[JavaSE] 04 面向对象编程-优快云博客

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/maets906/article/details/120875983

由于作者之前有学过C++的基础语法，因此有一些面向对象编程的基本概念和语法将会快速带过，不会过于深究。

文章目录

面向对象编程
面向对象的概念
什么是面向对象
回顾方法及加深
方法的调用
值传递和引用传递

类与对象的关系
创建与初始化对象
创建对象内存分析
封装
继承
Super
方法重写

多态
instanceof和类型转换
static详解
抽象类
接口的定义与实现
内部类

面向对象编程

面向对象的概念

面向过程思想：

步骤清晰简单，第一步做什么，第二步做什么…
面向过程适合处理一些较为简单的问题

面向对象思想：

分类的思维模式，思考问题首先会思考解决问题需要哪些分类，然后对这些分类进行单独思考。最后，才对某个分类下的细节进行面向过程的思索。
面向对象适合处理复杂的问题，适合处理需要多人协作的问题。

对于描述复杂的事物，为了从宏观上把握、从整体上合理分析，我们需要使用面向对象的思路来分析整个系统。但是，具体到微观操作，仍然需要面向过程的思路去处理。

什么是面向对象

面向对象编程(Object-Oriented Programming，OOP)的本质就是：以类的方式组织代码，以对象的形式（封装）数据

计算机科学领域的一个重要思想：抽象

三大特性：

封装
继承
多态

从认识论角度考虑是先有对象后有类。对象，是具体的事物。类，是对对象的抽象。

从代码运行角度考虑是先有类后有对象。类是对象的模板。

回顾方法及加深

[JavaSE] 03 方法和数组

方法的调用

静态方法

package com.OOP;

public class Student {
    public static void say(){
        System.out.println("学生说悄悄话");
    }
}

package com.OOP;

public class Demo {
    public static void main(String[] args) {
        Student.say();
    }
}

学生说悄悄话

在这里插入图片描述

非静态方法

package com.OOP;

public class Student {
    public void say(){
        System.out.println("学生说悄悄话，吱吱喳喳");
    }
}

package com.OOP;

public class Demo {
    public static void main(String[] args) {
        //实例化这个类
        //对象类型 对象名字=对象值
        Student sutdent=new Student();
        sutdent.say();
    }
}

学生说悄悄话，吱吱喳喳

在这里插入图片描述

当方法a和方法b都是非静态方法时，方法a可以调用方法b

public class Demo {
    public static void main(String[] args) {

    }
    public void a(){
        b();
    }

    public void b(){

    }
}

当方法a和方法b都是静态方法时，方法a也可以调用方法b

public class Demo {
    public static void main(String[] args) {

    }
    public static void a(){
        b();
    }

    public static void b(){

    }
}

当方法a是静态方法，方法b是非静态方法时，方法a无法调用方法b

public class Demo {
    public static void main(String[] args) {

    }
    public static void a(){
        b();
    }

    public void b(){

    }
}

Non-static method 'b()' cannot be referenced from a static context
java: 无法从静态上下文中引用非静态 方法 b()

带static的静态方法是和类一起加载的，当类存在时静态方法就已经存在了。

非静态方法是当类实例化，对象创建以后才存在。

值传递和引用传递

//值传递
public class Demo {
    public static void main(String[] args) {
        int a=1;
        System.out.println(a);
        Demo.change(a);
        System.out.println(a);
    }
    //返回值为空
    public static void change(int a){
        a=10;
    }
}

1
1

//引用传递：传递一个对象，本质还是值传递
public class Demo {
    public static void main(String[] args) {
        Person person=new Person();
        System.out.println(person.name);
        //打印对象的地址
        System.out.println(person);
        Demo.change(person);
        System.out.println(person.name);
    }
    public static void change(Person person){
    	//打印对象的地址
        System.out.println(person);
        person.name="零元购";
    }
}

//定义了一个Person类，有一个属性：name
class Person{
    String name;
}

null
com.OOP.Person@7c30a502
com.OOP.Person@7c30a502
零元购

类与对象的关系

类是一种抽象的数据类型，它是对某一类事物整体的描述/定义，但是并不能代表某一个具体的事物

动物、植物、水果…

Person类、Pet类、Car类等，这些类都是用来描述/定义某一类具体的事物应该具备的特点和行为

对象是抽象概念的具体实例

张三就是人的一个具体实例，苹果就是水果的一个具体实例

能够体现出特点，展现出功能的是具体的实例，而不是一个抽象的概念

创建与初始化对象

使用new关键字来创建对象

使用new关键字创建的时候，除了分配内存空间之外，还会给创建好的对象进行默认的初始化以及对类中构造器的调用。

类中的构造器也称为构造方法，是在进行创建对象的时候必须要调用的。并且构造器有以下两个特点：

必须和类的名字相同
必须没有返回类型，也不能写void

//Student.java
package com.OOP;
//学生类
public class Student {
    //属性
    String name;
    int age;
    //方法
    public void study(){
        System.out.println(this.name+"在学习");
    }
}

//Application.java
package com.OOP;

//一个项目应该只存在一个main方法
public class Application {
    public static void main(String[] args) {
        //类是抽象的，需要实例化
        //类实例化后会返回一个自己的对象 sutdent对象就是一个Student类的具体实例
        Student student=new Student();
        Student student2=new Student();
        student.name="小明";
        student.age=10;
        System.out.println(student.name);
        System.out.println(student.age);
        System.out.println(student2.name);
        System.out.println(student2.age);
    }
}

小明
10
null
0

//Person.java
package com.OOP;

public class Person {
    //一个类即使什么也不写，也会存在一个构造方法
    String name;
    //显式定义构造器
    //1.使用new关键字，本质是在调用构造器
    //2.用来初始化值
    public Person(){
        this.name="华强";
    }

    //有参构造 一旦定义了有参构造，无参构造就必须显式定义
    public Person(String name){
        this.name=name;
    }
}

package com.OOP;

//一个项目应该只存在一个main方法
public class Application {
    public static void main(String[] args) {
        Person person=new Person("郝哥");
        System.out.println(person.name);
    }
}

郝哥

创建对象内存分析

//Pet.java
package com.OOP;

public class Pet {
    public String name;
    public int age;
    public void shout(){
        System.out.println("叫了一声");
    }
}

//Application.java
package com.OOP;

public class Application {
    public static void main(String[] args) {
        Pet dog=new Pet();
        dog.name="神烦狗";
        dog.age=3;
        dog.shout();
        System.out.println(dog.name);
        System.out.println(dog.age);
    }
}

在这里插入图片描述

封装

参考网站
Java封装 | 菜鸟教程

汽车把内部机械构造封装起来，只提供一些方法（例如方向盘，踩刹车等）给司机操作。

我们程序设计要追求“高内聚，低耦合”。高内聚就是类的内部数据操作细节自己完成，不允许外部干涉；低耦合就是仅暴露少量的方法给外部使用。

属性私有，get/set
在这里插入图片描述
我们将属性设置成私有(private)的时候，就不能再通过对象名.属性来访问它了。这时我们提供一些get/set方法来访问和设置私有属性。

//Student.java
package com.OOP;
//学生类
public class Student {
    //属性私有
    private String name;
    private int id;
    private char sex;
    private int age;
    //提供一些可以操作这些属性的方法
    //提供一些public的get/set方法
    public String getName(){
        return this.name;
    }
    public void setName(String name){
        this.name=name;
    }
    public int getAge(){
        return this.age;
    }
    public void setAge(int age){
        if(age<=120 && age>0){
            this.age=age;
        }else{
            System.out.println("非法的数据！");
        }
    }
}

//Application.java
package com.OOP;

public class Application {
    public static void main(String[] args) {
        Student s1=new Student();
        s1.setName("振涛");
        String name=s1.getName();
        System.out.println(name);
        s1.setAge(999);
        s1.setAge(14);
        System.out.println(s1.getAge());
    }
}

振涛
非法的数据！
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封装的意义：

提高程序安全性，保护数据
隐藏代码的实现细节
统一接口，形成规范
提高系统的可维护性

继承

下面的一些内容写的有些粗糙和混乱，建议阅读菜鸟教程获得最佳体验。
Java继承 | 菜鸟教程

继承的本质是对某一批类的抽象，从而实现对现实世界更好的建模。

extends的意思是“扩展”。子类是父类的扩展。

Java中只有单继承，没有多继承！ 一个儿子只能有一个爸爸，但一个爸爸可以有多个儿子。

继承是类和类之间的一种关系。除此之外，类和类之间的关系还有依赖、组合、聚合等。

继承关系的两个类，一个为子类（派生类），一个为父类（基类）。子类继承父类，使用关键字extends来表示。

子类和父类之间，从意义上讲应该具有"is a"的关系。

//Person.java
package com.OOP;

//Person 人
//学生 is 人
//老师 is 人
public class Person {
    public int money=10_0000_0000;
    public void say(){
        System.out.println("说了一句话");
    }
}

//Student.java
package com.OOP;

public class Student extends Person{
}

//Application.java
package com.OOP;

public class Application {
    public static void main(String[] args) {
        Student student=new Student();
        //子类继承了父类，就会拥有父类的全部public方法
        student.say();
        System.out.println(student.money);
        //如果将Person类中的money改为private 子类就不能访问了
    }
}

说了一句话
1000000000

Ctrl+H可以查看类的继承关系

在Java中，所有的类都默认直接或者间接地继承Object类

Super

子类中可以用super访问父类的属性或方法

下面这个例子解释了this和super的作用

//Person.java
package com.OOP;

public class Person {
    protected String name="宋老虎";
    public void print(){
        System.out.println("Person");
    }
}

//Student.java
package com.OOP;

public class Student extends Person{
    private String name="枕套";
    public void test(String name){
        System.out.println(name);
        System.out.println(this.name);
        System.out.println(super.name);
    }
    public void test(){
        this.print();
        super.print();
    }
    public void print(){
        System.out.println("Student");
    }
}

//Application.java
package com.OOP;

public class Application {
    public static void main(String[] args) {
        Student student=new Student();
        student.test("华强");
        student.test();
    }
}

华强
枕套
宋老虎
Student
Person

将Person类中的print()方法改为private时，便无法在Student类中使用super去访问了。

//Person.java
package com.OOP;

public class Person {
    public Person(){
        System.out.println("Person无参构造器执行了");
    }
}

//Student.java
package com.OOP;

public class Student extends Person{
    public Student(){
        //隐藏代码 调用了父类的无参构造器
        System.out.println("Student无参构造器执行了");
    }
}

//Application.java
package com.OOP;

public class Application {
    public static void main(String[] args) {
      Student student=new Student();
    }
}

Person无参构造器执行了
Student无参构造器执行了

将Student.java修改为

package com.OOP;

public class Student extends Person{
    public Student(){
        super();//调用父类的构造器必须要在子类构造器的第一行
        System.out.println("Student无参构造器执行了");
    }
}

结果和上面相同。

super注意点：

super调用父类的构造方法，必须在构造方法的第一个
super只能出现在子类的方法或者构造方法中
super和this不能同时调用构造方法

对比this：

代表的对象不同：this代表本身调用者这个对象 super代表父类对象的应用
前提：this没有继承也可以使用 super只能在继承条件下才可以使用
构造方法：this(); 本类的构造 super();父类的构造

方法重写

参考网站
Java重写与重载 | 菜鸟教程

我们常说子承父业，但父亲做什么，儿子不一定非得做什么。儿子有自己的特性。

例如，父亲类中的work()方法是种地，儿子长大了不想种地，想当程序员。
那么儿子类中就将work()方法重写为敲程序。

重写：需要有继承关系，子类重写父类的方法

方法名必须相同，方法体不同
参数列表必须相同
修饰符：范围可以扩大，但不能缩小 public>protected>default>private
抛出的异常：范围可以被缩小，但不能扩大

为什么需要重写：

子类不一定需要或者不一定满足父类的功能

//B.java
package com.OOP;
//重写都是方法的重写，和属性无关
public class B {
    public static void test(){
        System.out.println("B_test");
    }
}

//A.java
package com.OOP;

public class A extends B{
    public static void test(){
        System.out.println("A_test");
    }
}

//Application.java
package com.OOP;

public class Application {
    public static void main(String[] args) {
        //静态方法：方法的调用只和左边定义的数据类型有关
        A a=new A();
        a.test();
        //父类的引用指向了子类
        B b=new A();
        b.test();
    }
}

A_test
B_test

我们将A类和B类里方法的static去掉

//B.java
package com.OOP;
//重写都是方法的重写，和属性无关
public class B {
    public void test(){
        System.out.println("B_test");
    }
}

package com.OOP;

public class A extends B{
    public void test(){
        System.out.println("A_test");
    }
}

//Application.java
package com.OOP;

public class Application {
    public static void main(String[] args) {
        A a=new A();
        a.test();
//子类重写了父类的方法,执行子类的方法 重写只跟非静态方法有关 重写只能是public 不能是private
        B b=new A(); 
        b.test();
    }
}

A_test
A_test

多态

参考网站
Java多态 | 菜鸟教程

动态编译：类型的最终状态只有在执行时才会被决定，可扩展性强

多态即同一方法可以根据发送对象的不同而采用多种不同的行为方式。

一个对象的实际类型是确定的，但可以指向对象的引用的类型有很多。

多态存在的条件：

有继承关系
子类重写父类方法
父类引用指向子类对象

注意：多态是方法的多态，属性没有多态性

//Person.java
package com.OOP;

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

//Student.java
package com.OOP;

public class Student extends Person{
    public void run(){
        System.out.println("student run()");
    }
    public void eat(){
        System.out.println("student eat()");
    }
}

//Application.java
package com.OOP;

public class Application {
    public static void main(String[] args) {
        //一个对象的实际类型是确定的
        //new Student();
        //new Person();

        //父类的引用指向子类
        //可以指向的引用类型就不确定了

        //Student 能调用的方法都是自己的或者继承父类的
        Student s1=new Student();
        //Person 父类型，可以指向子类，但是不能调用子类独有的方法
        Person s2=new Student();
        Object s3=new Student();
        s1.run();
        s2.run();//子类重写了父类的方法，执行子类的方法
        //s2.eat(); 报错

    }
}

student run()
student run()

多态注意事项：

多态是方法的多态，属性没有多态
父类和子类，有联系
存在的条件：继承关系，方法重写，父类的引用指向子类对象（就需要考虑执行的时候执行谁的方法了）

instanceof和类型转换

instanceof参考博客：
Java基础：instanceof用法详解以及注意事项

System.out.println(X instanceof Y);

能不能编译通过就看X和Y之间有没有父子关系，如果有就编译通过，如果没有就编译报错。

//Person.java
package com.OOP;

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

//Student.java
package com.OOP;

public class Student extends Person{
    public void go(){
        System.out.println("go");
    }
}

//Application.java
package com.OOP;

public class Application {
    public static void main(String[] args) {
        //类型之间的转换 高转低需要强转 低转高不需要强转
        //高              <- 低
        Person object=new Student();
        //object.go(); 报错
        //将object对象转换为Student类型,就可与使用Student类型的方法
        //低               <-          高
        Student student=(Student)object;
        student.go();
        ((Student)object).go();

        //子类转换为父类可能会丢失一些方法
        Student student1=new Student();
        student1.go();
        Person person=student1;
        //person.go();  报错
    }
}

父类引用指向子类的对象
把子类转换为父类，向上转型（可能会丢失一些方法）
把父类转换为子类，向下转型（需要强制类型转换）
方便方法的调用，减少重复的代码

static详解

package com.OOP;

public class Student{
    private static int age;    //静态变量
    private double score;      //非静态变量

    public void run(){
        System.out.println("run");
    }
    public static void go(){
        System.out.println("go");
    }
    public static void main(String[] args) {
        Student s1=new Student();
        //静态属性
        System.out.println(Student.age);
        System.out.println(s1.score);
        System.out.println(s1.age);
        //Student.score 报错

        //静态方法
        //run(); 报错
        go();
        Student.go();
        s1.run();
        s1.go();

        //非静态方法可以调用静态方法的所有东西 静态方法可以调用静态方法，但不能调用非静态方法
    }
}

package com.OOP;

public class Person {
    //匿名代码块
    {
        System.out.println("匿名代码块");
    }
    //静态代码块
    static {
        //类一加载就执行 只执行一次
        System.out.println("静态代码块");
    }
    public Person(){
        System.out.println("构造方法");
    }
    public static void main(String[] args){
        Person person=new Person();
        System.out.println("===================");
        Person person1=new Person();
    }
}

静态代码块
匿名代码块
构造方法
===================
匿名代码块
构造方法

我们可以看到，最先被执行的是静态代码块，随后是匿名代码块，最后是构造方法。

我们还可以看到，静态代码块只执行一次。

package com.OOP;
//静态导入包
import static java.lang.Math.random;
import static java.lang.Math.PI;

public class Demo01 {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(Math.random());
        System.out.println(random());
        System.out.println(PI);
    }
}

0.7070521092414896
0.42959550356160137
3.141592653589793

抽象类

abstract修饰符可以用来修饰方法也可以修饰类，如果修饰方法，那么该方法就是抽象方法；如果修饰类，那么该类就是抽象类。

抽象类里可以写普通方法。

抽象类中可以没有抽象方法，但是有抽象方法的类一定要声明为抽象类。

抽象类不能用new关键字来创建对象，它是用来让子类继承的。

抽象方法，只有方法的声明，没有方法的实现，它是用来让子类实现的。

子类继承抽象类，那么就必须要实现抽象类没有实现的抽象方法，否则该子类也要声明为抽象类。

//Demo01.java
package com.OOP;

//抽象类
public abstract class Demo01 {
    //约束 我们不去实现 有人帮我们实现
    //抽象方法 只有方法名字，没有方法实现
    public abstract void doSomething();
    public void say(){
        System.out.println("say");
    }
}

//Test.java
package com.OOP;

//抽象类的所有抽象方法必须要由子类实现 除非子类仍然是抽象类
public class Test extends Demo01{
    @Override
    public void doSomething() {
        System.out.println("Hello");
    }

    public static void main(String[] args) {
        Test test=new Test();
        test.doSomething();
        test.say();
    }
}

Hello
say

抽象类是有构造方法的
在这里插入图片描述

接口的定义与实现

普通类：只有具体实现

抽象类：具体实现和规范（抽象方法）都有

接口：只有规范！自己无法写方法 约束和实现分离

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…则必须能…”的思想。如果你是超人，则必须能飞；如果你是汽车，则必须能跑；如果你是好人，则必须做好事。

接口的本质是契约，制定好后大家都遵守。

OO的精髓，是对对象的抽象，最能体现这一点的就是接口。我们讨论设计模式只针对具备了抽象能力的语言（比如C++、Java等），就是因为设计模式所研究的实际上就是如何合理地去抽象。

声明类的关键字是class，声明接口的关键字是interface

//UserService.java
package com.OOP;

//定义的关键字 interface 接口都需要有实现类
public interface UserService {
    //接口中的所有定义的方法其实都是抽象的 public abstract
    void add(String name);
    void delete(String name);
    void update(String name);
    void query(String name);
    //接口中定义的所有属性都是常量 public static final 一般我们不去这么做
    int AGE=99;
}

//TimeService.java
package com.OOP;

public interface TimeService {
    void timer();
}

//UserServiceImpl.java
package com.OOP;

//类通过implements实现接口
//实现了接口的类必须要重写接口的方法
//Java不支持多继承 但利用接口可以实现多继承
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() {
    }
}

小结：

约束
定义一些方法，让不同的人实现
接口中的方法都是public abstract
接口中的常量都是public static final
接口不能被实例化接口中没有构造方法
implements 可以实现多个接口
实现接口必须要重写接口中的方法

内部类

内部类就是在一个类的内部再定义一个类，比如，A类中定义了一个B类，那么B类相对A类来说就称为内部类，而A类相对B类来说就是外部类了。

package com.OOP;

public class Outer {
    private int id=10;
    public void out(){
        System.out.println("这是外部类的方法");
    }
    public class Inner{
        public void in(){
            System.out.println("这是内部类的方法");
        }
        //获得外部类的私有属性
        public void getOuterId(){
            System.out.println(id);
        }

        public void getOuterout(){
            out();
        }
    }
}

//Application.java
package com.OOP;

public class Application {
    public static void main(String[] args) {
        Outer outer=new Outer();
        //通过外部类来实例化内部类
        Outer.Inner inner=outer.new Inner();
        inner.in();
        inner.getOuterId();
        inner.getOuterout();
    }
}

静态内部类

package com.OOP;

public class Outer {
    private int id=10;
    public void out(){
        System.out.println("这是外部类的方法");
    }
    public static class Inner{
        public void in(){
            System.out.println("这是内部类的方法");
        }
        //静态内部类不能获得外部类的非静态私有属性
        }
    }
}

局部内部类

package com.OOP;

public class Outer {
    public void method(){
        //局部内部类
        class Inner{
            public void in(){
            }
        }
    }
}

//一个java类中可以有多个class类 但是只能有一个public class
class AA{
    public static void main(String[] args) {

    }
}

package com.OOP;

public class Test{
    public static void main(String[] args) {
        //没有名字初始化类，不用将实例保存到变量中
        new Apple().eat();

        new UserService1(){
            @Override
            public void hello() {
                System.out.println("hello");
            }
        };
    }
}

class Apple{
    public void eat(){
        System.out.println("苹果被吃了");
    }
}

interface UserService1{
    void hello();
}

苹果被吃了