java13编程基础面向对象深入

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大纲

类与对象

面向对象与面向过程

面向过程和面向对象都是对软件分析、设计和开发的一种思想,它指导着人们以不同的方式去分析、设计和开发软件。早期先有面向过程思想，随着软件规模的扩大，问题复杂性的提高，面向过程的弊端越来越明显的显示出来，出现了面向对象思想并成为目前主流的方式。两者都贯穿于软件分析、设计和开发各个阶段，对应面向对象就分别称为面向对象分析（OOA）、面向对象设计（OOD）和面向对象编程（OOP）。C语言是一种典型的面向过程语言，Java是一种典型的面向对象语言。

面向过程思想思考问题时，我们首先思考“怎么按步骤实现？”并将步骤对应成方法，一步一步，最终完成。 这个适合简单任务，不需要过多协作的情况下。比如，如何开车？我们很容易就列出实现步骤：

面向过程适合简单、不需要协作的事务，重点关注如何执行。

但是当我们思考比较复杂的设计任务时，比如“如何造车？”，就会发现列出1234这样的步骤，是不可能的。那是因为，造车太复杂，需要很多协作才能完成。此时面向对象思想就应运而生了。

面向对象(Oriented-Object)思想更契合人的思维模式。我们首先思考的是“怎么设计这个事物？” 比如思考造车，我们就会先思考“车怎么设计？”，而不是“怎么按步骤造车的问题”。这就是思维方式的转变。

其次应该思考"应该让谁来实现?",这个"谁"就是对象 , 对象如何实现我们不关注,只关注对象本身。

比如，我们用面向对象思想思考“如何设计车”：

天然的，我们就会从“车由什么组成”开始思考。发现，车由如下对象组成：

为了便于协作，我们找轮胎厂完成制造轮胎的步骤，发动机厂完成制造发动机的步骤；这样，发现大家可以同时进行车的制造，最终进行组装，大大提高了效率。但是，具体到轮胎厂的一个流水线操作，仍然是有步骤的，还是离不开执行者、离不开面向过程思维！

类与对象的概念

我们人认识世界，其实就是面向对象的（此对象可不是男女谈对象的彼对象呀） 。比如现在让大家认识一下“天使”这个新事物，天使大家没见过吧，怎么样认识呢？最好的办法就是，给你们面前摆4个天使，带翅膀的美女，让大家看，看完以后，即使我不说，大家下一次是不是就都认识天使了。

图1-1 认识天使

但是，看完10个天使后，我们总要总结一下，什么样的东东才算天使？天使是无数的，总有没见过的！所以必须总结抽象，便于认识未知事物！总结的过程就是抽象的过程。小时候，我们学自然数时怎么定义的？像1，2，3，4…这样的数就叫做自然数。 通过抽象，我们发现天使有这样一下特征：

1. 带翅膀（带翅膀不一定是天使，还可能是鸟人）
2. 女孩（天使掉下来脸着地，也是天使！）
3. 善良
4. 头上有光环

那么通过这4个具体的天使，我们进行抽象，抽象出了天使的特征，我们也可以归纳一个天使类。 通过这个过程，类就是对象的抽象。

对象：是具体的事物 xiaoming xiaohong 类：是对对象的抽象（抽象 抽出象的部分）Person 先有具体的对象，然后抽象各个对象之间象的部分，归纳出类通过类再认识其他对象。

生活案例

• 类是一个图纸 对象是根据该图纸制造多个实物
• 类是一个模具 对象是使用模具制造的多个铸件（月饼模子 ）
• 类是上海大众汽车，对象就是大家购买的一辆辆具体上海大众汽车

类可以看做是一个模版，或者图纸，系统根据类的定义来造出对象。我们要造一个汽车，怎么样造？类就是这个图纸，规定了汽车的详细信息，然后根据图纸将汽车造出来。

类：我们叫做class。 对象：我们叫做Object,instance(实例)。以后我们说某个类的对象，某个类的实例。是一样的意思。

对象和类的关系：

• 特殊到一般，具体到抽象。
• 类可以看成一类对象的模板，对象可以看成该类的一个具体实例。
• 类是用于描述同一类形的对象的一个抽象的概念，类中定义了这一类对象所应具有的静态和动态属性。
• JDK提供了很多类供编程人员使用，编程人员也可定义自己的类。

自定义类与对象

自定义类

做了关于对象的很多介绍，终于进入代码编写阶段。本节中重点介绍类和对象的基本定义，属性和方法的基本使用方式。

定义类（类的组成）

• 属性 field
• 方法 method
• 构造方法 construtor
• 其他：代码块 静态代码块 内部类

属性（field 成员变量）

属性用于定义该类或该类对象包含的数据或者说静态特征。属性作用范围是整个类体。

在定义成员变量时可以对其初始化，如果不对其初始化，Java使用默认的值对其初始化。

表4-2 成员变量的默认值

数据类型

默认值

整型

0

浮点型

0.0

字符型

'u0000'

布尔型

false

所有引用类型

null

属性定义格式：

[修饰符]  属性类型  属性名 = [默认值] ;

public class Person{
String name = "张三";
}

说明:

方法

方法用于定义该类或该类实例的行为特征和功能实现。方法是类和对象行为特征的抽象。方法很类似于面向过程中的函数。面向过程中，函数是最基本单位，整个程序由一个个函数调用组成。面向对象中，整个程序的基本单位是类，方法是从属于类和对象的。

方法定义格式：

[修饰符]  方法返回值类型  方法名(形参列表) {
// n条语句
}

public class Person{
//成员变量
String name;
//成员方法
public void study(){
System.out.println("一个程序猿正在努力工作...");
}
}

使用

创建对象

类名 对象名 = new 类名();

Person p1=new Person();

调用类的属性和方法

对象名.成员变量
对象名.成员方法

p1.name = "李四";
p1.study();

类的实例

一般类中有三种常见的成员：属性field、方法method、构造器constructor。这三种成员都可以定义零个或多个。

编写简单的学生类:

public class Student {

//属性（成员变量）
int id;
String sname;
int age;    
//方法
void study(){
    System.out.println("我正在学习！");
}    
//构造方法
 Student(){
 }

}

一个典型的IT学生类:

class Computer {

String brand;    //品牌

}
public class ITStudent {

// field
int id;
String sname;
int age;
Computer comp;
void study() {
    System.out.println("我正在学习！使用我们的电脑，"+comp.brand);
}
ITStudent() {
}
public static void main(String[ ] args) {
    Student stu = new Student();
    stu.sname = "张三";
    Computer comp = new Computer();
       comp.brand = "联想";
    stu.comp = comp;
    stu.study();
}

}

成员变量与局部变量的区别

• 声明位置不同 类中 方法中

• 作用范围不同： 当前类的方法 当前方法

  • 不同的方法中即使有同名的局部变量，没有关系，互不影响，建议相同
• 内存存放的位置的：栈内存中 堆内存中
• 成员变量有默认值；局部变量没有默认值

类与类之间的关系

类之间大体分为6种关系：

在设计模式中类与类之间的关系主要有6种：依赖、关联、聚合、组合、继承，实现， 它们之间的耦合度依次增加。

继承关系(Inheritance)**

继承指的是一个类（称为子类、子接口）继承另外的一个类（称为父类、父接口）的功能，并可以增加它自己的新功能的能力。在Java中继承关系通过关键字extends明确标识。

public class Person {

String name;
int age;
void move(){}

}
//继承
class Student extends Person{

void study(){}

}
class Teacher extends Person{

void teach(){}

}

实现关系

实现指的是一个class类实现interface接口（可以是多个）的功能，实现是类与接口之间最常见的关系。在Java中此类关系通过关键字implements明确标识。

interface Vehicle{

void move();

}
class Ship implements Vehicle{

void move(){
    System.out.println("水里移动..");
}

}
class Ship Car Vehicle{

void move(){
    System.out.println("陆地跑..");
}

}

依赖关系(Dependency)

简单的理解，依赖就是一个类A使用到了另一个类B，而这种使用关系是具有偶然性的、临时性的、非常弱的，但是类B的变化会影响到类A。比如某人要过河，需要借用一条船，此时人与船之间的关系就是依赖。表现在代码层面，为类B作为参数被类A在某个method方法中使用。

public class Person {

public void drive(Car car){}   //方法参数  

}
class car{}

关联关系(Association)

关联体现的是两个类之间语义级别的一种强依赖关系，比如我和我的朋友，这种关系比依赖更强、不存在依赖关系的偶然性、关系也不是临时性的，一般是长期性的，而且双方的关系一般是平等的。关联可以是单向、双向的。表现在代码层面，为被关联类B以类的属性形式出现在关联类A中，也可能是关联类A引用了一个类型为被关联类B的全局变量。

public class Person {

public Address address;   //关联关系
  
public void setAddress (Address address){        
    this.address= address;  
}  
  
public Address getAddress (){          
    return address;  
}  

}
class Address{}

聚合关系(Aggregation)

单向，关联关系的一种，与关联关系之间的区别是语义上的，关联的两个对象通常是平等的，聚合则一般不平等，有一种整体和局部的感觉，实现上区别不大。表现在代码层面，和关联关系是一致的，只能从语义级别来区分。

public class Team {

public Person person;  
  
public Team(Person person){  
    this.person = person;  
}  

}

Class由Student组成，其生命周期不同，整体不存在了，部分依然存在，当前Team解散了，人还在，还可以加入别的组。

组合关系(Composition)

单向，是一种强依赖的特殊聚合关系

public class Person {

public Head head;  
public Body body;  
  
public Person(){  
    head = new Head();  
    body = new Body();  
}  

}

Head，Body，Arm和Leg组合成People，其生命周期相同，如果整体不存在了，部分也将消亡。

内存分析

Java中的对象和数组是通过引用对其操作的.

• 引用可以理解为一种受限的指针
• 指针是可以进行与整数做加减运算的，两个指针之间也可以进行大小比较运算和相减运算。引用不行，只能进

  行赋值运算。

• 引用就是一个变量或对象的别名（引用的本质是一个对象）；指针是一个段内存空间的地址(指向存储一个变 量
• 值的空间或一个对象的空间)

内存划分 :

栈： ​ • 存放：局部变量 ​ • 先进后出，自下而上存储 ​ • 方法执行完毕，自动释放空间 堆： ​ • 存放new出来的对象 ​ • 需要垃圾回收器来回收 方法区： ​ • 存放：类的信息(代码)、 static变量、字符串常量等.

class Student{

String name;
Bithday birthday;

}

class Birthday{

int year;
int month;
int day;

}
public static void main(String[] args){

Student s=new Student();
s.name="zhangsan";
s.birthday.year=2010;
s.birthday.month=10;

}

//A:遍历int类型的数组 依次输出每个数组元素
public static void printArray(int[] arr){

//循环遍历数组下标
for(int i=0;i<arr.length;i++){
    System.out.println("输出int类型数组的每一个元素"+arr[i]);
}

}

//B:逆序:倒叙输出数组元素
public static void printArr(String[] arr){

for(int i=arr.length-1;i>=0;i--){
    System.out.println(arr[i]);
}

}

//C:最值:获取数组中的最大值和最小值
public static void maxMinValue(int[] arr){

//假设数组中的第一个元素当成最大值
int max=arr[0];
//假设数组中的第一个元素当成最大值
int min=arr[0];
//遍历数组
for(int i=0;i<arr.length;i++){
    //比较数组元素与max
    if(max<arr[i]){
        max=arr[i];
    }
    //比较数组元素与min
    if(min>arr[i]){
        min=arr[i];
    }
    System.out.println("数组中最大的值为max"+max);
    System.out.println("数组中最小的值为min"+min);
}

}

经典案例

有一个人走进商店，他对服务员说：我想要一个东西，这个东西呢，它是圆形的，是甜甜的，上面有奶油，并且有一些水果在上面，可以插蜡烛... 他繁复得叙述的这个什么东西，究竟是什么呢？其实我不说大家也猜得到：他想要一个生日蛋糕。

现实中你只需要说，服务员来个蛋糕，服务员把单子交给了面点师，服务员说”好咧，1 小时后来取”，面点师一步步按流程制作蛋糕，最终蛋糕做的如何，就看面点师的了

分析:根据客户的需要，我们来制作蛋糕。

首选要有一个制作蛋糕的菜谱( 类 )，里面当然要有制作这个蛋糕需要么原材料( 成员属性) 。

public class Cake {

public String shape;// 蛋糕的形状
public int cream;// 奶油的量
public int eggs; // 鸡蛋的量
public int water;// 水的量
public String bakeTime;// 烤制时间
public String others;// 其他配料

}

其次还要有一个蛋糕师(类),它不仅仅有自己的名字等( 成员属性),还要有一个能力就是会做蛋糕( 成员方法)。

class Baker{

String name; //名字

public Cake makeCake(){
    Cake cake =new Cake();
    cake.shape ="麻将型";
    cake.cream =50;
    cake.water =500;
    cake.eggs =5;
    cake.bakeTime="2016-03-21";
    cake.others="黄油butter 糖sugar";
    return cake;
}

}

好了,现在你可以取蛋糕了~

public static void main(String[] args){

Baker baker=new Baker();
baker.name = "胡歌";
Cake cake=baker.makeCake();

}

构造方法(构造器 constructor)

构造器也叫构造方法(constructor)，用于对象的初始化。构造器是一个创建对象时被自动调用的特殊方法，目的是对象的初始化。构造器的名称应与类的名称一致。Java通过new关键字来调用构造器，从而返回该类的实例，是一种特殊的方法。

声明格式

[修饰符] 类名(形参列表){

//n条语句

}

public Dog(){}

构造器4个要点：

• 构造器的方法名必须和类名一致！
• 构造器虽然有返回值，但是不能定义返回类型(返回值的类型肯定是本类)，不能在构造器里调用return。
• 通过new关键字调用！！
• 如果我们没有定义构造器，则系统会自动定义一个无参的构造方法。如果已定义则编译器不会添加无参数构造方法！
• 与普通方法一样，构造方法也可以重载
• 修饰符 final abstract static不能用来修饰构造器

作用

初始化对象信息的，不是用于创建对象的

空构造

没有参数构造器叫做无参构造

1. 一个类中，如果没有显式|手动 加入 任意构造器 javac 编译后 自动加入空构造
2. 一旦加入构造器 ，javac 不会加入空构造器。

class Dog{

String color;
String name;
//空构造  
//public Dog(){} 默认提供

}

重载

一个类中可以存在多个构造器

1. 方法重载: 两同三不同 同一个类方法名相同，形参类型 个数 顺序不同
2. 构造器重载: 只看形参即可 形参类型 个数 顺序不同。调用时按“就近最优原则”

class Dog{

String color;
String name;
//空构造  
Dog(){} 
public Dog(String name,String color){
    this.name=name;
    this.color=color;
}
public static void main(String[ ] args) {
    Dog d1 = new Dog();
    Dog d2 = new Dog("二狗子", "白色");
    Dog d3 = new Dog("三狗子", "土色");        
}

}

this关键字

this 即”自己”，代表对象本身，谁调用代表谁。在成员方法中或构造器中隐式的传递。作用如下:

1. this.属性避免属性和形参、局部变量同名，发生就近原则
2. this([实参列表]): 构造器的首行调用其他构造器。

class Web{

//网址
public String url;

public Web(){
    System.out.println("构造器");
}
public Web(String url){
    this(); //this()构造器的调用
    this.url =url;//this.属性 区分同名问题
} 
//赋值
public void setUrl(String url){
    this.url =url;
}
/**
属性与形参 同名，发生就近原则 
public Web(String url){
    url =url;
}
//二者不同名
public Web(String u){
    url =u;
}*/

}

注意: 静态方法中无 this。

成员方法分析与应用场景

成员的是属于对象的,根据一系列对象分析抽取的共性定义在模板类中的成员位置。

class Person{

String name; //成员变量
//成员方法
void eat(){
}

}

在外部想要使用类中的成员,必须跟随这个类的对象使用。

如果是根据对象分析出的功能,把它定义在类中的成员方法中。

如果不想跟随对象使用,那就定义成静态方法,非成员方法。

static关键字

凡是静态的都是属于类的，与对象无关的，先于对象存在的。可用于修饰属性、方法、块。

在类中，用static声明的成员变量为静态成员变量 ,或者叫做： 类属性，类变量.

• 它为该类的公用变量，属于类，被该类的所有实例共享，在类被载入时被显式初始化，
• 对于该类的所有对象来说，static成员变量只有一份。被该类的所有对象共享！！
• 可以使用”对象.类属性”来调用。不过，一般都是用“类名.类属性”
• static变量置于方法区中！

用static声明的方法为静态方法

• 不需要对象，就可以调用(类名.方法名)
• 在调用该方法时，不会将对象的引用传递给它，所以在static方法中不可直接访问非static的成员。但是可以通过对象使用。

• 静态方法不能以任何方式引用this和super关键字

  class StaticDemo01 {
  static int id;//静态变量
  int age; //成员变量
  public static void main(String[] args) {

     //静态的内容可以直接使用
     System.out.println("id1="+id);  //id1=0
     System.out.println("id2="+StaticDemo01.id); //id2=0
     test();
     //通过对象使用成员
     StaticDemo01 sd=new StaticDemo01();
     System.out.println("age="+sd.age);//age=0 

  }

  /*

  * 静态方法
  */

  public static void test(){

     id++;

  }

  /*

  * 成员方法 使用静态和非静态的内容
  */

  public void test2(){

     //非静态的方法中可以直接使用成员内容,可以通过对象使用
     age++;
     id++;

  }
  }

注意:

• 静态内容中只能直接使用静态内容,通过对象使用成员内容
• 成员内容中可以直接使用静态内容,可以直接使用成员内容,也可以通过对象使用