java面向对象(一)——类和对象

面向对象简称 OO（Object Oriented），20 世纪 80 年代以后，有了面向对象分析（OOA）、 面向对象设计（OOD）、面向对象程序设计（OOP）等新的系统开发方式模型的研究。

对 Java 语言来说，一切皆是对象。把现实世界中的对象抽象地体现在编程世界中，一个对象代表了某个具体的操作。一个个对象最终组成了完整的程序设计，这些对象可以是独立存在的，也可以是从别的对象继承过来的。对象之间通过相互作用传递信息，实现程序开发。
1.对象的概念及面向对象的三个基本特征
对象的概念
所谓对象就是真实世界中的实体，对象与实体是一一对应的，也就是说现实世界中每一个实体都是一个对象，它是一种具体的概念。
对象有以下特点：对象具有属性和行为；对象具有变化的状态；对象具有唯一性；对象都是某个类别的实例；一切皆为对象，真实世界中的所有事物都可以视为对象。
面向对象的三大核心特性

面向对象的优点：
可重用性：代码重复使用，减少代码量，提高开发效率。下面介绍的面向对象的三大核心特性（继承、封装和多态）都围绕这个核心。
可扩展性：指新的功能可以很容易地加入到系统中来，便于软件的修改。
可管理性：能够将功能与数据结合，方便管理。

面向对象具有继承、封装和多态 3 个核心特性。
继承性：程序中的继承性是指子类拥有父类的全部特征和行为，这是类之间的一种关系。Java 只支持单继承。

封装性：封装是将代码及其处理的数据绑定在一起的一种编程机制，该机制保证了程序和数据都不受外部干扰且不被误用。封装的目的在于保护信息
主要优点：
保护类中的信息，它可以阻止在外部定义的代码随意访问内部代码和数据。
隐藏细节信息，一些不需要程序员修改和使用的信息，比如取款机中的键盘，用户只需要知道按哪个键实现什么操作就可以，至于它内部是如何运行的，用户不需要知道。
有助于建立各个系统之间的松耦合关系，提高系统的独立性。当一个系统的实现方式发生变化时，只要它的接口不变，就不会影响其他系统的使用。例如 U 盘，不管里面的存储方式怎么改变，只要 U 盘上的 USB 接口不变，就不会影响用户的正常操作。
提高软件的复用率，降低成本。每个系统都是一个相对独立的整体，可以在不同的环境中得到使用。例如，一个 U 盘可以在多台电脑上使用。
Java 语言的基本封装单位是类。由于类的用途是封装复杂性，所以类的内部有隐藏实现复杂性的机制。Java 提供了私有和公有的访问模式，类的公有接口代表外部的用户应该知道或可以知道的每件东西，私有的方法数据只能通过该类的成员代码来访问，这就可以确保不会发生不希望的事情。
多态性：面向对象的多态性，即“一个接口，多个方法”。多态性体现在父类中定义的属性和方法被子类继承后，可以具有不同的属性或表现方式。多态性允许一个接口被多个同类使用，弥补了单继承的不足。

2.类和对象介绍
类是对象的抽象，对象是类的具体。
类是概念模型，定义对象的所有特性和所需的操作，对象是真实的模型，是一个具体的实体。
类是描述了一组有相同特性（属性）和相同行为（方法）的一组对象的集合。
对象或实体所拥有的特征在类中表示时称为类的属性。
对象执行的操作称为类的方法。

类是构造面向对象程序的基本单位，是抽取了同类对象的共同属性和方法所形成的对象或实体的“模板”。而对象是现实世界中实体的描述，对象要创建才存在，有了对象才能对对象进行操作。类是对象的模板，对象是类的实例。

3.类的定义及定义类时可用的关键字

类是 Java 中的一种重要的引用数据类型，也是组成 Java 程序的基本要素，因为所有的 Java 程序都是基于类的。
在 Java 中定义一个类，需要使用 class 关键字、一个自定义的类名和一对表示程序体的大括号。
语法如下：

[public][abstract|final]class<class_name>[extends<class_name>][implements<interface_name>] {
    // 定义属性部分
    <property_type><property1>;
    <property_type><property2>;
    <property_type><property3>;
    …
    // 定义方法部分
    function1();
    function2();
    function3();
    …
}

public：表示“共有”的意思。如果使用 public 修饰，则可以被其他类和程序访问。每个 Java 程序的主类都必须是 public 类，作为公共工具供其他类和程序使用的类应定义为 public 类。
abstract：如果类被 abstract 修饰，则该类为抽象类，抽象类不能被实例化，但抽象类中可以有抽象方法（使用 abstract 修饰的方法）和具体方法（没有使用 abstract 修饰的方法）。继承该抽象类的所有子类都必须实现该抽象类中的所有抽象方法（除非子类也是抽象类）。
final：如果类被 final 修饰，则不允许被继承。
class：声明类的关键字。
class_name：类的名称。
extends：表示继承其他类。
implements：表示实现某些接口。
property_type：表示成员变量的类型。
property：表示成员变量名称。
function()：表示成员方法名称。

Java 类名的命名规则：
1.类名应该以下划线（_）或字母开头，最好以字母开头。
2.第一个字母最好大写，如果类名由多个单词组成，则每个单词的首字母最好都大写。
3.类名不能为 Java 中的关键字，例如 boolean、this、int 等。
4.类名不能包含任何嵌入的空格或点号以及除了下划线（_）和美元符号（$）字符之外的特殊字符。
类中的数据和方法统称为类成员。类的属性就是类的数据成员。

4.成员变量的定义和声明
在 Java 中类的成员变量定义了类的属性。
声明成员变量的语法：

[public|protected|private][static][final]<type><variable_name>

public、protected、private：用于表示成员变量的访问权限。
static：表示该成员变量为类变量，也称为静态变量。
final：表示将该成员变量声明为常量，其值无法更改。
type：表示变量的类型。
variable_name：表示变量名称。

可以在声明成员变量的同时对其进行初始化，如果声明成员变量时没有对其初始化，则系统会使用默认值初始化成员变量。
初始化的默认值如下：
整数型（byte、short、int 和 long）的基本类型变量的默认值为 0。
单精度浮点型（float）的基本类型变量的默认值为 0.0f。
双精度浮点型（double）的基本类型变量的默认值为 0.0d。
字符型（char）的基本类型变量的默认值为 “\u0000”。
布尔型的基本类型变量的默认值为 false。
数组引用类型的变量的默认值为 null。

如果创建了数组变量的实例，但没有显式地为每个元素赋值，则数组中的元素初始化值采用数组数据类型对应的默认值。

5.Java成员方法的声明和调用

一个完整的方法通常包括方法名称、方法主体、方法参数和方法返回值类型，成员方法一旦被定义，便可以在程序中多次调用，提高了编程效率。一个方法还可以没有返回值，即返回类型为 void.方法的名称第一个单词的第一个字母是小写，第二单词的第一个字母是大写
语法格式如下：

public class Test {
    [public|private|protected][static]<void|return_type><method_name>([paramList]) {
        // 方法体
    }
}

1. 成员方法的返回值
   若方法有返回值，则在方法体中用 return 语句指明要返回的值.
   格式如下所示:

   return 表达式

   表达式可以是常量、变量、对象等。表达式的数据类型必须与声明成员方法时给出的返回值类型一致。
2. 形参、实参及成员方法的调用
   形参是定义方法时参数列表中出现的参数，实参是调用方法时为方法传递的参数。
   形参和实参具有以下特点：
   (1)形参变量只有在被调用时才分配内存单元，在调用结束时，即刻释放所分配的内存单元。因此，形参只有在方法内部有效，方法调用结束返回主调方法后则不能再使用该形参变量。
   (2)实参可以是常量、变量、表达式、方法等，无论实参是何种类型的量，在进行方法调用时，它们都必须具有确定的值，以便把这些值传送给形参。因此应预先用赋值、输入等办法使实参获得确定值。
   (3)实参和形参在数量、类型和顺序上应严格一致，否则会发生“类型不匹配” 的错误。
   (4)方法调用中发生的数据传送是单向的，即只能把实参的值传送绐形参，而不能把形参的值反向地传送给实参。因此在方法调用过程中，形参的值发生改变，而实参中的值不会变化。
3. 方法体中的局部变量
   在方法体内可以定义本方法所使用的变量，这种变量是局部变量。它的生存期与作用域是在本方法内，也就是说，局部变量只能在本方法内有效或可见，离开本方法则这些变量将被自动释放。

在方法体内定义变量时，变量前不能加修饰符。局部变量在使用前必须明确赋值，否则编译时会出错。另外，在一个方法内部，可以在复合语句（把多个语句用括号{}括起来组成的一个语句称复合语句）中定义变量，这些变量只在复合语句中有效。

6.this关键字详解
this 关键字是 Java 常用的关键字，可用于任何实例方法内指向当前对象，也可指向对其调用当前方法的对象，或者在需要当前类型对象引用时使用。

普通方法访问其他方法、成员变量时无须使用 this 前缀，但如果方法里有个局部变量和成员变量同名，但程序又需要在该方法里访问这个被覆盖的成员变量，则必须使用 this 前缀。

this.属性名

this 关键字最大的作用就是让类中一个方法，访问该类里的另一个方法或实例变量。

this.方法名

注意：对于 static 修饰的方法而言，可以使用类来直接调用该方法，如果在 static 修饰的方法中使用 this 关键字，则这个关键字就无法指向合适的对象。所以，static 修饰的方法中不能使用 this 引用。并且 Java 语法规定，静态成员不能直接访问非静态成员。
this( )访问构造方法
注意：
this( ) 不能在普通方法中使用，只能写在构造方法中。
在构造方法中使用时，必须是第一条语句。

7.对象的创建
对象是对类的实例化。对象具有状态和行为，变量用来表明对象的状态，方法表明对象所具有的行为。
对象的显式创建方式有 4 种。

1. 使用 new 关键字创建对象

   类名 对象名 = new 类名()；

2. 调用 java.lang.Class 或者 java.lang.reflect.Constuctor 类的 newlnstance() 实例方法

   java.lang.Class Class 类对象名称 = java.lang.Class.forName(要实例化的类全称);
   类名 对象名 = (类名)Class类对象名称.newInstance()

   调用 java.lang.Class 类中的 forName() 方法时，需要将要实例化的类的全称（比如 com.mxl.package.Student）作为参数传递过去，然后再调用 java.lang.Class 类对象的 newInstance() 方法创建对象。

3. 调用对象的 clone() 方法
   使用该方法创建对象时，要实例化的类必须继承 java.lang.Cloneable 接口

   类名 对象名 = (类名)已创建好的类对象名.clone();

4. 调用 java.io.ObjectlnputStream 对象的 readObject() 方法
   使用 new 关键字或 Class 对象的 newInstance() 方法创建对象时，都会调用类的构造方法。
   使用 Class 类的 newInstance() 方法创建对象时，会调用类的默认构造方法，即无参构造方法。
   使用 Object 类的 clone() 方法创建对象时，不会调用类的构造方法，它会创建一个复制的对象，这个对象和原来的对象具有不同的内存地址，但它们的属性值相同。
   如果类没有实现 Cloneable 接口，则 clone。方***抛出 java.lang.CloneNotSupportedException 异常，所以应该让类实现 Cloneable 接口。

隐含创建对象
除了显式创建对象以外，在 Java 程序中还可以隐含地创建对象，例如:
1）String strName = "strValue"，其中的“strValue”就是一个 String 对象，由 Java 虚拟机隐含地创建。
2）字符串的“+”运算符运算的结果为一个新的 String 对象

String str1 = "Hello";
String str2 = "Java";
String str3 = str1+str2;    // str3引用一个新的String对象

3）当 Java 虚拟机加载一个类时，会隐含地创建描述这个类的 Class 实例。

8.匿名对象
匿名对象就是没有明确的给出名字的对象，是对象的一种简写形式。一般匿名对象只使用一次，而且匿名对象只在堆内存中开辟空间，而不存在栈内存的引用。

类名称 对象名 = new 类名称();

每次 new 都相当于开辟了一个新的对象，并开辟了一个新的物理内存空间。如果一个对象只需要使用唯一的一次，就可以使用匿名对象，匿名对象还可以作为实际参数传递。
9.访问对象的属性和行为

每个对象都有自己的属性和行为，这些属性和行为在类中体现为成员变量和成员方法，其中成员变量对应对象的属性，成员方法对应对象的行为。
要引用对象的属性和行为，需要使用点（.）操作符来访问。对象名在圆点左边，而成员变量或成员方法的名称在圆点的右边

对象名.属性(成员变量)    // 访问对象的属性
对象名.成员方法名()    // 访问对象的方法

10.对象的销毁
对象使用完之后需要对其进行清除。对象的清除是指释放对象占用的内存。在创建对象时，用户必须使用 new 操作符为对象分配内存。不过，在清除对象时，由系统自动进行内存回收，不需要用户额外处理。

Java 语言的内存自动回收称为垃圾回收（Garbage Collection）机制，简称 GC。垃圾回收机制是指 JVM 用于释放那些不再使用的对象所占用的内存。
在 Java 的 Object 类中还提供了一个 protected 类型的 finalize() 方法，因此任何 Java 类都可以覆盖这个方法，在这个方法中进行释放对象所占有的相关资源的操作。
调用 System.gc() 或者 Runtime.gc() 方法也不能保证回收操作一定执行，它只是提高了 Java 垃圾回收器尽快回收垃圾的可能性。
11.注释

1. 类注释
   类注释一般必须放在所有的“import”语句之后，类定义之前，主要声明该类可以做什么，以及创建者、创建日期、版本和包名等一些信息。以下是一个类注释的模板。

   /**
   * @projectName（项目名称）: project_name
   * @package（包）: package_name.file_name
   * @className（类名称）: type_name
   * @description（类描述）: 一句话描述该类的功能
   * @author（创建人）: user 
   * @createDate（创建时间）: datetime  
   * @updateUser（修改人）: user 
   * @updateDate（修改时间）: datetime
   * @updateRemark（修改备注）: 说明本次修改内容
   * @version（版本）: v1.0
   */

   提示：以上以@开头的标签为 Javadoc 标记，由@和标记类型组成，缺一不可。@和标记类型之间有时可以用空格符分隔，但是不推荐用空格符分隔，这样容易出错。

2. 方法注释
   方法注释必须紧靠在方法定义的前面，主要声明方法参数、返回值、异常等信息。除了可以使用通用标签外，还可以使用下列的以@开始的标签。
   @param 变量描述：对当前方法的参数部分添加一个说明，可以占据多行。一个方法的所有 @param 标记必须放在一起。
   @return 返回类型描述：对当前方法添加返回值部分，可以跨越多行。
   @throws 异常类描述：表示这个方法有可能抛出异常。有关异常的详细内容将在第 10 章中讨论。

3. 字段注释
   字段注释在定义字段的前面，用来描述字段的含义。

12.访问控制修饰符详解（public、 private、protected 和 friendly）
在 Java 语言中提供了多个作用域修饰符，其中常用的有 public、private、protected、final、abstract、static、transient 和 volatile，这些修饰符有类修饰符、变量修饰符和方法修饰符。
访问控制符是一组限定类、属性或方法是否可以被程序里的其他部分访问和调用的修饰符。类的访问控制符只能是空或者 public，方法和属性的访问控制符有 4 个，分别是 public、 private、protected 和 friendly，其中 friendly 是一种没有定义专门的访问控制符的默认情况。

1. private
   用 private 修饰的类成员，只能被该类自身的方法访问和修改，而不能被任何其他类（包括该类的子类）访问和引用。因此，private 修饰符具有最高的保护级别。
2. friendly（默认）
   如果一个类没有访问控制符，说明它具有默认的访问控制特性。这种默认的访问控制权规定，该类只能被同一个包中的类访问和引用，而不能被其他包中的类使用，即使其他包中有该类的子类。这种访问特性又称为包访问性。
3. protected
   用保护访问控制符 protected 修饰的类成员可以被三种类所访问：该类自身、与它在同一个包中的其他类以及在其他包中的该类的子类。使用 protected 修饰符的主要作用，是允许其他包中它的子类来访问父类的特定属性和方法，否则可以使用默认访问控制符。
4. public
   当一个类被声明为 public 时，它就具有了被其他包中的类访问的可能性，只要包中的其他类在程序中使用 import 语句引入 public 类，就可以访问和引用这个类。

13.static关键字
使用 static 修饰符修饰的属性（成员变量）称为静态变量，也可以称为类变量，常量称为静态常量，方法称为静态方法或类方法，它们统称为静态成员，归整个类所有。
静态成员不依赖于类的特定实例，被类的所有实例共享，就是说 static 修饰的方法或者变量不需要依赖于对象来进行访问，只要这个类被加载，Java 虚拟机就可以根据类名找到它们。
注意：
static 修饰的成员变量和方法，从属于类。
普通变量和方法从属于对象。
静态方法不能调用非静态成员，编译会报错。

类的成员变量可以分为以下两种：
静态变量（或称为类变量），指被 static 修饰的成员变量。
实例变量，指没有被 static 修饰的成员变量

1）静态变量
运行时，Java 虚拟机只为静态变量分配一次内存，在加载类的过程中完成静态变量的内存分配。
在类的内部，可以在任何方法内直接访问静态变量。
在其他类中，可以通过类名访问该类中的静态变量。
2）实例变量
每创建一个实例，Java 虚拟机就会为实例变量分配一次内存。
在类的内部，可以在非静态方法中直接访问实例变量。
在本类的静态方法或其他类中则需要通过类的实例对象进行访问。
静态变量可以被类的所有实例共享，因此静态变量可以作为实例之间的共享数据，增加实例之间的交互性。
如果类的所有实例都包含一个相同的常量属性，则可以把这个属性定义为静态常量类型，从而节省内存空间。

与成员变量类似，成员方法也可以分为以下两种：
1.静态方法（或称为类方法），指被 static 修饰的成员方法。
2.实例方法，指没有被 static 修饰的成员方法。

静态方法不需要通过它所属的类的任何实例就可以被调用，因此在静态方法中不能使用 this 关键字，也不能直接访问所属类的实例变量和实例方法，但是可以直接访问所属类的静态变量和静态方法。另外，和 this 关键字一样，super 关键字也与类的特定实例相关，所以在静态方法中也不能使用 super 关键字。
在实例方法中可以直接访问所属类的静态变量、静态方法、实例变量和实例方法。

静态代码块指 Java 类中的 static{ } 代码块，主要用于初始化类，为类的静态变量赋初始值，提升程序性能。
静态代码块的特点如下：
静态代码块类似于一个方法，但它不可以存在于任何方法体中。
静态代码块可以置于类中的任何地方，类中可以有多个静态初始化块。
Java 虚拟机在加载类时执行静态代码块，所以很多时候会将一些只需要进行一次的初始化操作都放在 static 代码块中进行。
如果类中包含多个静态代码块，则 Java 虚拟机将按它们在类中出现的顺序依次执行它们，每个静态代码块只会被执行一次。
静态代码块与静态方法一样，不能直接访问类的实例变量和实例方法，而需要通过类的实例对象来访问
14.final修饰符
final 在 Java 中的意思是最终，也可以称为完结器，表示对象是最终形态的，不可改变的意思。final 应用于类、方法和变量时意义是不同的，但本质是一样的，都表示不可改变。
使用 final 关键字声明类、变量和方法需要注意以下几点：
final 用在变量的前面表示变量的值不可以改变，此时该变量可以被称为常量。
final 用在方法的前面表示方法不可以被重写（子类中如果创建了一个与父类中相同名称、相同返回值类型、相同参数列表的方法，只是方法体中的实现不同，以实现不同于父类的功能，这种方式被称为方法重写，又称为方法覆盖。这里了解即可，教程后面我们会详细讲解）。

final 修饰的变量即成为常量，只能赋值一次，但是 final 所修饰局部变量和成员变量有所不同。
final 修饰的局部变量必须使用之前被赋值一次才能使用。
final 修饰的成员变量在声明时没有赋值的叫“空白 final 变量”。空白 final 变量必须在构造方法或静态代码块中初始化。

final 修饰的变量不能被赋值这种说法是错误的，严格的说法是，final 修饰的变量不可被改变，一旦获得了初始值，该 final 变量的值就不能被重新赋值。
final 用在类的前面表示该类不能有子类，即该类不可以被继承。
当使用 final 修饰基本类型变量时，不能对基本类型变量重新赋值，因此基本类型变量不能被改变。 但对于引用类型变量而言，它保存的仅仅是一个引用，final 只保证这个引用类型变量所引用的地址不会改变，即一直引用同一个对象，但这个对象完全可以发生改变。

final 修饰的方法不可被重写，如果出于某些原因，不希望子类重写父类的某个方法，则可以使用 final 修饰该方法。

final 修饰的类不能被继承。当子类继承父类时，将可以访问到父类内部数据，并可通过重写父类方法来改变父类方法的实现细节，这可能导致一些不安全的因素。为了保证某个类不可被继承，则可以使用 final 修饰这个类。

final 修饰符使用总结

1. final 修饰类中的变量
   表示该变量一旦被初始化便不可改变，这里不可改变的意思对基本类型变量来说是其值不可变，而对对象引用类型变量来说其引用不可再变。其初始化可以在两个地方：一是其定义处，也就是说在 final 变量定义时直接给其赋值；二是在构造方法中。这两个地方只能选其一，要么在定义时给值，要么在构造方法中给值，不能同时既在定义时赋值，又在构造方法中赋予另外的值。
2. final 修饰类中的方法
   说明这种方法提供的功能已经满足当前要求，不需要进行扩展，并且也不允许任何从此类继承的类来重写这种方法，但是继承仍然可以继承这个方法，也就是说可以直接使用。在声明类中，一个 final 方法只被实现一次。
3. final 修饰类
   表示该类是无法被任何其他类继承的，意味着此类在一个继承树中是一个叶子类，并且此类的设计已被认为很完美而不需要进行修改或扩展。

15.main()方法
在 Java 中，main() 方法是 Java 应用程序的入口方法，程序在运行的时候，第一个执行的方法就是 main() 方法。main() 方法和其他的方法有很大的不同。

，使用 main() 方法时应该注意如下几点：
访问控制权限是公有的（public）。
main() 方法是静态的。如果要在 main() 方法中调用本类中的其他方法，则该方法也必须是静态的，否则需要先创建本类的实例对象，然后再通过对象调用成员方法。
main() 方法没有返回值，只能使用 void。
main() 方法具有一个字符串数组参数，用来接收执行 Java 程序的命令行参数。命令行参数作为字符串，按照顺序依次对应字符串数组中的元素。
字符串中数组的名字（代码中的 args）可以任意设置，但是根据习惯，这个字符串数组的名字一般和 Java 规范范例中 main() 参数名保持一致，命名为 args，而方法中的其他内容都是固定不变的。
main() 方法定义必须是“public static void main(String[] 字符串数组参数名)”。
一个类只能有一个 main() 方法，这是一个常用于对类进行单元测试（对软件中的最小可测试单元进行检查和验证）的技巧。

16.构造方法
Java 构造方法有以下特点：
方法名必须与类名相同
可以有 0 个、1 个或多个参数
没有任何返回值，包括 void
默认返回类型就是对象类型本身
只能与 new 运算符结合使用

在一个类中，与类名相同的方法就是构造方法。每个类可以具有多个构造方法，但要求它们各自包含不同的方法参数。
构造方法不能被 static、final、synchronized、abstract 和 native（类似于 abstract）修饰。