重学Java之【第一章 对象的概念】

第一章 对象的概念

1. 语言的束缚与编程本质
语言的力量：语言结构通过语义反应机制无意识地塑造思维（Alfred Korzybski）。

编程语言的角色：不仅是工具，更是思想的延伸，灵感源于写作、绘画等表达形式。

OOP本质：一种编程思维和架构方式，需结合实践才能深入理解。

2. 抽象机制

• 抽象的价值：问题复杂度取决于抽象的类型和质量。
• 抽象演进：
  汇编 → 命令式语言（FORTRAN/BASIC/C）→ 面向对象语言。
• 核心问题：传统语言要求开发者将问题空间映射到机器模型（解决方案空间），过程复杂且易错。

3. 面向对象的核心思想

• 对象（Object）：

  • 问题空间元素的直接映射。
  • 包含状态（数据）和行为（方法），类似现实世界的实体。

• 五大特征（Alan Kay, Smalltalk）：

  1.万物皆对象：对象是存储数据并执行操作的实体。
  2.消息传递：程序通过对象间消息传递协作。
  3.对象嵌套：对象可包含其他对象，支持复杂结构。
  4.类型与类：对象是类的实例，类定义可接收的消息。
  5.可替换性：子类对象可替代父类对象（多态基础）。

4. 接口（Interface）

• 定义：对象接收请求的入口，由类规定其形式。

• 示例：Light lt = new Light(); lt.on();

  • Light 类定义接口（如 on()），对象通过接口响应请求。
• UML表示：类名 + 公共方法（隐藏实现细节）。

5. 设计原则

• 服务提供模型：

  • 对象是服务提供者，程序通过组合对象服务解决问题。
  • 高内聚原则：每个对象功能单一明确（如打印机模块拆分为排版、型号识别、任务执行）。

• 封装（Encapsulation）：

  • 目的：隔离实现细节，防止误用；支持后续优化。

  • 访问控制：

       public：完全开放。
       private：仅类内部访问。
       protected：子类可访问。
       default：同包内可访问。
    

6. 复用与组合

• 复用方式：

  • 组合（Composition）：强"拥有"关系（如汽车拥有引擎），生命周期同步。
  • 聚合（Aggregation）：弱"包含"关系（如购物车包含商品），生命周期独立。
• 优先组合而非继承：组合更灵活，运行时可动态调整行为。

7. 继承（Inheritance）

• 核心：基于现有类创建新类（子类），复用父类接口与实现。

• 类型关系：

  • is-a（纯粹替代）：子类完全替代父类（如圆是形状）。

  • is-like-a（接口扩展）：子类扩展新方法（如热力泵像空调但支持制热）。
• 覆盖（Overriding）：子类重定义父类方法以改变行为。

8. 多态（Polymorphism）

• 机制：

  • 向上转型（Upcasting）：将子类对象视为父类类型。

  • 动态绑定（Dynamic Binding）：运行时根据对象实际类型调用方法（Java默认支持）。
• 价值：代码与类型解耦，易于扩展（如添加新形状无需修改通用逻辑）。

void doSomething(Shape shape) {
    shape.erase(); 
    shape.draw(); // 实际调用子类方法（圆/三角形等）
}

9. 单继承结构

• Java设计：所有类继承自 Object（根类）。

• 优势：

  • 简化垃圾回收。

  • 确保运行时类型信息一致（利于异常处理等系统操作）。

10. 集合（Collection）

• 作用：动态管理对象组，解决数量与生命周期的不确定性。
• 泛型（Generics）：确保类型安全（Java 5+）：

ArrayList<Shape> shapes = new ArrayList<>(); // 仅存Shape对象

• 常见类型：

  • List（序列）、Map（键值对）、Set（不重复元素）。

11. 对象生命周期

• 创建：new 动态分配堆内存。
• 销毁：垃圾收集器（GC）自动回收无用对象，避免内存泄漏（对比C++手动管理）。

12. 异常处理

• 机制：将错误封装为对象，通过 throw/catch 分离正常逻辑与错误处理。
• Java强制要求：必须处理受检异常（编译时检查），提升健壮性。

13. OOP核心优势

• 问题导向：代码直接映射问题模型（而非机器结构）。
• 可读性与复用：通过封装、继承、多态降低复杂度，提升代码复用。
• 灵活扩展：新增类型不影响既有逻辑（如多态与集合泛型）。

本章小结
OOP核心：通过对象、类、消息传递构建问题模型。
关键特性：封装（安全）、继承（复用）、多态（解耦）。
Java设计取舍：单继承+垃圾回收简化开发，牺牲部分灵活性（对比C++）。
适用性：适合需高可读性、可扩展性的项目，但需评估实际需求（如性能敏感场景）。