Java — 物件導向

北涯發表於2022-05-07
Java物件

目錄

一、類和物件

簡介：類是對事物的一種描述，物件則為具體存在的事物。

類的定義：

public class 類名 {
    // 成員變數
    訪問修飾符 資料型別 變數名；
    …
    // 成員方法
    訪問修飾符 返回型別 方法名(引數列表) { 
        若干語句; 
        return 方法返回值; 
    }
    ...
}

建立物件：類名 物件名 = new 類名();

成員呼叫：物件名.成員變數;，物件名.成員方法(引數列表);

二、方法

定義：訪問修飾符 返回值型別 方法名(引數列表) { 方法邏輯; return 方法返回值 } 。

呼叫：方法名(引數列表);

分類：無引數無返回值、無引數有返回值、有引數無返回值、有引數有返回值。

傳值：

  1. 基本型別：呼叫方值的複製，雙方各自的後續修改互不影響。方法內部對引數變數做的任何操作都不會影響方法外部的變數。
  2. 引用型別：呼叫方的變數和接收方的引數變數，記憶體地址指向同一個物件。雙方任意一方修改該引數值都會影響對方。
  3. 可變引數：當方法的引數列表有兩個或多個引數時，可變引數需放在末尾。

進階：

  1. 類作為形參和返回值：方法的形參是類，需要該類的物件。方法的返回值是類，返回該類的物件；
  2. 抽象類作為形參和返回值：方法的形參是抽象類，需要該抽象類子類物件。方法的返回值是抽象類，返回該抽象類的子類物件；
  3. 介面作為形參和返回值：方法的形參是介面，需要該介面的實現類物件。方法的返回值是介面名，返回該類的實現類物件。

三、封裝

簡介：封裝是物件導向程式語言對客觀世界的模擬，客觀世界裡成員變數都隱藏在物件內部，外界無法直接操作。

原則：將類的某些資訊隱藏在類內部，不允許外部程式直接訪問，而是通過該類提供的方法來實現對隱藏資訊的操作和訪問。

實現：

  1. 使用 private 訪問修飾符將物件的屬性私有化；
  2. 建立公開的 get / set 方法用於對屬性的讀寫；
  3. 在 get / set 方法中對屬性的合法性進行判斷。

private 關鍵字：

  1. 是一個可以修飾成員資訊的許可權修飾符；
  2. 被其修飾的成員只能在本類中訪問，不能被其它類使用；
  3. 被其修飾的成員提供公共的 get / set 方法，供其它類使用。

this 關鍵字：

  1. 指向當前物件的引用（誰呼叫我就代表誰）；
  2. 通過 this.成員變數 | 成員方法(引數列表) | (引數列表) 來訪問本類的成員變數、方法，構造方法；
  3. 使用時必須在方法體第一行，不能在靜態方法中使用。

構造方法：

  1. 是一種特殊的方法，用於建立物件並完成物件的初始化；
  2. 格式為 public class 類名 { 修飾符 類名(引數列表) }；
  3. 沒有自定義構造方法，系統會提供一個預設的無參構造方法，若自定義了構造方法，系統不再提供預設的無參構造方法。

四、繼承

由來：多個類中存在相同屬性和行為時，將這些相同內容抽取到一個公共類中，則其它類中無需再定義這些屬性和行為，只需繼承公共類即可。

定義：就是子類繼承父類的屬性和行為，使得子類物件具有與父類物件相同的屬性和行為，且子類可直接訪問父類的非私有屬性和行為。

格式：public class 子類名 extends 父類名 {...} 。

好處：提高程式碼的複用性，類與類之間產生了關係，是多型的前提。

特點：只支援單繼承，不支援多繼承，但支援多層繼承。

方法重寫：

  1. 子類必須有和父類相同的方法名、引數列表和返回型別，且該父類方法沒有被 final 或 static 修飾；
  2. 子類的重寫方法其訪問修飾符的限定範圍應大於等於父類方法，即 public > protected > default ；
  3. 子類不能重寫父類構造方法，只能通過 super(引數列表) 呼叫。

訪問修飾符：

  1. public（公共的）：同類、同包、不同包的子類、不同包的非子類，均可訪問；
  2. protected（受保護的）：同類、同包、不同包的子類，均可訪問；
  3. default（預設的）：同類、同包，均可訪問；
  4. private（私有的）：同類，才可訪問。

super 關鍵字：

  1. 代表父類儲存空間的標識，可理解為父類物件引用；
  2. 子類通過 super.成員變數 | 成員方法(引數列表) | (引數列表) 來訪問父類的成員變數、方法，構造方法；
  3. 使用時必須在方法體第一行。

super 和 this 的區別：

  1. 父類空間優先於子類物件產生，在每次建立子類物件時，先初始化父類空間再建立其子類物件本身。
    目的在於子類物件中包含了其對應的父類空間便可包含其父類成員。
  2. super.成員變數 | 成員方法(引數列表) | (引數列表) 訪問的是父類的成員變數、方法，構造方法；
  3. this.成員變數 | 成員方法(引數列表) | (引數列表) 訪問的是本類的成員變數、方法，構造方法；
  4. super 和 this 不能同時使用，只能存在一個，並且都在方法體第一行。

成員訪問特點：

  1. 變數：子類區域性範圍找 > 子類成員範圍找 > 父類成員範圍找 > 若都沒有則報錯、不考慮父類的父類。
  2. 方法：子類成員範圍找 > 父類成員範圍找 > 若都沒有則報錯、不考慮父類的父類。

五、多型

簡介：同一物件在不同時刻表現出不同的形態。

特點：相同的訊息給予不同的物件會引發不同的動態，也就是允許不同類的物件對同一訊息做出不同的響應。

實現：滿足繼承(實現)關係、要有方法重寫、父類引用指向子類物件。

訪問：成員變數（編譯看左邊，執行看左邊），成員方法（編譯看左邊，執行看右邊）。

好處：定義方法時，使用父型別作為引數，將來呼叫時使用具體的子型別參與操作。

弊端：不能使用子類的特有方法。

轉型：

  1. 向上轉型：又稱自動轉型、隱式轉型，從子到父，子類物件賦值給父類物件，就是說父類引用指向子類例項；
    格式：父類名 物件名 = new 子類名(); ，此時該物件不能呼叫子類的特有方法。
  2. 向下轉型：又稱強制轉型，從父到子，父類物件賦值給子類物件，就是說子類引用指向父類例項；
    格式：子類名 物件名 = (子類名) 父類例項; ，此時該物件可以呼叫子類的特有方法，解決了多型的弊端。
  3. instanceof：返回一個布林值來確認某個物件，是否是某個特定類或該特定類子類的一個例項，就是說左邊的物件是不是右邊類的例項；
    格式：物件名 instanceof 型別 ，型別可以為類或介面。

六、final

簡介：final 關鍵字是最終的意思，可以修飾類、成員方法、成員變數。

修飾類：

  1. 被 final 修飾的類叫做最終類，不能被其它類繼承；
  2. 類中的所有方法都被隱式設定為 final ，但類中成員變數可以被定義為 final 或非 final ；
  3. 格式：public final class 類名 {...} 。

修飾方法：

  1. 被 final 修飾的方法叫做最終方法，不能被子類重寫；
  2. 格式：訪問修飾符 final 返回值型別 方法名(引數列表) {...} 。

修飾變數：

  1. 被 final 修飾的變數叫做常量，名稱大寫；
  2. 成員變數具有預設值，被 final 修飾之後不再有預設值，需手動賦值；
  3. 區域性變數一次賦值終生不變；
  4. 格式：訪問修飾符 final 資料型別 變數名(大寫) = 手動賦值 。

七、static

簡介：static 關鍵字是靜態的意思，訪問修飾成員方法、成員變數。

修飾方法：

  1. 被 static 修飾的方法叫做靜態方法，也稱為類方法，可通過 類名.方法名 直接呼叫；
  2. 靜態成員方法只能訪問靜態的成員變數和方法；
  3. 非靜態成員方法可以訪問非靜態的成員變數和方法，也可以訪問靜態成員變數和方法。

修飾變數：

  1. 靜態變數：被 static 修飾的成員變數叫做靜態變數，也稱為類變數，靜態變數屬於這個類，而不是屬於這個類的物件；
    靜態變數通過 類名.變數名 直接呼叫。
  2. 例項變數：沒被 static 修飾的成員變數叫做例項變數，例項變數屬於這個類的例項物件；
    例項變數必須先 new 一個物件之後，通過 物件名.變數名 呼叫。

八、抽象類

簡介：在做子類共同功能抽取時，有些方法在父類中並沒有具體的體現，此時就需要抽象類。

格式：public abstract class 類名 {...} 。

特點：

  1. 抽象類和抽象方法必須使用 abstract 關鍵字修飾；
  2. 抽象類中不一定有抽象方法，但有抽象方法的類一定是抽象類；
  3. 抽象方法不能例項化，要想例項化可參照多型的方式，通過子類物件例項化，這叫做抽象類多型；
  4. 抽象類的子類，要麼重寫抽象類中的所有抽象方法，要麼子類也是抽象類。

內部：

  1. 成員變數：既可以是變數也可以是常量；
  2. 成員方法：既可以是普通方法也可以是抽象方法；
  3. 構造方法：無參有參構造方法。

注意：

  1. 與 abstract 不能共存的關鍵字：final 、private 、static ；
  2. final：被 final 修飾的類不能有子類，而被 abstract 修飾的類一定是個父類；
  3. private：抽象類中私有的抽象方法，不被子類所知就無法重寫，而抽象方法必須被重寫。
  4. static：若 static 可以修飾抽象方法，則不用 new 物件，直接類名呼叫即可，此時抽象方法沒有意義。

九、介面

簡介：介面就是一種公共的規範標準，只要符合規範標準，大家都可以通用。Java 中的介面更多的體現在對行為的抽象。

格式：public interface 介面名 {...} 。

特點：

  1. 介面用 interface 關鍵字修飾；
  2. 類實現介面用 implements 表示，例：public class 類名 implements 介面名 {...} ；
  3. 介面不能例項化，要想例項化可參照多型的方式，通過子類物件例項化，這叫做介面多型；
  4. 介面的子類要麼重寫介面中所有抽象方法，要麼子類也是抽象類。

內部：

  1. 成員變數：只能是常量，預設修飾符：public static final ；
  2. 成員方法：只能是抽象方法，預設修飾符：public abstract ；
  3. 構造方法：沒有，介面主要是擴充套件功能而沒有具體存在的。

抽象類與介面的區別：

  1. 成員區別：抽象類有變數、常量、構造方法、普通方法、抽象方法，介面只有常量、抽象方法。
  2. 關係區別：
    1. 類與類的關係：繼承關係，只能單繼承，支援多層繼承；
    2. 類與介面的關係：實現關係，可以單實現，也支援多實現，還可以繼承一個類的同時實現多個介面；
    3. 介面與介面的關係：繼承關係，可以單繼承，也支援多繼承。
  3. 設計理念：
    1. 抽象類：對類抽象，包括屬性和行為；
    2. 介面：對行為抽象，主要對行為。

新特性：JDK8 之前，介面只有常量以及抽象方法。JDK8 時，介面增加了預設方法和靜態方法。JDK9 時，介面增加了私有方法。

預設方法：

  1. 格式：default 返回值型別 方法名(引數列表) {...} ；
  2. 注意：預設方法不是抽象方法，也可以重寫，重寫時去掉 default 關鍵字；
  3. 作用：對介面的升級不會影響到現有程式碼。

靜態方法：

  1. 格式：static 返回值型別 方法名(引數列表) {...} ;
  2. 注意：靜態方法只能通過介面名呼叫，不能通過實現類名或物件名呼叫。

私有方法：

  1. 格式1：private 返回值型別 方法名(引數列表) {...} ；
  2. 格式2：private static 返回值型別 方法名(引數列表) {...} ；
  3. 注意：預設方法可以呼叫私有的靜態方法和非靜態方法，靜態方法只能呼叫私有的靜態方法；
  4. 作用：提取預設方法和靜態方法中相同的程式碼，提高程式碼的複用性。

十、內部類

簡介：就是在一個類中定義一個類，例：在類 A 的內部定義類 B，類 B 就是內部類。

格式：public class 類名 { 訪問修飾符 class 類名 } 。

特點：內部類可以直接訪問外部類的成員(包括私有)，外部類要訪問內部類的成員必須建立物件。

分類：

  1. 成員內部類：在類的成員位置，外界訪問通過 外部類名.內部類名 物件名 = new 外部類名().new 內部類名(); ；
    但一般都是私有化的，不會讓外界直接訪問，而是通過在外部類中定義一個方法，在該方法中例項化內部類，呼叫內部類方法；
    最終外界通過外部類的這個方法達到訪問內部類的效果。
  2. 區域性內部類：在類的方法體中，外界無法直接訪問，需在方法體中建立物件並使用，最終外界通過該方法達到訪問區域性內部類的效果；
  3. 匿名內部類：區域性內部類的簡寫形式，前提是繼承類或實現介面，格式：new 類名() | 介面名() { 重寫方法 } ；
    本質上是一個繼承了該類或實現了該介面的子類匿名物件，就是說該類沒有聲名物件名。

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