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@liayun 2016-12-07T17:32:34.000000Z 字数 9927 阅读 1174

初识面向对象

java基础

面向对象概念

理解面向对象

面向对象的特点

面向对象开发，设计，特征

类与对象的关系

类就是对现实生活中事物的描述；对象就是这类事物实实在在存在的个体。
比如：现实生活中的对象：张三，李四。若想要描述：即提取对象中共性内容，也即对具体对象的抽象。描述时，这些对象的共性有：姓名，年龄，性别，学习java的功能。映射到java中，描述就是class定义的类，具体对象就是对应java在堆内存中用new建立的实体。
类与对象的关系如图所示：
类与对象的关系图
可以这样理解类与对象的关系：

例，需求1：描述汽车(颜色、轮胎数)。
（其实定义类）描述事物，其实就是在描述事物的属性和行为。

  1. class Car {
  2.     // 描述颜色
  3.     String color = "红色";
  4.     // 描述轮胎数
  5.     int num = 4;
  7.     // 运行行为
  8.     void run() {
  9.         System.out.println(color+"..."+num);
  10.     }
  11. }

描述完汽车，接下来就是生产汽车，在java中通过new操作符来完成，其实就是在堆内存产生一个实体。即：

  1. Car c = new Car(); // c就是一个类类型变量。记住：类类型变量指向对象。

需求2：将已有车的颜色改成蓝色，就需要指挥该对象做事情，在java中指挥方式是：对象.对象成员。

  1. c.color = "blue";

对象内存结构图
试分析如下代码：

  1. Car c = new Car();
  2. c.color = "blue";
  3. c.run();
  4. Car c1 = new Car();
  5. c1.run();

在内存中的表示：
对象内存结构图
而对于代码：

  1. Car c = new Car();
  2. c.num = 5;
  3. Car c1 = c;
  4. c1.color = "green";
  5. c.run();

在内存中表示为：
对象内存结构图
可以得出成员变量和局部变量的区别：

匿名对象
匿名对象是对象的简化形式。
匿名对象使用方式：

  1. 当对对象的方法只调用一次时，可以用匿名对象来完成，这样写比较简化。如果对一个对象进行多个成员调用，必须给这个对象起个名字
  2. 可以将匿名对象作为实际参数进行传递

例，

  1. new Car().num = 5;
  2. new Car().color = "blue";
  3. new Car().run();

在内存中的表现形式为：
对象内存结构图
需求3：汽车修配厂对汽车进行改装，将来的车都改成黑色，3个轮胎。

  1. public static void show(Car c) {
  2.     c.num = 3;
  3.     c.color = "black";
  4.     c.run();
  5. }

将匿名对象作为实际参数进行传递，如下：

  1. public static void main(String[] args) {
  2.     show(new Car());
  3. }

此时，在内存中的表现形式为：
对象内存结构图
而代码

  1. public static void main(String[] args) {
  2.     Car q = new Car();
  3.     show(q);
  4. }

在内存中的表示如图：
对象内存结构图
若要让堆内存中的对象成为垃圾，可让q = null。

封装

封装：是指隐藏对象的属性和实现细节，仅对外提供公共访问方式。
好处：

  1. 将变化隔离
  2. 便于使用
  3. 提高重用性
  4. 提高安全性

封装原则：

  1. 将不需要对外提供的内容都隐藏起来
  2. 把属性都隐藏，提供公共方法对其访问

private(私有)关键字

具体到实例，即是：将age私有化以后，类以外即使建立对象也不能直接访问了，但是人应该有年龄，就需要在Person类中提供对应的访问age的方式。之所以对外提供访问方式，就因为可以在访问方式中加入逻辑判断等语句，对访问的数据进行操作，提高代码的健壮性。代码如下：

  1. class Person {
  2.     private int age;
  4.     public void setAge(int a) {
  5.         if(a > 0 && a < 130) {
  6.             age = a;
  7.             speak();
  8.         }
  9.         else
  10.             System.out.println("非法年龄");
  11.     }
  13.     public int getAge() {
  14.         return age;
  15.     }
  17.     void speak() {
  18.         System.out.println("age="+age);
  19.     }
  20. }
  21. class PersonDemo {
  22.     public static void main(String[] args) {
  23.         Person p = new Person();
  25.         // p.age = -20;
  26.         p.setAge(-40);
  27.         // p.speak();
  28.     }
  29. }

注意：私有仅仅是封装的一种表现形式。

构造函数

对象一建立就会调用与之对应的构造函数。
特点：

  1. 函数名和类名相同
  2. 没有返回值类型
  3. 没有具体的返回值

作用：可用于给对象进行初始化。
小细节：

构造函数和一般函数的区别：构造函数和一般函数在写法上有不同，在运行上也有不同。构造函数是在对象一建立就运行，给对象初始化。而一般函数是对象调用才执行，是给对象添加对象具备的功能。一个对象建立，构造函数只运行一次，而一般函数可以被该对象调用多次。
什么时候定义构造函数呢？
答：当分析事物时，该事物存在具备一些特性或者行为，那么将这些内容定义在构造函数中。

构造代码块

格式：

  1. {
  2.     构造代码块中的执行语句
  3. }

构造代码块定义的是不同对象共性的初始化内容。
作用：给对象进行初始化，对象一建立就运行，而且优先于构造函数执行。
和构造函数的区别：构造代码块是给所有对象进行统一初始化，而构造函数是给对应的对象初始化。
例，

  1. class Person {
  2.     private String name;
  3.     private int age;
  4.     // 构造代码块
  5.     {
  6.         cry();
  7.     }
  8.     Person() {
  9.         System.out.println("A:name="+name+",age="+age);
  10.     }
  11.     Person(String n) {
  12.         name = n;
  13.         System.out.println("B:name="+name+",age="+age);
  14.     }
  15.     Person(String n, int a) {
  16.         name = n;
  17.         age = a;
  18.         System.out.println("C:name="+name+",age="+age);
  19.     }
  20.     public void cry() {
  21.         System.out.println("cry.......");
  22.     }
  23. }
  25. class PersonDemo {
  26.     public static void main(String[] args) {
  27.         Person p1 = new Person();
  28.         Person p2 = new Person("lisi");
  29.     }
  30. }

this关键字

this:看上去，是用于区分局部变量和成员变量同名情况。那么this到底代表的是什么呢？
this：代表本类的对象，到底代表哪一个呢？this代表它所在函数所属对象的引用，简单说：哪个对象在调用this所在的函数，this就代表哪个对象。
this的应用：当定义类中功能时，该函数内部要用到调用该函数的对象时，这时用this来表示这个对象。但凡本类功能内部使用到了本类对象都用this表示。
例，

  1. class Person {
  2.     private String name;
  3.     private int age;
  5.     Person(int age) {
  6.         this.age = age;
  7.     }
  9.     Person(String name) {
  10.         this.name = name;
  11.     }
  13.     Person(String name, int age) {
  14.         this.name = name;
  15.         this.age = age;
  16.     }
  18.     public void speak() {
  19.         System.out.println("name="+this.name+"...age="+this.age);
  20.         this.show();
  21.     }
  23.     public void show() {
  24.         System.out.println(this.name);
  25.     }
  27.     /*
  28.     需求：给人用于比较年龄是否相同的功能，也即是否是同龄人。
  29.     */
  30.     public boolean compare(Person per) {
  31.         return this.age == per.age;
  32.     }
  33. }
  34. class PersonDemo3 {
  35.     public static void main(String[] args) {
  36.         Person p = new Person(20);
  37.         Person p1 = new Person(25);
  38.         boolean b = p1.compare(p2);
  39.         System.out.println(b);
  40.     }
  41. }

还有，this语句：用于构造函数之间互相调用，而且this语句只能定义在构造函数的第一行，因为初始化要先执行。

static(静态)关键字

static用法：是一个修饰符，用于修饰成员（成员变量、成员函数）。
当成员被静态修饰后，就多了一个调用方式，除了可以被对象调用外，还可以直接被类名调用：类名.静态成员。
被修饰后的成员具备以下特点:

  1. 随着类的加载而加载，类的消失而消失，说明它的生命周期最长。
  2. 优先于对象存在，明确一点：静态是先存在的，对象是后存在的。
  3. 被所有对象所共享。
  4. 可以直接被类名所调用。

成员变量，也叫实例变量；静态的成员变量，也叫类变量。那么实例变量和类变量的区别：

  1. 存放位置
    • 类变量随着类的加载而存在于方法区中。
    • 实例变量随着对象的建立而存在于堆内存中。
  2. 生命周期
    • 类变量生命周期最长，随着类的消失而消失。
    • 实例变量生命周期随着对象的消失而消失。

静态使用注意事项：

  1. 静态方法只能访问静态成员，非静态方法既可以访问静态也可以访问非静态。
  2. 静态方法中不可以定义this、super关键字。因为静态优先于对象存在，所以静态方法中不可以出现this。
  3. 主函数是静态的。

静态有利有弊：
利处：对对象的共享数据进行单独空间的存储，节省空间，没有必要每一个对象中都存储一份；可以直接类名调用。
弊端：生命周期过长，访问出现局限性（静态虽好，只能访问静态）。

静态代码块

格式：

  1. static {
  2.     静态代码块中的执行语句
  3. }

特点：随着类的加载而执行，而且只执行一次，并优先于主函数。用于给类进行初始化。
其应用场景为：类不需要创建对象，但是需要初始化，这时将部分代码存储到静态代码块中。
例，

  1. class StaticCode {
  2.     static {
  3.         System.out.println("a");
  4.     }
  5. }
  7. class StaticCodeDemo {
  8.     static {
  9.         System.out.println("b");
  10.     }
  11.     public static void main(String[] args) {
  12.         new StaticCode(); // 将StaticCode.class这个类加载进内存 
  13.         new StaticCode(); // 注意StaticCode.class已经加载进内存，不会再次加载
  14.         System.out.println("over");
  15.     }
  16.     static {
  17.         System.out.println("c");
  18.     }
  19. }

输出结果：

b
c
a
over

注意：StaticCode s = null;，StaticCode类并没有被加载进内存。只有用到了类中的内容，才涉及类的加载问题，光建立引用，是不会加载的。
面试一般这样考：

  1. class StaticCode {
  2.     int num = 9;
  3.     StaticCode() {
  4.         System.out.println("b");
  5.     }
  7.     static {
  8.         System.out.println("a");
  9.     }
  11.     {
  12.         System.out.println("c"+this.num);
  13.     }
  15.     StaticCode(int x) {
  16.         System.out.println("d");
  17.     }
  19.     public static void show() {
  20.         System.out.println("show run");
  21.     }
  22. }
  24. class StaticCodeDemo {
  25.     public static void main(String[] args) {
  26.         new StaticCode(4);
  27.     }
  28. }

问运行结果？
答：输出为：

a
c9
d

主函数

主函数：是一个特殊的函数，作为程序的入口，可以被JVM调用。
主函数的定义：

主函数是固定格式的：JVM设别。JVM在调用主函数时，传入的是new String[0];。我们可以通过以下代码测试：

  1. class MainDemo {
  2.     public static void main(String[] args) { 
  3.         System.out.println(args); // [Ljava.lang.String;@139a55
  4.         System.out.println(args.length); // 0
  5.     }
  6. }

须知主函数也是一个函数，即支持函数重载，所以以下代码也是可行的：

  1. class MainDemo {
  2.     // 函数的重载
  3.     public static void main(int x) {
  5.     }
  6.     public static void main(String[] args, int x) {
  8.     }
  9.     public static void main(String[] args) { 
  11.     }
  12. }

我们也可以在运行的时候指定输入一些字符串，打印在控制台上。

  1. class MainDemo {
  2.     public static void main(String[] args) { 
  3.         for (int x = 0; x < args.length; x++) {
  4.             System.out.println(args[x]);
  5.         }
  6.     }
  7. }

运行时指令：java MainDemo li yun ling。
输出：

li
yun
ling

当然了，如果不爽也可以这样做：

  1. class MainDemo {
  2.     public static void main(String[] args) { 
  3.         String[] arr = {"haha", "hehe", "heihei", "xixi", "haihai"};
  4.         MainTest.main(arr);
  5.     }
  6. }
  8. class MainTest {
  9.     public static void main(String[] args) { 
  10.         for (int x = 0; x < args.length; x++) {
  11.             System.out.println(args[x]);
  12.         }
  13.     }
  14. }

练习：通过以下程序代码，试说明Person p = new Person("张三", 23);该句话都做了什么事情？

  1. class Person {
  2.     private String name = "haha";
  3.     private int age;
  4.     private static String country = "CN";
  6.     Person(String name, int age) {
  7.         this.name = name;
  8.         this.age = age;
  9.     }
  10.     {
  11.         System.out.println(name+".."+age);
  12.     }
  14.     public void setName(String name) {
  15.         this.name = name;
  16.     }
  18.     public void speak() {
  19.         System.out.println(this.name+"..."+this.age);
  20.     }
  22.     public static void showCountry() {
  23.         System.out.println("country="+country);
  24.         method();
  25.     } 
  27.     public static void method() {
  28.         System.out.println("method run");
  29.     }
  30. }
  31. class PersonDemo {
  33.     public static void main(String[] args) {
  34.         Person p = new Person("张三", 23);
  35.         p.setName("lisi");
  36.     }
  38. }

解：
Person p = new Person("张三", 23);该句话都做了什么事情呢？

  1. 因为new用到了Person.class，所以会找到Person.class文件并加载到内存。
  2. 执行该类中的static代码块，如果有的话，给Person.class类进行初始化。
  3. 在堆内存中开辟空间，分配内存地址。
  4. 在堆内存中建立对象的特有属性，并进行默认初始化。
  5. 对属性进行显示初始化。
  6. 对对象进行构造代码块初始化。
  7. 对对象进行对应的构造函数初始化。
  8. 将内存地址赋给栈内存中的p变量。

什么时候使用静态？
要从两方面下手：因为静态修饰的内容有成员变量和函数。
什么时候定义静态变量(类变量)呢？
当对象中出现共享数据时，该数据被静态所修饰，对象中的特有数据要定义成非静态，存在堆内存中。
什么时候定义静态函数呢？
当功能内部没有访问到非静态数据(对象的特有数据)，那么该功能就定义成静态的。

静态的应用

每一个应用程序中都有共性的功能，可以将这些功能进行抽取，独立封装，以便复用。
我们试图建立一个可以对数组进行操作的工具类，该类中提供了获取最值、排序等功能。
分析：虽然可以通过建立ArrayTool的对象使用这些工具方法，对数组进行操作，发现了问题：

  1. 对象是用于封装数据的，可是ArrayTool对象并未封装特有数据
  2. 操作数组的每一个方法都没有用到ArrayTool对象中的特有数据

这时就考虑，让程序更严谨，是不需要对象的。可以将ArrayTool中的方法都定义成static的。直接通过类名调用即可。
将方法都静态后，可以方便于使用，但是该类还是可以被其他程序建立对象的。为了更为严谨，强制让该类不能建立对象。可以通过将构造函数私有化完成。
并且，为了能生成API文档，我们加入java文档注释。代码为：

  1. /**
  2. 这是一个可以对数组进行操作的工具类，该类中提供了获取最值、排序等功能。
  3. @author 李阿昀
  4. @version V1.1
  5. */
  6. public class ArrayTool {
  8.     // ArrayTool() {}
  10.     /**
  11.     空参数构造函数
  12.     */
  13.     private ArrayTool() {
  15.     }
  16.     /**
  17.     获取一个整型数组中的最大值
  18.     @param arr 接受一个int类型的数组
  19.     @return 会返回一个该数组中的最大值
  20.     */
  21.     public static int getMax(int[] arr) {
  22.         int max = 0;
  23.         for (int x = 0; x < arr.length; x++) {
  24.             if(arr[x] > arr[max])
  25.                 max = x;
  26.         }
  27.         return arr[max];
  28.     }
  30.     /**
  31.     获取一个整型数组中的最小值
  32.     @param arr 接受一个int类型的数组
  33.     @return 会返回一个该数组中的最小值
  34.     */
  35.     public static int getMin(int[] arr) {
  36.         int min = 0;
  37.         for (int x = 0; x < arr.length; x++) {
  38.             if(arr[x] < arr[min])
  39.                 min = x;
  40.         }
  41.         return arr[min];
  42.     }
  44.     /**
  45.     给int数组进行选择排序
  46.     @param arr 接受一个int类型的数组
  47.     */
  48.     public static void selectSort(int[] arr) {
  49.         for (int x = 0; x < arr.length - 1; x++) {
  50.             for (int y = x + 1; y < arr.length; y++) {
  51.                 if(arr[x] > arr[y]) {
  52.                     swap(arr, x, y);    
  53.                 }
  54.             }
  55.         }
  56.     }
  58.     /**
  59.     给int数组进行冒泡排序
  60.     @param arr 接受一个int类型的数组
  61.     */
  62.     public static void bubbleSort(int[] arr) {
  63.         for (int x = 0; x < arr.length - 1; x++) {
  64.             for (int y = 0; y < arr.length - x - 1; y++) {
  65.                 if(arr[y] > arr[y+1]) {
  66.                     swap(arr, y, y+1);      
  67.                 }
  68.             }
  69.         }
  70.     }
  72.     /**
  73.     给数组中的元素进行位置的置换
  74.     @param arr 接受一个int类型的数组
  75.     @param a 要置换的位置
  76.     @param b 要置换的位置
  77.     */
  78.     private static void swap(int[] arr, int a, int b) {
  79.         int temp = arr[a];
  80.         arr[a] = arr[b];
  81.         arr[b] = temp;
  82.     }
  84.     /**
  85.     用于打印数组中的元素。打印形式是：[element1, element2, ...]
  86.     @param arr 接受一个int类型的数组
  87.     */
  88.     public static void printArray(int[] arr) {
  89.         System.out.print("[");
  90.         for (int x = 0; x < arr.length; x++) {
  91.             if(x != arr.length - 1) 
  92.                 System.out.print(arr[x]+", ");
  93.             else
  94.                 System.out.println(arr[x]+"]");
  95.         }
  96.     }
  97. }

接下来，将ArrayTool.class文件发送给其他人，其他人只要将该文件设置到classpath路径下，就可以使用该工具类。但是，很遗憾，该类中定义了多少个方法，对方不清楚，因为该类并没有使用说明书。开始制作程序的说明书，java的说明书通过文档注释来完成。
即javac -d myhelp -author -version ArrayTool.java。
myhelp：为文档生成的目录，默认为当前目录，也可以指定为其他目录
-author：文档作者的名字
-version：文档版本

单例设计模式

设计模式：解决某一类问题最行之有效的方法。JAVA中有23种设计模式。
单例设计模式：解决一个类在内存中只存在一个对象的问题。
想要保证对象唯一：

  1. 为了避免其他程序过多建立该类对象，先禁止其他程序建立该类对象。
  2. 还为了让其他程序可以访问到该类对象，只好在本类中，自定义一个对象。
  3. 为了方便其他程序对自定义对象的访问，可以对外提供一些访问方式。

这3步怎么用代码体现？

  1. 将构造函数私有化
  2. 在类中创建一个本类对象
  3. 提供一个方法可以获取到该对象

对于事物该怎么描述，还怎么描述。当需要将该事物的对象保证在内存中唯一时，就将以上的3步加上即可。
例，

  1. class Single {
  2.     private int num;
  3.     public void setNum(int num) {
  4.         this.num = num;
  5.     }
  6.     public int getNum() {
  7.         return num;
  8.     }
  10.     private Single() {}
  12.     private static Single s = new Single();
  14.     public static Single getInstance() {
  15.         return s;
  16.     }
  17. }

那么，以下代码

  1. Single s1 = Single.getInstance();
  2. Single s2 = Single.getInstance();

在内存中的结构如图所示：
单例模式
以上代码是先初始化对象。称为：饿汉式。Single类一进内存，就已经创建好了对象。
开发原则：定义单例，建议使用饿汉式。
懒汉式(面试常考)
对象是方法被调用时，才初始化，也叫做对象的延时加载。称为：懒汉式。
Single类进内存，对象还没存在，只有调用getInstance()方法时，才建立对象，如：

  1. class Single {
  2.     private static Single s = null;
  3.     private Single() {}
  4.     //synchronized相当于上了一个锁，但程序效率降低了
  5.     public static Single getInstance() {
  6.         if(s == null) // 双重判断，可解决这个问题（涉及多线程）
  7.             synchronized(Single.class) {
  8.                 if(s == null)
  9.                     s = new Single();
  10.             }
  11.         return s;
  12.     }
  13. }
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