面向对象基础

最新推荐文章于 2024-10-07 21:17:34 发布

jat0824

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分类专栏： Java 文章标签： java

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本文深入解析面向对象编程(OOP)的核心理念，包括封装、继承和多态，类与对象的区分，以及Java对象创建内存剖析。讲解了类的定义、对象的创建与操作，构造方法、重载和匿名对象的应用。适合初学者和进阶者了解OO设计原则。

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面向对象基础

面向对象思想

面向对象是相对于面向过程而言的，指把相关数据和方法组织为一个整体来看待。

与面向过程相比，面向对象更关注的是具备功能的对象（不那么关注繁琐的细节，更关注统筹架构的问题），而不是执行过程。

三大思想

OOA：面向对象分析（Object Oriented Analysis）
OOD：面向对象设计（Object Oriented Design）
OOP：面向对象程序（Object Oriented Programming）

三大特征

封装：所有内容对外不可见
继承：将其他功能继承下来继续发展
多态：方法的重载本身就是一个多态性的体现

类与对象

类表示共同的属性，是一个综合特征
对象是个性化的，是一个个体的特征

类必须通过对象才能使用，对象的所有操作都定义在类中。

类

定义格式：

class 类名称{
	成员属性
	成员方法
}

类由属性和方法组成：

属性：相当于对象的特征，如人的性别、身高、体重
方法：相当于对象的行为，如说话、吃饭、睡觉

属性定义格式：

数据类型属性名;

属性定义并赋值：

数据类型属性名 = 初始值;

方法定义格式：

权限修饰符 返回值类型 方法名(形式参数列表) {
	// 方法体
	return 返回值;
}

对象

对象的创建与使用：

对象定义格式：

类名称对象名称 = new 类名称();

访问类中的属性和方法：

属性：对象.属性名;
方法：对象.方法名(实际参数列表);

对象创建时的内存分析

Java栈只占2m左右的区域，特点是存取速度特别快（仅次于PC寄存器）。
栈存储的特点——先进先出

存储速度快的原因——栈内存通过“栈指针”来创建和释放空间：

指针向下移动->创建新内存，向上移动->释放内存，如下

public static void main(String[] args) {
    
    int a = 10;
    Test t = new Test();
    
    // 上述代码中 10(基本数据类型的数据) 和 t(引用变量) 将存在栈内存中。
}

对象创建内存分析1

这种方式必须要明确移动的大小和范围——为了方便指针移动，这是一个对数据存储的限制，存储的数据大小是固定的，影响了程序的灵活性。

因此栈中只存放方法体中的 局部变量（若为基本数据类型，则该变量的值也存在栈内存中） 及 引用数据类型的引用变量

而把更大部分的数据存在堆内存中。

存放的是类的对象（普通成员变量——基础数据类型）。
对象都是通过new关键字创建的，new关键字是告诉JVM，需要去创建一个新的对象，去开辟一块新的堆内存空间。
优点在于：创建对象时，不必关注堆内存中需要开辟多少存储空间，也不需要关注内存占用时长。
内存释放由GC(垃圾回收器)完成：当栈内存中不存在此对象的引用时，则视其为垃圾，等待GC回收。如：

Test t0 = new Test();   // 假设创建的Test对象地址为0x123
Test t1 = new Test();   // 假设创建的Test对象地址为0x124
t1 = t0;    // 此时t1和t0都指向内存地址0x123，则地址为0x124的对象在堆内存中被视为垃圾，等待GC回收。

方法区

存放：
- 类信息
- 静态成员变量
- 常量
- 成员方法
方法区中存在一个常量池，将由final 和 static共同修饰的静态常量存入其中。
PC寄存器

PC寄存器保存：当前正在执行的JVM指令的地址。

Java程序中，每个线程启动时，都会创建一个PC寄存器。
本地方法栈

保存本地(native)方法的地址。

举例理解Java对象创建时的内存细节

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

        Person p = new Person();
        p.Test();

    }
}

public Person{

    private int a = 1;
    private String b = "strb";
    public static int c = 2;
    public static String d = "strd";

    public void Test() {

        int x = 10;
        String str = "str";
        String str1 = new String("str");
        String str2 = "str";
        Person p1 = new Person();

        System.out.println(str == str1); // false
        System.out.println(str == str2); // true

    }

}

对象创建内存分析2

分析：

当Person对象被创建时，会在堆内存开辟一块新的存储空间，其中

成员变量：
- 非静态：存储在堆中的对象中（即存储在堆中的对象实际上就是各种非静态成员变量）。
- 静态：存储在方法区中。
成员方法：
- 调用时都会在栈内存中开辟空间，静态与非静态的区别在于：
  
  非静态：在栈内存中存储的是对象的引用this和形参对应的临时变量（若有）。
  
  静态：在栈内存中存储的是类名的引用（指向方法区中该类的静态方法区地址）。
方法体中的变量：
- 基础数据类型的变量：变量和值都存在栈内存。
- 引用数据类型的变量：引用变量存在栈内存，new出来的对象存在堆内存。
特殊的String类型：
- String类型的对象有两种创建方式：


String str = "str";

String str1 = new String("str");

第一种创建方式，jvm首先会到方法区中的字符串常量池中查找是否存在常量"str"，若存在则直接返回该常量的引用，若不存在则创建该常量，并将该常量的引用返回给String str。
第二种创建方式，jvm会直接在堆内存中创建一个字符串对象，并返回该对象的引用给String str1。（不管该字符串在字符串常量池中是否已存在，都会在堆内存中开辟新空间。且如果不存在，也不会将该字符串加入到常量池中。）

构造方法(构造器)

在对象创建的格式中：

Test t = new Test();

在Test后面出现的()，实际上就是在调用该对象的构造方法。

作用

用于对象初始化。
执行时机

在创建对象时自动调用
特点

所有的Java类都会至少存在一个构造方法
如果一个类中没有明确编写构造方法，则编译器会自动生成一个无参构造方法，该构造方法中没有任何代码。
如果自行编写了任一构造器，则编译器不会再自动生成无参构造方法。因此自定义构造方法后，最好再重写一个无参构造方法。

定义格式

方法名必须与类名相同，且没有返回值声明！

public class Demo{
    public static void main(String[] args) {
        Test t = new Test();
        t = new Test();
        t = new Test();
        t = new Test();
    }
}

class Test{
    public Test() {
        System.out.println("调用构造方法！");
    }
}