学习日志_04 面向对象

1.面向对象

1.1.概述

面向对象：面向对象是软件开发方法，一种编程范式，面向对象的概念和应用已超越程序设计和软件开发，扩展到如数据库系统、交互式界面、应用结构、应用平台、分布式系统、网络管理结构、CAD技术、人工智能等领域。面向对象是一种对现实世界理解和抽象的方法，是计算机编程技术发展到一定阶段的产物。

面向对象是相对于面向过程来说的，面向对象方法，把相关的数据和方法组织为一个整体来看待，从更高的层次来进行系统的建模，更贴近事物的自然运行模式。

Java特性：跨平台，多线程，自动垃圾回收，面向对象

面向对象特性：封装，继承，多态，抽象。

1.2.面向对象和面向过程

面向对象侧重分模块

在编程思想方面是以对象为核心，将问题分解成不同对象，每个对象都有其属性和行为，通过对象之间的交互来解决问题

在数据处理与控制方式上，面向对象的数据与操作封装成一个对象，其他对象不能直接修改其数据，只能通过对象的set或者get函数来操作。控制程序的方式是通过”事件驱动“来激活和运行程序。

在模块化与复用上，面向对象通过类和继承来实现模块化，提高了代码的可重用性和可维护性。

封装、继承和多态都是面向对象特有的特性。

在软件开发的视角

面向对象更注重于问题的整体解决方案和对象的交互，适合于大型、复杂的系统开发。

面向过程侧重分步骤

在编程思想方面以过程为核心，强调问题分解成一系列的步骤或者函数，然后按照顺序调用这些函数来解决问题。

在数据处理与控制方式上，面向过程的数据与代码是分离的，数据通过函数或者过程来处理，处理完毕后显示结果。控制程序的方式是按照设计调用或者返回程序。

在模块化与复用上，面向过程在模块化实现上使用子程序或者过程，便于开发和维护，但可重用性差，数据安全性差。

在软件开发的视角，面向过程更注重于过程的实现和流程的清晰性，适合于小型项目或者简单的任务。

1.3.构造方法

构造方法：用于创建对象并对数据初始化。

语法：权限修饰符类名 (参数列表){方法体}

构造方法的方法名必须和类名一致，构造方法没有返回值，连void都没有

如果没有编写构造方法，则默认有一个公共的无参构造方法

如果我们编写了任意构造方法，不论是否是有参构造方法，都不会在有默认的无参构造了

所以一般我们编写有参构造的时候，会再写一个无参构造

1.4.类和对象

类：把具有相同”特征“的事务进行分类，代码中：根据具体事务或者需求进行特征的抽象，进行描述汇总，是我们描述客观事物的一个标准，一个模板

对象：对象是一个类中具体的个体，比如有一个学生类，里面记录着成员变量姓名 name ，年龄age等，还有他的构造方法，我们通过构造函数生成一个对象（张三，18），生成的数据就是对象。

类只是属性的封装描述，对象是对属性进行赋值存储。

根据不同的特征/属性划分成不同的类，根据不同的属性值，划分不同的对象

同类的多个对象，一定具有相同的特征

1.5.对象使用

对于属性没有private权限修饰符的数据，我们可以直接用对象.属性直接修改其数据。但是大部分应该将属性private私密起来，通过set，get方法获取和修改其中的属性。

1.6.Bean

JavaBean是一个实体类，类必须是具体的，公共的，并且具有无参构造器。JavaBean中的属性需要用private修饰，并且具有set和get方法，以及构造器。

1.7实例化

语法：引用类型变量名 = new 引用类型(参数);

第一步：静态加载：运行时会把所有相关的类全部加载到左边的静态区

动态加载：运行时，只加载当前类，当用到其它类的时候再去加载

Java中采用的动态加载：

实例化：

1.加载类到静态区

2. new 在堆内存中创建内存空间

3.执行构造方法对对象中数据进行初始化赋值

4构造方法弹栈，返回堆内存地址。

1.8.常见异常

空指针异常：

类是引用数据类型，所以在创建对象时，对象的数据类型是引用数据类型，所以对象存储的是地址，所有引用数据类型都可以赋值null，引用数据类型默认值为null。但是对象为null之后不在指向堆内存对象数据，就会丢失对象数据。此时在用null的对象访问成员属性，就会报空指针异常。

1.9.对象调用静态属性

在对象中设置成员属性的修饰符为静态时，即使对象是空指针也不会影响该属性的调用，因为在编译时，会自动将对象、属性转化成类名、属性 (这里防止看不清楚，我用、代替小数点.，编译时要用小数点.)；

1.10.注释事项

1.10.1.静态调用成员

Java中静态上下文中无法引用非静态变量：

non-static variable mainframe cannot be referenced from a static context

非静态的成员变量是一个对象属性，只有在对象存在时才可以引用。因此，如果在对象未创建实例时，在静态方法中调用了非静态成员方法是非法的。静态方法可以不用创建对象就调用，非静态方法必须有了实例对象才能调用。因此在静态方法中引用非静态方法是不可能的。

具体了解可以去下面这个博主发的文章里了解，有截图有举例。
该播主链接：https://blog.csdn.net/u014663877/article/details/84861362

1.10.2 区分成员方法和构造方法

1.构造方法的方法名必须与类名一致，成员方法的方法名可以与类名一致，当成员方法的方法名与类名一致时要看返回值区分，构造方法是没有返回值的，连void都没有，成员方法必有返回值。

2.This

2.1概述

this：是每个对象中第一个成员变量，用于保存当前对象的内存地址

this只能出现在构造方法和成员方法中，不能在静态上下文中使用

2.2作用在哪

1.在成员方法或者构造方法中，用于区分同名的成员变量或者局部变量

2.用在构造方法中，用于重载调用构造方法，必须在构造方法的有效代码的第一行

比如存在如下两个构造方法，一个无参构造，一个有参构造，在无参构造中可以使用this调用其他的构造方法，实现所有的对象的初始化。

3.返回的this可以链式调用

2.3用法

1.区分成员和局部：成员和局部同名时，this指的是调用该方法的对象，编写方法时传入的值的名字与成员变量相同时，使用this来区分成员和局部。

2.重载调用构造方法，同上图，用于重载调用构造方法时，必须放在构造方法第一行。

3.链式调用：目的是前者方法的返回值能够调用后者方法的对象，下图中Test02 t2 = t1.m1()；

等价于Test02 t2 = t1；

2.4.注意事项

this只能出现在构造方法和成员方法中，不能再静态上下文中使用

原因：静态方法与类相关联，而this与实例对象相关联，意味着，即使一个类没有调用构造方法或者实例化任何对象，静态方法依然可以通过类名调用，而这时如果有this，this只能指向类，这在Java中是不允许的，所以静态上下文中不能有this

3.Static

static是修饰符，用于修饰静态数据。

1.static修饰的变量，方法，和语句块分别是静态变量、静态方法、静态语句块。

3.1静态语句块

静态语句块可以看成没有语句块的静态方法，不能调用，在类加载阶段会自动执行，是最先执行的语句并且只执行一次（main方法之前），因此静态语句块适合初始化操作（如果需要在main方法中使用初始化的数据，最好在静态语句块之前先静态声明出来）。当访问一个类的静态属性时，才会加载这个类。

3.2实例语句块

实例语句块可以看作没有名字的成员方法

每次创建一个对象就执行一次，并且在构造方法之前执行。

4.封装

4.1包的机制

4.1.1.package

package：解决命名冲突问题，在文件名前，加上命名空间（前缀）

package限制的是class文件的保存目录，和java文件无关

命名规则一般采用公司域名倒叙

例如河北地质大学： com.HebeiGEO.www

cn.edu.hgu.www

4.1.2.Import

同目录（同包）下，可以直接写名字使用

Package_01 p = new Package_01();

不同目录下，需要写全名，格式是包名.类名

如果当前的类用到了其他包内的类，可以通过import 导入用到的类。

可以导入多个类，如果某一个包内大多数的类都会用到，可以导入时用包名.*代替包名.某一个类

java.lang.*下所有类都是核心类，可以直接使用不需要导入

注：impor语句在编译工具中一般不需要我们手动导入，在编译中一般按回车或者空格会自动导入，但是需要注意可能会导错包。

静态导入：使用一个类的静态变量时候，需要加类名.静态变量名

静态导入后，，可以在当前类中直接写变量名使用，不需要加类名，不过不建议这样写，小规模无所谓，大项目变量多容易重名

4 .2. 权限控制

上图摘自网络（水印是自动加上去删不掉）

权限控制修饰符要根据数据被使用情况而定

1.private 私有的，除了自己类中的，其他都不能访问，一般用于保护数据，类中会设有get、set方法调用私有的属性

2.default 默认修饰符，不写修饰符时就是包权限，在同一个包中的类都可以调用，其他包调用需要修改修饰符为public公共的，如果保持default，即使导入包也不能直接访问。

3.protected 是受保护的修饰符，在同一包中的其他类或其子类都可以直接访问数据，这里的子类不单单是继承于含有受保护属性的类，包内的所有类的子类都可以直接访问数据。

4.public 公共的修饰符。权限最高，项目中哪里的数据都能访问。

5.继承

5.1继承是什么

继承就是从已有的类中派生出新的类，新的类中包含父类的属性和行为

在新的类中，还能扩展新的属性和行为

在Java中，类只有单继承，一个类只能继承一个父类，继承关系是可以传递的，就是孙子可以继承爷爷的属性和行为，但是不能环形继承（即其中某一个子类成为这条继承线的父类）

私有化属性是不能被继承的，但是可以通过父类提供的get方法进行访问

如果没有显示继承其他类，则默认继承java.lang.Object类，Object是Java提供的根类（所有类的祖宗）

5.2.继承的作用

继承目的是实现代码的复用，最核心的实现方法就是方法覆写Override（这里不同于方法重载）

方法重载是相同方法名，不同的返回值类型，不同的参数类型，相同功能

方法覆写是相同的方法名，相同的返回值类型，相同的参数类型，不同的功能

5.3.继承的使用

class A{

}

class B extends A{

}

6.Super

6.1.Super是什么

super官方解释是：super保存了父类型特征

可以理解为子类中super代表父类

6.2.能做什么

可以用在成员方法/构造方法中，用于区分父类和子类同名的属性

可以用在子类构造方法中，调用父类构造方法，如super（参数）；改写法必须在子类的构造方法的第一行，所以super（参数）和this（参数）无法同时出现

如果构造方法中，没有出现this（参数）和super（参数），则默认有一个super（）去调用父类的无参构造

6.3.怎么用

可以用在成员方法/构造方法中，区分子类与父类同名属性：

可以用在子类构造方法中，调用父类构造方法：

运行结果与上图无异；

当调用父类的有参构造时，父类中this指向的时父类的age，修改的是父类的age，在子类构造时如果没有显式调用父类的构造方法，则会默认调用父类的无参构造方法。因此子类构造无论如何都会调用父类的构造方法，这里就算用this调用子类的其他构造方法，该方法也会去调用父类构造，拦不住的~！

6.4.注意

1 this和super都不能出现在静态上下文中，因为this和super都是引用类型，有指向目标（this一般指向对象或者子类，super一般指向父类），在静态上下文中，静态能够无对象直接类名加点来调用，这时this和super无意义，必然报错。

6.5.实例语句块和构造方法

想要加载一个类必须先加载对应的父类，因为子类需要拥有父类属性

因此当父类子类中都有静态语句块，实例语句块，构造方法时，运行结果，创建子类对象运行结果必然是父类静态（先加载），子类静态（第二加载），父类实例（super先运行父类，实例语句块在构造方法之前），父类构造（super运行父类构造器），子类实例（super执行完之后，运行）子类构造

注意：实例对象是在构造方法执行中创建，这里的父类构造是构造方法即将结束时才输出，因为super必须在有效代码的第一句，因此无论怎么写，这个输出都在构造方法快结束时才会执行，在这之前，对象实例已经被创建，实例语句块执行，先构造方法结束一步输出。子类同理。

7.覆写Override

7.1.覆写是什么

Override方法覆写就是对继承父类的方法进行重写

覆写条件：

1.在有继承关系的体系中

2.方法名，参数列表，返回值必须一致

3.不能比原方法拥有更低的访问权限

4.不能比原方法有更宽泛的异常

5.方法覆写特指成员方法，与其他无关

7.2.应用场景

当父类无法满足当前子类需求的时候，子类根据需求对父类方法重写：

比如父类中方法是输出“父类的年龄”，这时候创建的子类对象使用这个方法肯定是不合理的，因此需要对这个方法覆写，方法体改成输出“子类的年龄”。

7.3.面试题

Override 和 Overload的区别

Override 是方法覆写，当父类功能无法满足子类的需求时，子类需要根据需求对父类方法进行重写，需要注意的是，覆写后的方法，方法名，返回值，参数列表，必须和原方法一致，不能有更低的访问权限，不能有更宽泛的异常

Overload时方法重载，指的是在同一个类里，方法名相同，参数列表不同的情况

作用是相同的功能，设置相同的方法面，更容易记忆，更容易记忆。

8.Final

8.1.final是什么

final是修饰符，表示最终的，无法更改的

8.2.final能做什么

final修饰的类，不能继承

final修饰的成员方法不能被覆写

final修饰的局部变量不能二次赋值

final修饰的成员变量，不能被二次赋值，没有默认值，必须显示赋值（因此，final修饰必然有值）

final修饰的静态变量，我们称为常量，常量一般使用public static final 修饰，不能被二次赋值。

8.3.final怎么用

成员变量（类下的变量）：final 修饰的成员变量必须显示赋值

静态变量（用static修饰的成员变量，但是该变量属于类而不是对象实例，不能在方法中和类外存在）：final修饰的静态变量就是常量

局部变量（方法内的变量）：final修饰的局部变量不能二次赋值

类：final修饰的类没有子类，无法被继承

方法：final修饰的方法，无法被覆写

8.4.深入final

Final 变量： 声明的变量只能被赋值一次，之后不能再改变其值。这在确保变量值不被修改或被意外改变时非常有用。
Final 方法： 声明的方法不能被子类重写或覆盖。这通常在你确定一个方法不需要被修改或者子类化时使用。
Final 类： 声明的类不能被其他类继承。这意味着该类的行为不能被改变或扩展。Final 类通常是为了安全性或者效率而设计的，因为它们的行为不会受到子类的影响。
Final 参数： 在方法参数中使用 “final” 关键字表示该参数在方法内部不可修改。
Final 数组： 声明的数组引用不能被改变，但是数组中的元素可以被修改。这意味着你不能再将该引用指向另一个数组，但是可以修改数组中的内容。

由上，final修饰的基本类型一旦赋值不能再改变，final修饰的数组其内的值可以被改变，但是其地址不能改变。使用 final 关键字修饰的类表示该类是最终的，不能被其他类继承。这意味着即使子类想要覆写父类的方法，也是不允许的。虽然父类的地址不会变，但是通过将类声明为 final，可以确保类的行为和实现不会被修改或扩展，从而提高代码的稳定性和安全性。

final运行原理如下：

final修饰的数组，固定的是数组的引用，其内的值保存在堆内存，可以对其内的值进行修改

9.多态

9.1.多态的设计原则

多态是面向对象编程的一个重要概念，它允许不同种类的对象对同一消息做出响应。多态的设计原则包括：

接口隔离原则： 通过接口或抽象类来定义公共的接口，减少对具体实现的依赖，使得不同的实现可以独立变化。
开闭原则： 多态允许在不修改已有代码的情况下，对程序进行扩展或修改。
单一职责原则： 每个类或接口都应该保持单一的职责，避免在设计中引入不必要的复杂性。
依赖倒置原则： 高层模块不应该依赖低层模块，二者都应该依赖抽象；抽象不应该依赖细节；细节应该依赖抽象。
里氏代换原则： 任何基类可以出现的地方，子类都可以出现，子类可以扩展父类的功能，但不能改变父类原有的功能。
合成复用原则： 尽量使用对象组合而不是继承关系来实现代码复用，这样可以减少代码间的耦合。
最少知识原则： 一个对象应该尽可能少地与其他对象发生相互作用，通过接口或抽象类来减少相互之间的依赖。

在设计多态时，应该遵循以上原则，这样可以使得程序更加灵活、易于维护和扩展。

9.2.多态是什么

Java有两种多态机制

1.编译时多态编译时多态是静态的，主要指的是方法重载，可以根据参数不同，来区分不同的方法，不同的功能。

2.运行时多态运行时多态是动态的，主要指动态绑定来实现，主要靠父子类实现

多态是里氏替换原则的一种体现，父类引用指向子类对象

父类引用：使用父类类型创建的引用类型变量

指向：可以找到谁

子类对象：子类创建的实例化对象

父类类型创建的变量保存了子类对象

9.3.多态怎么用

语法结构：

父类变量名 = new 子类(); 不一定是直接子类，只要是长辈都可以

输出结果为狗吃肉。一个动物吃东西的方法有很多种方式，每一个物种都有一个特定的方式，使用多态可以优化main方法中代码的可读性和冗杂。

9.4.应用场景和优点

优点：降低类直接的耦合度，降低需求变动带来的代码修改的风险

应用场景：当一个需求对应多种不同实现的时候，一定要使用多态

如果一个事物只有一种可能，就没必要多态了。

9.5.缺点

会丢失子类特有的属性：当父类不存在的属性或方法，子类存在时会报错

9.6.多态进行属性调用

多态缺点：丢失子类的特有的属性（父类没有子类有，就是特有）

多态进行属性调用：

1.父类没有，子类有，报错，不能访问，丢失子类的特有属性

2.父类没有，子类没有，报错，都没有没办法访问

3.父类有，子类没有，执行父类

4.父类有，子类有，成员方法执行子类，其他执行父类

9.7.Instanceof

作用：判断某个对象是否由某个实例化而来，从而降低类型转换异常的风险（多态可以向下转型）

在Java中，instanceof 是一个用于判断一个对象是否是特定类或接口的实例的关键字。它的语法形式为 object instanceof Class，其中 object 是要判断的对象，Class 是要检查是否为其实例的类或接口。

如果 object 是一个 Class 的实例，或者是 Class 的子类的实例，则返回 true；否则返回 false。这可以用来在运行时判断一个对象的具体类型，以决定如何处理这个对象。

示例：

class Animal {}
class Dog extends Animal {}

Animal a = new Dog();
if (a instanceof Dog) {
    System.out.println("a is an instance of Dog");
} else {
    System.out.println("a is not an instance of Dog");
}

在上面的示例中，a 是 Animal 类的实例，但由于其实际类型是 Dog 类，因此 instanceof 判断为 true。

9.8.多态的几种形式

只要最终父类保存了子类对象，都是多态。

1.直接多态：Animal a = new Dog();

2.形参实参多态: 一个方法的参数列表是父类声明，但是方法调用时传入子类对象

3.返回值多态：返回值是父类类型，但是返回数据时，返回了子类的对象

4.隐式多态：通过子类调用父类方法的时候，父类的这个方法中的上下文环境，就会发生多态（父类空间，子类对象）

10.抽象

10.1.抽象概述

abstract 修饰符，表示抽象的

修饰的类是抽象类，抽象类不能创建对象（专门用来被继承的）

修饰的方法是抽象方法，抽象方法没有方法体（专门用来覆写的，抽象方法只存在在抽象类中）

抽象方法必须在抽象类中，而抽象类中，可以没有抽象方法

抽象类往往用来表示设计中得出的抽象概念：比如，动物类，自然界没有一个种族叫做动物，不能代表实体，这个时候我们称这个类为抽象类

抽象类中往往是对事务的属性和行为进行封装，但是不会有实现，一般是用于子类覆写实现

10.2.抽象怎么用

根据概述：抽象类里可以写抽象方法（抽象方法没有方法体），有构造方法（但不能创建对象），功能的实现靠子类

10.3.注意

注意：

1.一个类继承了一个抽象类，需要实现所有的抽象方法

2.一个抽象类继承了一个抽象类，可以实现了0~N个抽象方法

3.abstract 和final 不能同时出现

4.抽象类不能创建创建对象，但是有构造方法，用于子类实例化调用

11.接口

11.1.接口是什么

接口：是引用类型，并且接口可以发生多态

接口可以看做是一个特殊的类，完全抽象，是Java为了解决单继承功能变弱的问题

Java1.8之前：接口完全抽象，只有抽象方法和常量，

Java1.8之后：可以有默认方法和静态方法

接口定义由class变成interface：public interface 接口名{}

接口中没有变量，只有常量{public static final}，并且psf可以省略

接口中没有成员方法，只有抽象方法，并且abstract可以省略，public也可以省略

接口和接口之间是多继承，多个使用逗号隔开interface接口名extends父接口1，父接口2，。。。{}

类和接口之间是多实现，使用implements表示，多个逗号隔开，如果需要继承则必须先继承后实现。

一个类实现一个接口的时候，需要实现所有的抽象方法

接口不能创建对象，并且没有构造方法（因为子类创建对象时调用的父类的构造方法，并不会调用父接口的构造方法，所以接口不需要有构造方法）

抽象类和接口都能完成某个功能时，优先使用接口，保留类继承（因为类之间是单继承，而类和接口是多实现）

11.2.优点

接口可以发生多态，如果一个类没有继承只有实现，则该子类调用的父类构造是隐式父类object的构造方法

类和接口多实现

接口的使用思想是实现多态和解耦，面向接口编程，降低类之间耦合度

11.3.接口怎么用

11.4.接口和抽象类的区别

接口，之间多继承，逗号隔开，类和接口多实现，逗号隔开，接口没有构造方法，不能创建对象

抽象，类与抽象类之间单继承，抽象类有构造方法，但是不能创建对象

接口中只有常量，静态常量，抽象方法，静态方法，默认方法，一个类实现一个或多个接口，需要实现所有抽象方法，一个抽象类实现一个或多个接口，可以实现0~N个抽象方法

抽象中相比普通类，可以有抽象方法，但是抽象方法子类需要全部实现，一个抽象类继承一个抽象类，可以实现0~N个抽象方法

当抽象类和接口都能完成某个功能的时候，优先使用接口，这样能够保留类的继承

12.object

12.1.toString

toString方法的设计目的是返回该对象的字符串表示形式，结构为包名和类名 + @ +十六进制的hash值

当打印一个引用类型的时候，会自动调用该对象的toString方法（隐式调用）

默认的toString方法，返回十六进制整型值（一般称为内存地址）

如果不需要打印内存地址，则需要我们根据需求进行重写

12.2.Equals

==比较基本类型的时候，比较的是值的大小，而比较引用类型的时候，比较的是内存地址

equals方法的设计目的：比较两个对象是否相同

使用Object中的equals方法和使用==没有区别。

new 的两个对象，地址一定不一样，我们比较不会去比较地址，而是比较其保存的属性是否一致

而Object中的equals方法，默认比较的也是内存地址，所以需要根据需求进行重写

重写前：重写后：

12.3.Finalize

finalize是Java中的一个方法，用于在对象被垃圾回收之前执行一些清理操作。当Java虚拟机确定不再有任何对对象的引用时，即将回收该对象时，会调用其finalize方法。

JVM四大特性：跨平台，自动垃圾回收，面向对象，多线程

所谓回收，就是把该对象在内存中删除，该对象的生命周期也到此结束

finalize方法是对象生命周期中，最后做的事，所以一般适合做一些关闭和销毁资源等操作

垃圾：当一个对象没有任何引用可以指向它的时候，这个对象就被视为垃圾对象

finalize方法不需要手动调用，该方法并没有垃圾回收的功能，如果手动调用也仅仅是方法调用而已。但是可以用System.gc()建议垃圾回收机制进行垃圾回收，垃圾过多的时候不用建议也会回收

13.类关系

继承：类和类是单继承，接口和接口是多继承，多个使用逗号隔开

实现：类和接口是多实现，多个使用逗号隔开

关联：关系性比较强，一般是某个类的成员变量保存了另一个类的引用

依赖：关系性较弱，一般是某个局部变量，保存了另一个类的引用

组合：各自不具备独立的生命周期，需要依赖于整体，生命周期相绑定

聚合：各自具有独立的生命周期，不需要依赖于整体，生命周期不稳定