Java物件導向詳解-上

山丘i發表於2020-07-08

Java物件

一、類及物件

1. 類的組成成分

屬性（成員變數，Field）
方法（成員方法，函式，Method）

2. 屬性

成員變數 vs 區域性變數

相同點：
- 遵循變數宣告的格式：資料型別變數名 = 初始化值
- 都有作用域
不同點：
- 宣告的位置的不同 ：成員變數：宣告在類裡，方法外，區域性變數：宣告在方法內，方法的形參部分，程式碼塊內
- 成員變數的修飾符有四個：public private protected 預設，區域性變數沒有修飾符，與所在的方法修飾符相同
- 初始化值：一定會有初始化值，成員變數:如果在宣告的時候，不顯式的賦值，那麼不同資料型別會有不同的預設初始化值。 區域性變數：一定要顯式的賦值。（區域性變數沒有預設初始化值）
  - byte short int long ==>0
  - float double ==>0.0
  - char ==>空格
  - boolean ==>false
  - 引用型別變數==>null
- 二者在記憶體中存放的位置不同:成員變數存在於堆空間中；區域性變數：棧空間中
總結：
- 按照資料型別的不同：基本資料型別（8種） & 引用資料型別
- 按照宣告的位置的不同：成員變數 & 區域性變數

3. 方法

提供某種功能的實現

    public void eat(){//方法體}
    public String getName(){}
    public void setName(String n){}
    //格式：許可權修飾符 返回值型別（void:無返回值/具體的返回值） 方法名(形參){}

關於返回值型別
- void：表明此方法不需要返回值
- 有返回值的方法：在方法的最後一定有return + 返回值型別對應的變數
方法內可以呼叫本類的其他方法或屬性，但是不能在方法內再定義方法！

4. 物件導向程式設計的思想的落地法則一：

設計並建立類及類的成分
例項化類的物件
通過“物件.屬性”或"物件.方法"的形式完成某項功能

5. 類的初始化記憶體解析:記憶體劃分的結構

棧(stack):區域性變數、物件的引用名、陣列的引用名
堆(heap):new 出來的“東西”（如：物件的實體，陣列的實體），含成員變數
方法區:含字串常量
靜態域：宣告為static的變數

6. 萬事萬物皆物件

在Java語言範疇中，我們都能將功能、結構等封裝到類中，通過類的實體化，來呼叫具體的功能結構
- Scanner、String
- 檔案：File
設計到Java語言與前端Html、後端的資料庫互動時，都體現為類、物件

7. 例題

/*
 * 4. 物件陣列題目：
定義類Student，包含三個屬性：學號number(int)，年級state(int)，成績score(int)。
 建立20個學生物件，學號為1到20，年級和成績都由隨機數確定。
問題一：列印出3年級(state值為3）的學生資訊。
問題二：使用氣泡排序按學生成績排序，並遍歷所有學生資訊

提示：
1) 生成隨機數：Math.random()，返回值型別double;  
2) 四捨五入取整：Math.round(double d)，返回值型別long。
 * 
 * 
 *  // 兩位數的，隨機數  10 - 99
  公式：【a,b】 :   Math.random()*(b-a+1)+a   再強轉資料型別。
 * 
 */
public class StudentTest {
	public static void main(String[] args) {

		// 宣告Student型別的陣列
		Student[] stu = new Student[20];

		for (int i = 0; i < stu.length; i++) {
			// 給陣列元素賦值
			stu[i] = new Student();
			stu[i].number = i + 1;
			// [1,6]
			stu[i].state = (int) (Math.random() * (6 - 1 + 1) + 1);
			// [0,100]
			stu[i].score = (int) (Math.random() * (100 - 0 + 1));
		}

		StudentTest test = new StudentTest();
		
		// 問題1
		test.searchState(stu,3);
		System.out.println("------------------------");
		//
		// 問題2
		test.sort(stu);
		test.print(stu);
		
	}

	
	// 遍歷學生陣列
	public void print(Student[] stu) {
		for (int i = 0; i < stu.length; i++) {
			System.out.println(stu[i].info());
		}
	}

	/**
	 * 
	 * @Description  查詢指定年紀的學生
	 * @author MD
	 * @date 2020年7月6日下午12:02:56
	 * @param stu 查詢的陣列
	 * @param state 指定的年紀
	 */
	public void searchState(Student[] stu, int state) {
		for (int i = 0; i < stu.length; i++) {
			if (stu[i].state == 3)
				System.out.println(stu[i].info());
		}
	}
	
	
	public void sort(Student[] stu) {
		for (int i = 0; i < stu.length - 1; i++) {
			for (int j = 0; j < stu.length - i - 1; j++) {
				if (stu[j].score <= stu[j + 1].score) {
					// 注意，這裡交換的不是成績而是物件
					Student temp = stu[j];
					stu[j] = stu[j + 1];
					stu[j + 1] = temp;
				}
			}
		}
	}

}

class Student {
	int number;
	int state;
	int score;

	public String info() {
		return "學號：" + number + " 年級：" + state + " 分數：" + score;
	}

}

二、方法的過載（overload）

要求：
* 同一個類中
* 方法名必須相同
* 方法的引數列表不同（①引數的個數不同②引數型別不同）
補充：方法的過載與方法的返回值型別沒有關係！

//如下的四個方法構成過載
//定義兩個int型變數的和
public int getSum(int i,int j){
    return i + j;
}
//定義三個int型變數的和
public int getSum(int i,int j,int k){
    return i + j + k;
}
//定義兩個double型資料的和
public double getSum(double d1,double d2){
    return d1 + d2;
}

//定義三個double型陣列的和
public void getSum(double d1,double d2,double d3){
    System.out.println(d1 + d2 + d3);
}
//不能與如上的幾個方法構成過載
//  public int getSum1(int i,int j,int k){
//      return i + j + k;
//  }
//  public void getSum(int i,int j,int k){
//      System.out.println(i + j + k);
//  }


//以下的兩個方法構成過載。
public void method1(int i,String str){
    
}
public void method1(String str1,int j){
    
}

三、可變個數的形參的方法

.格式：對於方法的形參：資料型別 ... 形參名
可變個數的形參的方法與同名的方法之間構成過載
可變個數的形參在呼叫時，個數從0開始，到無窮多個都可以
使用可變多個形參的方法與方法的形參使用陣列是一致
若方法中存在可變個數的形參，那麼一定要宣告在方法形參的最後
在一個方法中，最多宣告一個可變個數的形參

//如下四個方法構成過載
    //在類中一旦定義了過載的可變個數的形參的方法以後，如下的兩個方法可以省略
//  public void sayHello(){
//      System.out.println("hello world!");
//  }
//  public void sayHello(String str1){
//      System.out.println("hello " + str1);
//  }
    //可變個數的形參的方法
    public void sayHello(String ... args){
        for(int i = 0;i < args.length;i++){
            System.out.println(args[i] + "$");
        }
        //System.out.println("=====");
    }
    
    public void sayHello(int i,String ... args){
    //public void sayHello(String ... args,int i){
        System.out.println(i);
        
        for(int j = 0;j < args.length;j++){
            System.out.println(args[j] + "$");
        }
    }
    
    public void sayHello1(String[] args){
        for(int i = 0;i < args.length;i++){
            System.out.println(args[i]);
        }
    }

四、 Java的值傳遞

方法的引數傳遞（重點、難點）
- 形參：方法宣告時，方法小括號內的引數
- 實參：呼叫方法時，實際傳入的引數的值
java中的引數傳遞機制：值傳遞機制
- 形參是基本資料型別的：將實參的值傳遞給形參的基本資料型別的變數
- 形參是引用資料型別的：將實參的引用型別變數的值（對應的堆空間的物件實體的首地址值）傳遞給形參的引用型別變數
關於變數的賦值
- 如果變數是基本資料型別，此時賦值的是變數所儲存的資料值
- 如果變數是引用資料型別，此時賦值的變數是所儲存的地址值

1. 例一

public static void main(String[] args) {
    TestArgsTransfer tt = new TestArgsTransfer();
    
    int i = 10;
    int j = 5;
    System.out.println("i:" + i + " j:" + j);//i : 10  j : 5
    
//      //交換變數i與j的值
//      int temp = i;
//      i = j;
//      j = temp;
    tt.swap(i, j);//將i的值傳遞給m，j的值傳遞給n
    
    
    System.out.println("i:" + i + " j:" + j);//i : 10  j : 5
    
}
//定義一個方法，交換兩個變數的值
public void swap(int m,int n){
    int temp = m;
    m = n;
    n = temp;
    System.out.println("m:" + m + " n:" + n);

}

2. 例二

public class TestArgsTransfer1 {
    public static void main(String[] args) {
        TestArgsTransfer1 tt = new TestArgsTransfer1();
        DataSwap ds = new DataSwap();
        
        System.out.println("ds.i:" + ds.i + " ds.j:" + ds.j);
        
        tt.swap(ds);
        System.out.println(ds);
        
        System.out.println("ds.i:" + ds.i + " ds.j:" + ds.j);
        
    }
    //交換元素的值
    public void swap(DataSwap d){
        int temp = d.i;
        d.i = d.j;
        d.j = temp;
        System.out.println(d);//列印引用變數d的值
    }
}

class DataSwap{
    int i = 10;
    int j = 5;
}

3. 例3

package com.atguigu.exer;

import java.io.PrintStream;

public class Test {

	public static void main(String[] args) {
		int a = 10;
		int b = 10;
		method(a,b);
		System.out.println("a="+a);
		System.out.println("b="+b);
	}
	
//	public static void method(int a , int b) {
//		a = a * 10;
//		b = b * 20;
//		System.out.println(a);
//		System.out.println(b);
//		System.exit(0);
//	}
	public static void method(int a, int b) {
		PrintStream ps = new PrintStream(System.out) {
			public void println(String x){
				if("a=10".equals(x)) {
					x = "a=100";
				}else if("b=10".equals(x)) {
					x = "b=200";
				}
				super.println(x);
			}
		};
		
		System.setOut(ps);
	}

	
}

4. 例4

輸出的什麼？

public class Test1 {

	public static void main(String[] args) {
		int[] arr = new int[] {1,2,3};
		System.out.println(arr); //地址值
		
		char[] arr1 = new char[] {'a','b','c'};
		System.out.println(arr1); //abc
	}
}

五、物件導向的特徵一：封裝

問題：當建立了類的物件以後，如果直接通過"物件.屬性"的方式對相應的物件屬性賦值的話，可能會出現不滿足實際情況的意外，我們考慮不讓物件來直接作用屬性，而是通過"物件.方法"的形式，來控制物件對屬性的訪問。實際情況中，對屬性的要求就可以通過方法來體現
高內聚，低耦合
物件導向思想的落地法則二：
- 將類的屬性私有化
- 提供公共的方法（setter & getter）來實現呼叫
四種許可權修飾符
- 許可權從大到小為：public protected 預設 private
- 四種許可權都可以用來修飾屬性、方法、構造器
- 修飾類的話：public 預設

封裝性的體現
- 將類的屬性私有化，提供公共的方法來呼叫
- 不對外暴露的私有化方法
- 單例模式

1. 構造器

構造器的作用：①建立物件 ②給建立的物件的屬性賦值

設計類時，若不顯式宣告類的構造器的話，程式會預設提供一個空參的構造器
一旦顯式的定義類的構造器，那麼預設的構造器就不再提供
如何宣告類的構造器。格式：許可權修飾符類名(形參){ }
類的多個構造器之間構成過載
類物件的屬性賦值的先後順序：
- 屬性的預設初始化
- 屬性的顯式初始化
- 通過構造器給屬性初始化
- 通過"物件.方法"的方式給屬性賦值
一個類中至少會有一個構造器，一般都提供一個空參的構造器

2. this關鍵字

使用在類中，可以用來修飾屬性、方法、構造器
表示當前物件或者是當前正在建立的物件
當形參與成員變數重名時，如果在方法內部需要使用成員變數，必須新增this來表明該變數時類成員
在任意方法內，如果使用當前類的成員變數或成員方法可以在其前面新增this，增強程式的閱讀性
在構造器中使用“this(形參列表)”顯式的呼叫本類中過載的其它的構造器，要求“this(形參列表)”要宣告在構造器的首行！

public class TestPerson {
    public static void main(String[] args) {
        Person p1 = new Person();
        System.out.println(p1.getName() + ":" + p1.getAge());
        
        Person p2 = new Person("BB",23);
        int temp = p2.compare(p1);
        System.out.println(temp);
    }
}
class Person{
    
    private String name;
    private int age;
    
    public Person(){
        this.name = "AA";
        this.age = 1;
    }
    
    public Person(String name){
        this(); // 先呼叫空引數的
        this.name = name;
    }
    public Person(String name,int age){
        this(name);
        this.age = age;
    }
    
    public String getName() {
        return name;
    }
    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
    public int getAge() {
        return age;
    }
    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }
    public void eat(){
        System.out.println("eating");
    }
    public void sleep(){
        System.out.println("sleeping");
        this.eat();
    }
    //比較當前物件與形參的物件的age誰大。
    public int compare(Person p){
        if(this.age > p.age)
            return 1;
        else if(this.age < p.age)
            return -1;
        else
            return 0;
    }
    
}

3. package/import

package: 宣告原始檔所在的包，寫在程式的第一行
import:

顯式匯入指定包下的類或介面
寫在包的宣告和原始檔之間
如果需要引入多個類或介面，那麼就並列寫出
如果匯入的類是java.lang包下的，如：System String Math等，就不需要顯式的宣告
理解.*的概念。比如java.util. *;
匯入java.lang.*只能匯入lang包下的所有類或介面，不能匯入lang的子包下的類或介面
import static 表示匯入指定類的static的屬性或方法

/import java.util.Scanner;
//import java.util.Date;
//import java.util.List;
//import java.util.ArrayList;
import java.lang.reflect.Field;
import java.util.*;
import static java.lang.System.*;
public class TestPackageImport {
    public static void main(String[] args) {
        out.println("helloworld");
        Scanner s = new Scanner(System.in);
        s.next();
        
        Date d = new Date();
        List list = new ArrayList();
        
        java.sql.Date d1 = new java.sql.Date(522535114234L);
        
        Field f = null;
    }
}

六、物件導向的特徵二：繼承

繼承的格式
- 通過"class A extends B"類實現類的繼承
子類繼承父類以後，父類中宣告的屬性、方法，子類就可以獲取到
- 當父類中有私有的屬性或方法時，子類同樣可以獲取得到，只是由於封裝性的設計，使得子類不可以直接呼叫罷了
- 子類除了通過繼承，獲取父類的結構之外，還可以定義自己的特有的成分
java中類的繼承性只支援單繼承：一個類只能繼承一個父類。反之，一個父類可以有多個子類
如果沒有顯示宣告一個類的父類的話，則此類繼承於java.lang.Object類

1. 方法的重寫（override orverwrite） vs 過載（overload）

過載：“兩同一不同”：同一個類，同一個方法名，不同的引數列表注：方法的過載與方法的返回值無關！構造器是可以過載的
重寫：（前提：在繼承的基礎之上，子類在獲取了父類的結構以後，可以對父類中同名的方法進行“重構”）方法的返回值，方法名，形參列表形同；許可權修飾符不小於父類的同名方法；子類方法的異常型別不大於父類的；兩個方法要同為static或同為非static
- 注：不能重寫父類的私有的方法
- 父類被重寫的返回值型別是A型別，那麼子類重寫方法的返回值型別可以是A類或者A類的子類

class Cirlce{
   //求圓的面積
    public double findArea(){
   
    } 

}

class Cylinder extends Circle{
      //求圓柱的表面積
      public double findArea(){
      }
}

2. 關鍵字 super

super，相較於關鍵字this，可以修飾屬性、方法、構造器
super修飾屬性、方法：在子類的方法、構造器中，通過super.屬性或者super.方法的形式，顯式的呼叫父類的指定屬性或方法。尤其是，當子類與父類有同名的屬性、或方法時，呼叫父類中的結構的話，一定要用“super.”
通過“super(形參列表)”，顯式的在子類的構造器中，呼叫父類指定的構造器！
任何一個類(除Object類)的構造器的首行，要麼顯式的呼叫本類中過載的其它的構造器“this(形參列表)”或顯式的呼叫父類中指定的構造器“super(形參列表)”,要麼預設的呼叫父類空參的構造器"super()"，只能二選一
建議在設計類時，提供一個空參的構造器

3. 子類物件例項化的全過程

無論通過那個構造器建立子類物件，需要保證先初始化父類

目的：當子類繼承父類後，繼承父類中所有的屬性和方法，因此子類必須知道父類如何為物件進行初始化

public class TestDog {
    public static void main(String[] args) {
        Dog d = new Dog();
        d.setAge(10);
        d.setName("小明");
        d.setHostName("花花");

        System.out.println("name:" + d.getName() + " age:" + d.getAge()
                + "hostName:" + d.getHostName());
        
        System.out.println(d.toString());
    }
}

// 生物
class Creator {
    private int age;

    public int getAge() {
        return age;
    }

    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }

    public Creator() {
        super();
        System.out.println("this is Creator's constructor");
    }

}

// 動物類
class Animal extends Creator {
    private String name;

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public Animal() {
        super();
        System.out.println("this is Animal's constructor");
    }

}

// 狗
class Dog extends Animal {
    private String hostName;

    public String getHostName() {
        return hostName;
    }

    public void setHostName(String hostName) {
        this.hostName = hostName;
    }

    public Dog() {
        super();
        System.out.println("this is Dog's constructor");
    }
}

七、物件導向的特徵三：多型

1. 多型性的表現：

①方法的過載與重寫 ②子類物件的多型性

2. 使用的前提：

①要有繼承關係 ②要有方法的重寫

3. 格式

Person p = new Man();//向上轉型
通過父類的引用指向子類的物件實體，當呼叫方法時，實際執行的是子類重寫父類的方法

編譯時，認為p是Person型別的，故只能執行Person裡才有的結構，即Man裡特有的結構不能夠呼叫，子類物件的多型性，並不使用於屬性。

呼叫方法：編譯看左邊，執行看右邊

屬性：編譯和執行都看左邊

package com.atguigu.java;

public class AnimalTest {

	public static void main(String[] args) {
		
		AnimalTest test = new AnimalTest();
		// 多型性的體現
		test.func(new Dag());
		test.func(new Cat());
	}

	public void func(Animal an) {  // Animal an = new Dag();
		an.eat();
		an.shot();
	}
	
	
//	public void func(Dag dag) {
//		dag.eat();
//		dag.shot();
//	}
	
}

class Animal{
	public void eat() {
		System.out.println("動物：吃食物");
	}
	
	public void shot() {
		System.out.println("動物：叫");
	}
}

class Dag extends Animal{
	public void eat() {
		System.out.println("狗吃肉");
	}
	
	public void shot() {
		System.out.println("汪！汪");
	}
}

class Cat extends Animal{
	public void eat() {
		System.out.println("貓吃魚");
	}
	
	public void shot() {
		System.out.println("喵！喵");
	}
}

4. 關於向下轉型

有了物件的多型性之後，記憶體中實際上是載入了子類特有的屬性和方法，但是由於變數宣告為父類型別，導致了編譯時只能呼叫父類中宣告的屬性和方法，子類中特有的屬性和方法呼叫不了，所以有了向下轉型

向下轉型,使用強轉符：()
為了保證不報ClassCastException，最好在向下轉型前，進行判斷： instanceof

if (p1 instanceof Woman) {
            System.out.println("hello!");
            Woman w1 = (Woman) p1;
            w1.shopping();
  }

   if (p1 instanceof Man) {
        Man m1 = (Man) p1;
         m1.entertainment();
  }

5. 多型是編譯性行為還是執行時行為

執行時行為

package com.atguigu.java5;


import java.util.Random;

//面試題：多型是編譯時行為還是執行時行為？
//證明如下：
class Animal  {
 
	protected void eat() {
		System.out.println("animal eat food");
	}
}

class Cat  extends Animal  {
 
	protected void eat() {
		System.out.println("cat eat fish");
	}
}

class Dog  extends Animal  {
 
	public void eat() {
		System.out.println("Dog eat bone");
	}
}

class Sheep  extends Animal  {

	public void eat() {
		System.out.println("Sheep eat grass");
	}
}

public class InterviewTest {

	public static Animal  getInstance(int key) {
		switch (key) {
		case 0:
			return new Cat ();
		case 1:
			return new Dog ();
		default:
			return new Sheep ();
		}
	}

	public static void main(String[] args) {
		int key = new Random().nextInt(3);

		System.out.println(key);

		Animal  animal = getInstance(key);
		
		animal.eat();
	}
}

6. 問題1

package com.atguigu.exer;
/*
 * 練習：
 * 1.若子類重寫了父類方法，就意味著子類裡定義的方法徹底覆蓋了父類裡的同名方法，
 * 系統將不可能把父類裡的方法轉移到子類中：編譯看左邊，執行看右邊
 * 
 * 2.對於例項變數則不存在這樣的現象，即使子類裡定義了與父類完全相同的例項變數，
 * 這個例項變數依然不可能覆蓋父類中定義的例項變數：編譯執行都看左邊
 */
class Base {
	int count = 10;

	public void display() {
		System.out.println(this.count);
	}
}

class Sub extends Base {
	int count = 20;

	public void display() {
		System.out.println(this.count);
	}
}

public class FieldMethodTest {
	public static void main(String[] args) {
		Sub s = new Sub();
		System.out.println(s.count);//20
		s.display();//20
		
		Base b = s;//多型性
		//==：對於引用資料型別來講，比較的是兩個引用資料型別變數的地址值是否相同
		System.out.println(b == s);//true
		System.out.println(b.count);//10
		b.display();//20
	}
}

7. 問題2

package com.atguigu.exer;

//考查多型的筆試題目：
public class InterviewTest1 {

	public static void main(String[] args) {
		Base1 base = new Sub1();
		base.add(1, 2, 3); //sub_1

		Sub1 s = (Sub1)base;
		s.add(1,2,3); //sub_2
	}
}

class Base1 {
	public void add(int a, int... arr) {
		System.out.println("base1");
	}
}

class Sub1 extends Base1 {

	public void add(int a, int[] arr) {
		System.out.println("sub_1");
	}

	public void add(int a, int b, int c) {
		System.out.println("sub_2");
	}

}

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