态属性
			eat();
			System.out.println(age);
		}
		
		public void display(String name){
			System.out.println(name);	//方法的形参
			System.out.println(this.name);	//内部类的属性
			System.out.println(Person.this.name);	//外部类的属性
		}
	}
	public void method(){
		//局部内部类
		class AA{	
		}
	}
	//代码块中
	{
		//局部内部类
		class BB{	
		}
	}
	//构造器中
	public Person(){
		//局部内部类
		class CC{
			
		}
	}
}

局部内部类示例

//	返回一个实现了Comparable接口的类的对象
	public Comparable getComparable(){
		
//		创建一个实现了Comparable接口的类:局部内部类
		//方式一：
//		class MyComparable implements Comparable{
//
//			@Override
//			public int compareTo(Object o) {
//				return 0;
//			}
//			
//		}
//		
//		return new MyComparable();
		
		//方式二：匿名方式
		return new Comparable(){

			@Override
			public int compareTo(Object o) {
				return 0;
			}	
		};
		
	}

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2.余额无法直接购买下载，可以购买VIP、付费专栏及课程。

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