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5.1 概述
- 本章重点针对面向对象的三大特征:继承、封装、多态进行详细的讲解。另外还包括抽象类、接口、内部类等概念。
5.1.1 继承的实现
- [ɪnˈherɪtəns]
- 继承让我们更加容易实现类的扩展。
- extends的意思是“扩展”。子类是父类的扩展。
5.1.2 instanceof 运算符
- instanceof 是二元运算符,左边是对象,右边是类
- 当对象是右面类或子类所创建对象时,返回true;否则,返回false。
5.1.3 继承的使用要点
-
父类也称作超类、基类、派生类等。
-
Java中只有单继承,没有像C++那样的多继承。多继承会引起混乱,使得继承链过于复杂,系统难于维护。
-
Java中类没有多继承,接口有多继承。
-
子类继承父类,可以得到父类的全部属性和方法 (除了父类的构造方法),但不见得可以直接访问(比如,父类私有的属性和方法)。
-
如果定义一个类时,没有调用extends,则它的父类是:java.lang.Object。
5.1.4 方法的重写(override)
- 子类通过重写父类的方法,可以用自身的行为替换父类的行为
- 方法的重写是实现多态的必要条件。
- 重写要点
-
“==”: 方法名、形参列表相同。
-
“≤”:返回值类型和声明异常类型,子类小于等于父类。
-
“≥”: 访问权限,子类大于等于父类。
package cn.amaris.oo2;
public class TestExtends {
public static void main(String[] args) {
Student s1 = new Student();
s1.study();
s1.rest();
Student s2 = new Student("Amaris",172,"CS");
System.out.println(s2 instanceof Student);
}
}
class Person{
String name;
int height;
public void rest() {
System.out.println("resting...");
}
}
class Student extends Person{
String major;
public Student(String name,int height,String major) {
this.name = name;
this.height = height;
this.major = major;
}
public Student() { //空构造器,重载
}
public void rest() { // 方法的重写
System.out.println("Listening...");
}
public void study() {
System.out.println("studying...");
}
}
5.2 Object 类
5.2.1 Object 类基本特性
- Object类是所有Java类的根基类,也就意味着所有的Java对象都拥有Object类的属性和方法。
- 如果在类的声明中未使用extends关键字指明其父类,则默认继承Object类。
5.2.2 toString 方法
- Object类中定义有public String toString()方法,其返回值是 String 类型。
- 根据如上源码得知,默认会返回“类名+@+16进制的hashcode”。在打印输出或者用字符串连接对象时,会自动调用该对象的toString()方法。
- Object的hashCode()默认是返回内存地址的,但是hashCode()可以重写,所以hashCode()不能代表内存地址的不同
- System.identityHashCode(Object)方法可以返回对象的内存地址,不管该对象的类是否重写了hashCode()方法
package cn.amaris.oo2;
public class TestToString {
public static void main(String[] args) {
TestToString t = new TestToString();
System.out.println(t.toString());
System.out.println(t);
}
public String toString() { //重写
return "test toString";
}
}
5.2.3 == 和 equals 方法
- “==”代表比较双方是否相同。如果是基本类型则表示值相等,如果是引用类型则表示地址相等即是同一个对象。
- Object类中定义有:public boolean equals(Object obj)方法,提供定义“对象内容相等”的逻辑。
- Object 的 equals 方法默认就是比较两个对象的hashcode,是同一个对象的引用时返回 true 否则返回 false。
- 重写前
package cn.amaris.oo2;
public class TestEquals {
public static void main(String[] args) {
Object obj;
String str;
User u1 = new User(24,"A","123456");
User u2 = new User(24,"A","123456");
System.out.println(u1 == u2);
System.out.println(u1.equals(u2));
}
}
class User {
int id;
String name;
String pwd;
public User(int id, String name, String pwd) {
super();
this.id = id;
this.name = name;
this.pwd = pwd;
}
}
- 重写后
package cn.amaris.oo2;
public class TestEquals {
public static void main(String[] args) {
Object obj;
String str;
User u1 = new User(24,"A","123456");
User u2 = new User(24,"A","123456");
System.out.println(u1 == u2);
System.out.println(u1.equals(u2));
}
}
class User {
int id;
String name;
String pwd;
public User(int id, String name, String pwd) {
super();
this.id = id;
this.name = name;
this.pwd = pwd;
}
@Override
public int hashCode() {
final int prime = 31;
int result = 1;
result = prime * result + id;
return result;
}
@Override
public boolean equals(Object obj) {
if (this == obj)
return true;
if (obj == null)
return false;
if (getClass() != obj.getClass())
return false;
User other = (User) obj;
if (id != other.id)
return false;
return true;
}
}
5.3 super关键字与继承树追溯
5.3.1 super 关键字
- super是直接父类对象的引用。可以通过super来访问父类中被子类覆盖的方法或属性。
- 使用super调用普通方法,语句没有位置限制,可以在子类中随便调用。
- 若是构造方法的第一行代码没有显式的调用super(…)或者this(…);那么Java默认都会调用super(),含义是调用父类的无参数构造方法。这里的super()可以省略。
public class TestSuper01 {
public static void main(String[] args) {
new ChildClass().f();
}
}
class FatherClass {
public int value;
public void f(){
value = 100;
System.out.println ("FatherClass.value="+value);
}
}
class ChildClass extends FatherClass {
public int value;
public void f() {
super.f(); //调用父类对象的普通方法
value = 200;
System.out.println("ChildClass.value="+value);
System.out.println(value);
System.out.println(super.value); //调用父类对象的成员变量
}
}
5.3.2 继承树追溯
- 属性/方法查找顺序(比如:查找变量h)
-
查找当前类中有没有属性h
-
依次上溯每个父类,查看每个父类中是否有h,直到Object
-
如果没找到,则出现编译错误。
-
上面步骤,只要找到h变量,则这个过程终止。
-
构造方法调用顺序
构造方法第一句总是:super(…)来调用父类对应的构造方法。所以,流程就是:先向上追溯到Object,然后再依次向下执行类的初始化块和构造方法,直到当前子类为止。注:静态初始化块调用顺序,与构造方法调用顺序一样,不再重复。
public class TestSuper02 {
public static void main(String[] args) {
System.out.println("开始创建一个ChildClass对象......");
new ChildClass();
}
}
class FatherClass {
public FatherClass() {
System.out.println("创建FatherClass");
}
}
class ChildClass extends FatherClass {
public ChildClass() {
System.out.println("创建ChildClass");
}
}
5.4 封装
- [kæpsju’leiʃən]
5.4.1 封装的作用和含义
- 封装就是把对象的属性和操作结合为一个独立的整体,并尽可能隐藏对象的内部实现细节。
- 需要让用户知道的才暴露出来,不需要让用户知道的全部隐藏起来,这就是封装。
5.4.2 封装的实现—使用访问控制符
- Java是使用“访问控制符”来控制哪些细节需要封装,哪些细节需要暴露的。
- Java中4种“访问控制符”分别为private、default、protected、public,它们说明了面向对象的封装性,所以我们要利用它们尽可能的让访问权限降到最低,从而提高安全性。
-
private 表示私有,只有自己类能访问
-
default 表示没有修饰符修饰,只有同一个包的类能访问
-
protected 表示可以被同一个包的类以及其他包中的子类访问
-
public 表示可以被该项目的所有包中的所有类访问
package cn.amaris.oo2;
public class Human{
private int age;
public String name;
protected int height;
void sayAge() {
System.out.println(age);
}
}
class Boy extends Human{
void sayHello() {
System.out.println(height); // age,private
}
}
package cn.amaris.oo3;
import cn.amaris.oo2.*;
public class TestEncapsulation2 {
public static void main(String[] args) {
Human h2 = new Human();
h2.name = "Jorge";
Girl b1 = new Girl();
}
}
class Girl extends Human{
void sayHello() {
System.out.println(height); // age,private
}
}
5.4.3 封装的使用细节
- 类的属性的处理
-
一般使用private访问权限。
-
提供相应的get/set方法来访问相关属性,这些方法通常是public修饰的,以提供对属性的赋值与读取操作(注意:boolean变量的get方法是is开头!)。(右键->source->set/get…自动生成)
-
一些只用于本类的辅助性方法可以用private修饰,希望其他类调用的方法用public修饰。(通常 public)
package cn.amaris.oo3;
public class Person {
private int id;
private String name;
private int age;
private boolean man;
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
public String getName(){
return this.name;
}
public void setAge(int age) {
if(age>=0&&age<=130) {
this.age = age;
}else {
System.out.println("Error age!");
}
}
public int getId() {
return id;
}
public void setId(int id) {
this.id = id;
}
public boolean isMan() {
return man;
}
public void setMan(boolean man) {
this.man = man;
}
public int getAge() {
return this.age;
}
}
package cn.amaris.oo2;
import cn.amaris.oo3.*;
public class Human{
public static void main(String[] args) {
Person p1 = new Person();
p1.setName("Amaris");
p1.setAge(20);
System.out.println(p1.getAge());
System.out.println(p1.getName());
}
}
5.5 多态
- [,pɒlɪ’mɔːfɪz(ə)m]
- 多态指的是同一个方法调用,由于对象不同可能会有不同的行为。现实生活中,同一个方法,具体实现会完全不同。
- 多态使得免于繁杂的方法重载
- 多态是方法的多态,不是属性的多态(多态与属性无关)。
- 多态的存在要有3个必要条件:继承,方法重写,父类引用指向子类对象。
- 父类引用指向子类对象后,用该父类引用调用子类重写的方法,此时多态就出现了。
5.6 对象的转型
- 父类引用指向子类对象,我们称这个过程为向上转型,属于自动类型转换。
向上转型时,父类只能调用父类方法或者子类覆写后的方法,而子类中的单独方法则是无法调用的 - 向上转型后的父类引用变量只能调用它编译类型的方法,不能调用它运行时类型的方法。这时,我们就需要进行类型的强制转换,我们称之为向下转型!
5.7 final 关键字
- 修饰变量: 被他修饰的变量不可改变。一旦赋了初值,就不能被重新赋值。
- 修饰方法:该方法不可被子类重写。但是可以被重载!
- 修饰类: 修饰的类不能被继承。比如:Math、String等。
5.8 抽象方法和抽象类
- 抽象方法
使用abstract修饰的方法,没有方法体,只有声明。定义的是一种“规范”,就是告诉子类必须要给抽象方法提供具体的实现。 - 抽象类
包含抽象方法的类就是抽象类。通过abstract方法定义规范,然后要求子类必须定义具体实现。通过抽象类,我们就可以做到严格限制子类的设计,使子类之间更加通用。(只可以new子类,相当于给子类提供模板) - 抽象类的使用要点
-
有抽象方法的类只能定义成抽象类
-
抽象类不能实例化,即不能用new来实例化抽象类。
-
抽象类可以包含属性、方法、构造方法。但是构造方法不能用来new实例,只能用来被子类调用。
-
抽象类只能用来被继承。
-
抽象方法必须被子类实现。
package cn.amaris.proj0501;
abstract public class TestAbstract {
public static void main(String[] args) {
Dog d = new Dog();
d.shout();
}
}
abstract class Animal {
abstract public void shout();
public void run() {
System.out.println("Runing...");
}
}
class Dog extends Animal{
public void shout() {
System.out.println("wang.wang.wang...");
}
}
5.9 接口
- 接口就是比“抽象类”还“抽象”的“抽象类”,可以更加规范的对子类进行约束。全面地专业地实现了:规范和具体实现的分离。
- 抽象类还提供某些具体实现,接口不提供任何实现,接口中所有方法都是抽象方法。接口是完全面向规范的,规定了一批类具有的公共方法规范。
5.9.1 接口的作用
-
从接口的实现者角度看,接口定义了可以向外部提供的服务。
-
从接口的调用者角度看,接口定义了实现者能提供那些服务。
-
**接口是两个模块之间通信的标准,通信的规范。**如果能把你要设计的模块之间的接口定义好,就相当于完成了系统的设计大纲,剩下的就是添砖加瓦的具体实现了。大家在工作以后,做系统时往往就是使用“面向接口”的思想来设计系统。
-
**接口和实现类不是父子关系,是实现规则的关系。**比如:我定义一个接口Runnable,Car实现它就能在地上跑,Train实现它也能在地上跑,飞机实现它也能在地上跑。就是说,如果它是交通工具,就一定能跑,但是一定要实现Runnable接口。
-
** 接口的本质探讨**
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。如果你是天使,则必须能飞。如果你是汽车,则必须能跑。如果你是好人,则必须能干掉坏人;如果你是坏人,则必须欺负好人。
接口的本质是契约,就像我们人间的法律一样。制定好后大家都遵守。
面向对象的精髓,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去抽象。 -
区别
-
普通类:具体实现
-
抽象类:具体实现,规范(抽象方法)
-
接口:规范!
5.9.2 定义和使用接口
- 声明格式
- 定义接口的详细说明
-
访问修饰符:只能是public或默认。
-
接口名:和类名采用相同命名机制。
-
extends:接口可以多继承。(普通类只有单继承)
接口完全支持多继承。和类的继承类似,子接口扩展某个父接口,将会获得父接口中所定义的一切。 -
常量:接口中的属性只能是常量,总是:public static final 修饰。不写也是。
-
方法:接口中的方法只能是:public abstract。 省略的话,也是public abstract。
- 要点
- 子类通过implements来实现接口中的规范。
- 接口不能创建实例,但是可用于声明引用变量类型。
- 一个类实现了接口,必须实现接口中所有的方法,并且这些方法只能是public的。
- JDK1.7之前,接口中只能包含静态常量、抽象方法,不能有普通属性、构造方法、普通方法。
- JDK1.8后,接口中包含普通的静态方法。
package cn.amaris.proj0501;
public interface MyInterface {
int MAX_AGE = 130;
void test01();
public static void main(String[] args) {
SubInterface s = new SubInterface();
s.test01();
}
}
class SubInterface implements MyInterface{
public void test01() {
System.out.println("test SubInterface!");
}
}
package cn.amaris.proj0501;
public class TestMyinterface {
public static void main(String[] args) {
Angel a = new Angel();
a.fly();
a.helpOther();
}
}
interface Volant{
int FLY_HEIGHT = 1000;
void fly();
}
interface Honest{
void helpOther();
}
class Angel implements Volant,Honest{
@Override
public void helpOther() {
System.out.println("Helping...");
}
@Override
public void fly() {
System.out.println("Flying...");
}
}
5.9.3 面向接口编程
-
面向接口编程是面向对象编程的一部分。
-
软件设计中最难处理的就是需求的复杂变化,需求的变化更多的体现在具体实现上。
-
通过面向接口编程,而不是面向实现类编程,可以大大降低程序模块间的耦合性,提高整个系统的可扩展性和和可维护性。
-
面向接口编程的概念比接口本身的概念要大得多。设计阶段相对比较困难,在你没有写实现时就要想好接口,接口一变就乱套了,所以设计要比实现难!
5.10 内部类
5.10.1 内部类的概念
- 一般情况,我们把类定义成独立的单元。有些情况下,我们把一个类放在另一个类的内部定义,称为内部类(innerclasses)。
- 内部类可以使用public、default、protected 、private以及static修饰。而外部顶级类(我们以前接触的类)只能使用public和default修饰。
- 内部类只是一个编译时概念,一旦我们编译成功,就会成为完全不同的两个类。对于一个名为Outer的外部类和其内部定义的名为Inner的内部类。编译完成后会出现Outer.class和Outer$Inner.class两个类的字节码文件。所以内部类是相对独立的一种存在,其成员变量/方法名可以和外部类的相同。
- 内部类的作用
-
内部类提供了更好的封装。只能让外部类直接访问,不允许同一个包中的其他类直接访问。
-
内部类可以直接访问外部类的私有属性,内部类被当成其外部类的成员。 但外部类不能访问内部类的内部属性。
-
接口只是解决了多重继承的部分问题,而内部类使得多重继承的解决方案变得更加完整。
- 内部类的使用场合
- 由于内部类提供了更好的封装特性,并且可以很方便的访问外部类的属性。所以,在只为外部类提供服务的情况下可以优先考虑使用内部类。
- 使用内部类间接实现多继承:每个内部类都能独立地继承一个类或者实现某些接口,所以无论外部类是否已经继承了某个类或者实现了某些接口,对于内部类没有任何影响。
5.10.2 内部类的分类
- 在Java中内部类主要分为成员内部类(非静态内部类、静态内部类)、匿名内部类、局部内部类。
- 非静态内部类
外部类里使用非静态内部类和平时使用其他类没什么不同
-
非静态内部类必须寄存在一个外部类对象里。因此,如果有一个非静态内部类对象那么一定存在对应的外部类对象。非静态内部类对象单独属于外部类的某个对象。
-
非静态内部类可以直接访问外部类的成员,但是外部类不能直接访问非静态内部类成员。
-
非静态内部类不能有静态方法、静态属性和静态初始化块。
-
外部类的静态方法、静态代码块不能访问非静态内部类,包括不能使用非静态内部类定义变量、创建实例。
-
成员变量访问要点:
a. 内部类里方法的局部变量:变量名。 b. 内部类属性:this.变量名。 c. 外部类属性:外部类名.this.变量名。
package cn.amaris.proj0501;
public class TestInnerClass {
public static void main(String[] args) {
//创建内部类对象
Outer.Inner inner = new Outer().new Inner();
inner.show();
}
}
class Outer{
private int age = 10;
public void testOuter() {
System.out.println("test outer...");
}
class Inner{
int age = 20;
public void show() {
int age = 30;
System.out.println("外部类的成员变量 age: "+Outer.this.age);
System.out.println("内部类的成员变量 age: "+this.age);
System.out.println("局部变量 age: "+age);
}
}
}
- 静态内部类
-
定义方式:
-
使用要点:
a. 当一个静态内部类对象存在,并不一定存在对应的外部类对象。 因此,静态内部类的实例方法不能直接访问外部类的实例方法。 b. 静态内部类看做外部类的一个静态成员。 因此,外部类的方法 中可以通过:“静态内部类.名字”的方式访问静态内部类的静态成 员,通过 new 静态内部类()访问静态内部类的实例。
package cn.amaris.proj0501;
public class TestStaticInner {
public static void main(String[] args) {
Outer2.Inner2 inner = new Outer2.Inner2();
inner.test2();
}
}
class Outer2{
static class Inner2{
public void test2() {
System.out.println("test static inner2...");
}
}
}
- 匿名内部类
适合那种只需要使用一次的类。比如:键盘监听操作等等。(桌面编程会用)
- 匿名内部类没有访问修饰符。
- 匿名内部类没有构造方法。因为它连名字都没有那又何来构造方法呢。
package cn.amaris.proj0501;
public class TestAnonymousInnerClass {
public static void test01(C1 c) {
c.testc1();
}
public static void main(String[] args) {
TestAnonymousInnerClass.test01(new C1() {
@Override
public void testc1() {
System.out.println("test anonymousInnerClass...");
}
});
}
}
interface C1{
void testc1();
}
- 局部内部类
还有一种内部类,它是定义在方法内部的,作用域只限于本方法,称为局部内部类。
局部内部类的的使用主要是用来解决比较复杂的问题,想创建一个类来辅助我们的解决方案,到那时又不希望这个类是公共可用的,所以就产生了局部内部类。局部内部类和成员内部类一样被编译,只是它的作用域发生了改变,它只能在该方法中被使用,出了该方法就会失效。
局部内部类在实际开发中应用很少。
5.11 String 类
5.11.1 String 基础
- String类又称作不可变字符序列。
- String位于java.lang包中,Java程序默认导入java.lang包下的所有类。
- Java字符串就是Unicode字符序列,例如字符串“Java”就是4个Unicode字符’J’、’a’、’v’、’a’组成的。
- Java没有内置的字符串类型,而是在标准Java类库中提供了一个预定义的类String,每个用双引号括起来的字符串都是String类的一个实例。
- n-符号**"+"**把两个字符串按给定的顺序连接在一起,并且是完全按照给定的形式。
- n-当"+"运算符两侧的操作数中只要有一个是字符串(String)类型,系统会自动将另一个操作数转换为字符串然后再进行连接。
5.11.2 String类和常量池
-
全局字符串常量池(String Pool)
全局字符串常量池中存放的内容是在类加载完成后存到String Pool中的,在每个VM中只有一份,存放的是字符串常量的引用值(在堆中生成字符串对象实例)。
字符串比较用equals -
class文件常量池(Class Constant Pool)
class常量池是在编译的时候每个class都有的,在编译阶段,存放的是常量(文本字符串、final常量等)和符号引用。
-
运行时常量池(Runtime Constant Pool)
运行时常量池是在类加载完成之后,将每个class常量池中的符号引用值转存到运行时常量池中,也就是说,每个class都有一个运行时常量池,类在解析之后,将符号引用替换成直接引用,与全局常量池中的引用值保持一致。
5.11.3 String类常用的方法
Java SE Development Kit 8 Documentation
提取码:h100
5.12 总结
- 高级语言可分为:面向过程和面向对象两大类
-
面向过程与面向对象都是解决问题的思维方式,都是代码组织的方式。
-
解决简单问题可以使用面向过程。
-
解决复杂问题:宏观上使用面向对象把握,微观处理上仍然是面向过程。
-
对象和类的关系是特殊到一般,具体到抽象的关系。
-
栈内存
-
每个线程私有,不能实现线程间的共享!
-
局部变量放置于栈中。
-
栈是由系统自动分配,速度快!栈是一个连续的内存空间!
- 堆内存
-
放置new出来的对象!
-
堆是一个不连续的内存空间,分配灵活,速度慢!
- 方法区
-
被所有线程共享!
-
用来存放程序中永远是不变或唯一的内容(类代码信息、静态变量、字符串常量)。
-
属性用于定义该类或该类对象包含的数据或者说静态属性。属性作用范围是整个类体。Java使用默认的值对其初始化。
-
方法则用于定义该类或该类实例的行为特征和功能实现。方法是类和对象行为特征的抽象。
-
构造器又叫做构造方法(constructor),用于构造该类的实例。Java通过new关键字来调用构造方法,从而返回该类的实例,是一种特殊的方法。
-
垃圾回收机制
-
程序员无权调用垃圾回收器。
-
程序员可以通过System.gc()通知垃圾回收器(Garbage Collection,简称GC)运行,但是Java规范并不能保证立刻运行。
-
finalize方法,是Java提供给程序员用来释放对象或资源的方法,但是尽量少用。
-
方法的重载是指一个类中可以定义有相同的名字,但参数不同的多个方法。 调用时,会根据不同的参数表选择对应的方法。
-
this关键字的作用
-
让类中的一个方法,访问该类的另一个方法或属性。
-
使用this关键字调用重载构造方法,可以避免相同的初始化代码,只能在构造方法中用,并且必须位于构造方法的第一句。
- static关键字
-
在类中,用static声明的成员变量为静态成员变量,也称为类变量。
-
用static声明的方法为静态方法。
-
可以通过对象引用或类名(不需要实例化)访问静态成员。
- package的作用
-
可以解决类之间的重名问题。
-
便于管理类:合适的类位于合适的包!
-
impport的作用
通过import可以导入其他包下面的类,从而可以在本类中直接通过类名来调用。 -
super关键字的作用
super是直接父类对象的引用。可以通过super来访问父类中被子类覆盖的方法或属性。 -
面向对象的三大特征:继承、封装、多态。
-
Object类是所有Java类的根基类。
-
访问权限控制符:范围由小到大分别是private、default、protected、public。
-
引用变量名 instanceof 类名 来判断该引用类型变量所“指向”的对象是否属于该类或该类的子类。
-
final关键字可以修饰变量、修饰方法、修饰类。
-
抽象类是一种模版模式。抽象类为所有子类提供了一个通用模版,子类可以在这个模版基础上进行扩展,使用abstract修饰。
-
使用abstract修饰的方法为抽象方法必须被子类实现,除非子类也是抽象类。
-
使用interface声明接口
-
从接口的实现者角度看,接口定义了可以向外部提供的服务。
-
从接口的调用者角度看,接口定义了实现者能提供哪些服务。
-
内部类分为成员内部类、匿名内部类和局部内部类。
-
String位于java.lang包中,Java程序默认导入java.lang包。
-
字符串的比较"=="与equals()方法的区别。