面对对象编程

于 2021-05-17 22:04:42 发布
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分类专栏： 基础知识 文章标签： java 面向对象编程
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版权

面对对象编程

（Java的核心思想就是OOP）

初识面对对象

面向过程&面向对象

属性+方法=类

  • 面对过程思想

    • 步骤清晰简单，线性思维，一步跟一步

    • 面对过程适合处理一些较为简单的问题

  • 面对对象思想

    • 物以类聚，分类的思维模式，思考问题首先会解决问题需要哪些分类，然后对这些分类警醒单独思考。最后，才对某个分类下的细节进行面向过程的思索

    • 面对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，我们需要使用面对对象的思路来分析整个系统。但是，具体到微观操作，仍需要面对过程的思路去处理

什么是面对对象

  • 面对对象编程（Object-Oriented Programming,OOP)

  • 面对对象编程的本质就是：以类的方式组织代码，以对象的组织（封装）数据

  • 抽象

  • 三大特征：

    • 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，是抽象的，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

  • 类是一种抽象的数据类型，它是对某一事物整体描述/定义，但并不能代表某一个具体的事物

  • 对象是抽象概念的具体实例

方法回顾和加深

  • 方法的定义

    • 修饰符

    • 返回类型

    • break：跳出switch ，结束循环 和 return 的区别

    • 方法名

    • 参数列表：（参数类型，参数名）

    • 异常抛出

  • 方法的调用

    • 静态方法：可以直接调用

    • 非静态方法：需要先实例化（创建对象）

    • public class Demo01 {
    public static void main(String[] args) {
        //注意：实际参数和形式参数的类型需要对应！
        //add方法是静态方法，可以直接通过类名.方法调用
        int add = Demo01.add(1,3);
        System.out.println(add);
        //调用非静态方法时需要new
        new Demo01().dda(2,4);
    }
    public static int add(int a,int b){
        return a+b;
    }
    //dda方法是非静态方法，不能直接调用，需要先实例化
    public int dda(int a, int b){
        return a-b;
    }
}

    •  

    • 形参和实参

    • 值传递和引用传递

    • this关键字

 

类与对象

  • 类是一个模板：抽象，对象是一个具体的实例

  • 方法：定义，调用

  • 对应的引用

    • 引用类型：对象是通过引用来操作的，栈--->堆（地址），对象存在堆里面

    • 基本类型（8）

  • 属性：字段field成员变量

    • 默认初始化

      • 数字：0 0.0

      • char： u0000

      • boolean ：false

      • 引用： null

    • 属性的定义：修饰符 属性类型 属性名 = 属性值

  • 对象的创建和使用

    • 必须使用new关键词创建对象，构造器 Person xiaoming = new Person（）；

    • 对象的属性 xiaoming.name;

    • 对象的方法 xiaoming.sleep();

  • 类;

    • 静态的属性 属性

    • 动态的行为 方法

对象的创建分析

  • 使用new关键字创建对象

  • 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。并且构造器有以下俩个特点

    • 必须和类的名字相同

    • 必须没有返回类型，也不能写void

构造器

构造函数（构造器、构造函数）：构造函数是一种特殊的函数。其主要功能是用来在创建对象时初始化对象， 即为对象成员变量赋初始值，总与new运算符一起使用在创建对象的语句中。 A.方法名与类名相同； B.没有返回类型（例如return、void等）； C.不能被static、final、native、abstract和synchronized修饰，不能被子类继承。 D.父类的构造方法不能被子类调用，可以通过super语句调用父类的构造方法。 E.构造方法可以重载，以参数的个数，类型，顺序，分为空参构造方法和有参构造方法。

  • 构造器必须掌握

  • public class Person {
​
    //一个类就算什么都不写，它也会存在一个方法
    //显示的定义构造器
​
    String name;
​
    //实例化初始值
    //1.使用new关键字，必须要有构造器
    //2.用来初始化值
​
    public Person(){
        this.name = "xiaoming";
    }
​
    //this.name指代上面类的String name，=后面的那么指代输入的参数name
    //有参构造：一旦定义了有参构造，无参构造就必须显示定义
​
    public Person(String name){
        this.name = name;
    }
​
    //alt + insert快捷生成构造器（Constructor可以选择构建有参还是无参）
​
}
  • public class Application {
    public static void main(String[] args) {
        
        //new 实例化一个对象
        Person person = new Person("xiaoming");
        System.out.println(person.name);
    }
    
    构造器：
        1.和类名相同
        2.没有返回值
    作用;
        1.new 本质在调用构造方法
        2.初始化对象的值
    注意：
        1.定义有参构造之后，如果想使用无参构造，显示定义一个无参的构造
}
​

  • 构造器结构

  •  

面对对象三大特征

封装

  • 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：仅暴露少量的方法给外部使用

  • 封装（数据的隐藏）

    • 通常，应禁止直接访问一个对象中数据的实际表示，而应该通过操作接口来访问，这称为信息隐藏

  • 属性私有，get/set

  • ​
public class Student01 {
​
    //类，private：私有
​
    private String name;
    //姓名
​
    private int age;
    //年龄
​
    private char sex;
    //性别
​
    //提供一些可以操作这种属性的方法
    //提纲一些public的get，set方法
​
​
​
    public String getName(){
        return this.name;
    }
    //get 获得这个数据
​
    public void setName(String name){
        this.name = name;
    }
    //set 给这个数据设定值
​
    //alt + insert选择getter和setter可以自动创建
​
    public int getAge() {
        return age;
    }
​
    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }
​
    public char getSex() {
        return sex;
    }
​
    public void setSex(char sex) {
        this.sex = sex;
    }
}
public class Application {
    public static void main(String[] args) {
        Student01 s1 = new Student01();
​
        s1.setName("xiaoming");
        System.out.println(s1.getName());
    }
}
​

继承

  • 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只有单继承，没有多继承

  • 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

  • object类

 

  • ​
//在Java中，所有的类，都默认直接或者间接继承object
//子类继承了父类，就会拥有父类的全部方法
​
public class Person {
​
    //public（若要子类继承父类的东西，一般用public作为修饰符）
    //protected
    //default（默认的）
    //private
​
    private int money = 10_000;
    //子类不能直接继承，但是可以通过get/set获得
​
    public void say(){
        System.out.println("talk");
    }
​
    public int getMoney() {
        return money;
    }
​
    public void setMoney(int money) {
        this.money = money;
    }
}
​
public class Student extends Person {
}
​
​
public class Application {
    public static void main(String[] args) {
        Student student = new Student();
        student.say();
        System.out.println(student.getMoney());;
    }
}
​
​

  • super

    • 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必须只能和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

    • VS this

      • 代表的对象不同：

        • this：本身调用者这个对象

        • super：代表父类对象的引用

      • 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（重点）

    • 需要有继承关系，子类重写父类的方法

      • 方法名必须相同

      • 参数列表列表必须相同

      • 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，不能被扩大: ClassNotFoundExceptiong -->Expecetion(大)

    • 子类的方法和父类必须要一致，方法体不同

    • 为什么要方法重写：

      • 父类的功能：子类不一定需要，或者不一定满足

      • Alt + Insert ： override

    //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()");
    }
}
public class A extends B {
​
    @Override
    public void test() {
        System.out.println("A =>test()");
    }
}
public class Application {
​
    //静态方法和非静态方法的区别很大
    //静态方法：方法的调用只和左边，定义的数据类型有关
​
    public static void main(String[] args) {
​
        A a =new A();
        a.test();
        // 父类的引用指向了子类
        B b = new A();
        //子类重写了父类的方法
        b.test();
        //非静态方法输出结果:
        //      A =>test()
        //      A =>test()
        
         //静态方法输出结果:
        //      A =>test()
        //      B =>test()
​
//        b是A new出来的对象，因此调用了A的方法
//        因为静态方法是类的方法，而非静态是对象的方法
//        有static的时，b调用了B类的方法，因为b是用B类定义的
//        没有static时，b调用的是对象的方法，而b是用A类new的
    }
}

     

     

     

多态

实现动态编译

  • 即同一方法可以根据发送对象的不同采用多种不同的行为方法

  • 一个对象的实际类型是可以确定的，但可以指定对象的引用的类型有很多

 

  • 多态存在的条件

    • 有继承关系

    • 子列重写父类的方法

    • 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

  • public class Student extends Person {
​
    @Override
    public void run() {
        System.out.println("son");
    }
}
public class Person {
    public void run(){
        System.out.println("run");
    }
​
}
​
/*
多态注意事项：
1.多态是方法的多态，属性没有多态
2.父类和子类，有联系  类型转换异常！ ClassCastExpection！
3.多态存在的条件：继承关系，方法需要重写，附列的引用指向子类对象！father f1 = new Son()
​
​
不能被重写的方法
    1.有static修饰的方法，属于类，不属于实例
    2.final 常量
    3.private犯法
 */
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();
​
        //可以指向的引用类型就不确定了:父类的引用指向子类
​
        //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();
​
        //对象能执行哪些方法，主要看对象左边的类型，和右边的关系不大
        s1.run();
        s2.run();//子类重写了父类的方法，执行子类的方法
    }
}

  • instanceof （ 类型转换）引用类型

  • instanceof 严格来说是Java中的一个双目运算符，用来测试一个对象是否为一个类的实例，用法为：

    boolean` `result = obj ``instanceof` `Class

    　　其中 obj 为一个对象，Class 表示一个类或者一个接口，当 obj 为 Class 的对象，或者是其直接或间接子类，或者是其接口的实现类，结果result 都返回 true，否则返回false。

    　　注意：编译器会检查 obj 是否能转换成右边的class类型，如果不能转换则直接报错，如果不能确定类型，则通过编译，具体看运行时定。

     

    public class Person {
    public void run(){
        System.out.println("run");
    }
​
}
​
public class Student extends Person {
​
    public void go(){
        System.out.println("go");
    }
}public class Teacher extends Person {
​
}
public class Application {
    public static void main(String[] args) {
​
        //类型之间的转化：基本类型转换
​
        //高                     低
        Person obj = new Student();
​
        //student将这个对象转换为Student类型，我们就可以使用Student类型的方法了
​
        ((Student) obj).go();
​
        //子类转换为父类，可能失去之间的本来的一些方法
        Student student = new Student();
        student.go();;
        Person person = student;
​
​
        /*
        1.父类引用指向子类的对象
        2.把子类转换为父类，向上转型
        3.把父类转换为子类，向下转型，强制转换，有可能丢失方法
​
        Father f1 = new Son();   // 这就叫 upcasting （向上转型)
         现在 f1 引用指向一个Son对象
        Son s1 = (Son)f1;   // 这就叫 downcasting (向下转型)
         现在f1 还是指向 Son对象
         */
    }
}
//    //        Object > String
        Object > Person > Teacher
        Object > Person > Student
//    Object object = new Student();
//
//        System.out.println(object instanceof Student);//ture
//                System.out.println(object instanceof Person);//ture
//                System.out.println(object instanceof Object);//ture
//                System.out.println(object instanceof Teacher);//false
//                System.out.println(object instanceof String);//false
//                System.out.println("==============================");
//                Person person = new Person();
//                System.out.println(person instanceof Student);//ture
//                System.out.println(person instanceof Person);//ture
//                System.out.println(person instanceof Object);//ture
//                System.out.println(person instanceof Teacher);//false
//                // System.out.println(person instanceof String);//编译报错
//                System.out.println("==============================");
//                Student student = new Student();
//                System.out.println(student instanceof Student);//ture
//                System.out.println(student instanceof Person);//ture
//                System.out.println(student instanceof Object);//ture
System.out.println(student instanceof Teacher);//编译报错
System.out.println(student instanceof String);//编译报错
​

     

     

    转型

  • 基础知识：Java中的继承机制使得一个类可以继承另一个类，继承的类称为子类，被继承的类称为父类。在一个子类被创建的时候，首先会在内存中创建一个父类对象，然后在父类对象外部放上子类独有的属性，两者合起来形成一个子类的对象，所以子类可以继承父类中所有的属性和方法，包括private修饰的属性和方法，但是子类只是拥有父类private修饰的属性和方法，却不能直接使用它，也就是无法直接访问到它（子类可以通过调用父类的public声明的get方法来获取父类的private属性，但无法访问父类的private方法）。同时子类可以对继承的方法进行重写（@Override），并且新建自己独有的方法。

    1.向上转型：

    假设有一个Fruit类，Fruit类中有一个show（）方法，代码如下：

    class Fruit{
    public void show() {
        System.out.println("this is a fruit");
    }
}

     

    有一个Apple类继承自Fruit类，该类有自己的方法test（），并且重写了父类的show（）方法，代码如下：

    class Apple extends Fruit{
    @Override
    public void show() {
    System.out.println("this is a apple");
    }
    public void test() {
    System.out.println("i am a apple");
    }
}

     

    实例化Apple类，并新建一个Fruit类的引用变量引用该实例，调用实例的show（）方法：

    Fruit fruit = new Apple();
fruit.show();

    结果为：

     

    调用实例的test（）方法：

    fruit.test();

    结果报错：

     

    分析：这里用到了向上转型，换言之，就是用父类的引用变量去引用子类的实例，这是允许的。当向上转型之后，父类引用变量可以访问子类中属于父类的属性和方法，但是不能访问子类独有的属性和方法。例子中由于子类重写了父类的show（）方法，所以调用的show（）方法是子类的show（）方法，输出结果为：“this is a apple”,而调用子类的test（）方法则会报错。

    2.向下转型

    并不是所有的对象都可以向下转型，只有当这个对象原本就是子类对象通过向上转型得到的时候才能够成功转型。

    实例化Apple类，并新建一个Fruit类的引用变量“fruit”引用该实例，然后新建一个Apple类的引用变量，引用向下转型的“fruit”变量，代码如下：

    Fruit fruit = new Apple();
Apple apple = (Apple) fruit;

    上述代码是允许的，因为fruit引用的对象原本就是Apple对象向上转型得到的，在对fruit向下转型后得到的还是Apple类的对象，能够被Apple类的引用变量引用。

    假设有一个Orange类继承自Fruit类，代码如下：

    class Orange extends Fruit{
    @Override
    public void show() {
    System.out.println("this is a Orange");
    }
    public void test() {
    System.out.println("i am a Orange");
    }
}

    实例化Apple类，并新建一个Fruit类的引用变量“fruit”引用该实例，然后新建一个Orange类的引用变量，引用向下转型的“fruit”变量，代码如下：

    Fruit fruit = new Apple();
Orange orange = (Orange) fruit;

    上述代码虽然能够编译成功，但是在运行的时候会报错，因为fruit对象是由Apple对象向上转型得到的，只能够向下转型成Apple对象，不能够向下转型成Orange对象。

    3.转型的好处

    通过向上向下转型肯定是有好处的，比如可以减少编程代码。

    假设在主类中定义了一个run（）方法，该方法传入一个Fruit参数，并调用了Fruit对象的show（）方法，代码如下：

    public static void run(Fruit fruit) {
    fruit.show();
   }

    在main（）方法中的代码如下：

    public static void main(String[] args) {
    run(new Fruit());
    run(new Apple());
    run(new Orange());
    }

    上述代码中，调用run（）方法时的参数不仅是Fruit对象，也可以是Apple对象和Orange对象，当传入的是Apple对象和Orange对象时，就会向上转型成Fruit对象，但是调用的show（）方法还是Apple对象和Orange对象的show（）方法。这样就不需要在主类中同时重载三个run（）方法，减少了代码量。

 

static

静态变量对于类，所有对象（实例）所共享，当直接使用类去调用得到说明这个变量是静态变量

public class Student {
​
    private  static int age;//静态的变量  多线程
    private double score;//非静态的变量
​
    public void run(){
​
    }
​
    public static void go(){
​
    }
​
    public static void main(String[] args) {
        Student s1 = new Student();
        new Student().run();//无法直接调用静态方法，需要先创建对象
        System.out.println(Student.age);
        System.out.println(s1.score);
        System.out.println(s1.age);//静态变量最后用类名访问，用于辨识
    }
}
public class Person {
​
    //代码执行顺序；静态代码块>匿名代码块>构造方法
​
    {//赋初始值
        System.out.println("匿名代码块");
    }
​
    static {//只执行一次，在person实例化前就已经执行了，是在类加载的同时就产生的
        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();
    }
}
​
​
import static java.lang.Math.random;
public class test{
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(Math.random());
    }
​
}

 

抽象类和接口

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，不能使用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

 

 

  • 抽象类：使用了关键词abstract声明的类叫作“抽象类”。如果一个类里包含了一个或多个抽象方法，类就必须指定成abstract（抽象）。“抽象方法”,属于一种不完整的方法，只含有一个声明，没有方法主体。 注： 抽象类中不一定有抽象方法，抽象方法一定存在于抽象类中。 继承抽象类的可以是普通类，但必须重写抽象类中的所有抽象方法，也可以是抽象类，无需重写抽象类中的所有抽象方法。

  • 补充;

  • 在抽象类中可以有构造方法，只是不能直接创建抽象类的实例对象，但实例化子类的时候，就会初始化父类，不管父类是不是抽象类都会调用父类的构造方法，初始化一个类，先初始化父类。

 

  • 抽象类存在的意义：

  • 1.因为抽象类不能实例化对象，所以必须要有子类来实现它之后才能使用。这样就可以把一些具有相同属性和方法的组件进行抽象，这样更有利于代码和程序的维护。比如本科和研究生可以抽象成学生，他们有相同的属性和方法。这样当你对其中某个类进行修改时会受到父类的限制，这样就会提醒开发人员有些东西不能进行随意修改，这样可以对比较重要的东西进行统一的限制，也算是一种保护，对维护会有很大的帮助。

  • 2.当又有一个具有相似的组件产生时，只需要实现该抽象类就可以获得该抽象类的那些属性和方法。 比如学校又新产生了专科生这类学生，那么专科生直接继承学生，然后对自己特有的属性和方法进行补充即可。这样对于代码的重用也是很好的体现。

 

接口

  • 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，约束和实现的分离：面对接口编程

 

  • 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

  • 接口的本质是契约，就像现实中的法律一样，制定好后大家都遵守

  • OP的精髓。是对对象的抽象，最能体现这一点的就是接口，为什么我们讨论设计模式都只针对具备了抽象能力的语言（比如C++，Java，c#等），就是因为设计模式所研究的，实际上就是如何合理的抽象化

声明类的关键字是class声明接口的关键字是interface

//interface 定义的关键字，接口都需要实现类
public interface UserService {
​
    //在接口中定义的常量，默认前缀为public static final，一般不使用
    public static final int age = 88;
​
    //接口中的所有定义其实都是抽象的public,默认public abstract
​
    public abstract void add(String name);
    void delete(String name);
    void update(String name);
    void quary(String name);
​
}
public interface TimeService {
    void timer();
}
//类 可以实现接口 implements 接口
    //实现了接口的类，必须要实现接口中的方法
​
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 quary(String name) {
​
    }
​
    @Override
    public void timer() {
​
    }
}
​

 

内部类(了解)

  • 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类相对于B类来说就是外部类了

 

  • 成员内部类

  • public class Outer {
​
    private int id;
    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 getID(){
            System.out.println(id);
        }
​
    }
}
public class Application {
    public static void main(String[] args) {
​
        Outer outer = new Outer();
        //通过这个外部类来实例化内部类
​
        Outer.Inner inner = outer.new Inner();
        inner.in();
​
    }
}
​

  •  

  • 静态内部类

  •  

    id输出报错原因：static类（静态代码块）最先执行，第9行的代码在此之后，还未运行

    解决方法：把id变成静态变量等

  • 局部内部类

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

  •  

  • 匿名内部类

  • public class test {
    public static void main(String[] args) {
        Apple apple = new Apple();
​
        //没有名字初始化类，不用把实例保存到变量中
        new Apple().eat();//匿名内部类
​
        UserService userService = new UserService(){
​
            @Override
            public void hello() {
​
            }
        };
    }
​
}
class Apple{
    public void eat(){
        System.out.println("1");
    }
}
​
interface UserService{
    void hello();
}

 

 

OPP实践

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