[Java知识库]【Javase】04-面向对象与封装

面向对象与封装

堆、栈、方法区

• 栈：方法只要执行，会压栈。（局部变量）
• 堆：new出来的对象都在堆中。垃圾回收器主要针对。（实例变量）
• 方法区：类的信息，字节码信息，代码片段。（静态变量）
• 注意：方法的代码片段放在方法区，但是方法执行过程当中需要的内存在栈中。

当我们采用面向对象的方式贯穿整个系统的话，涉及到三个术语：

• OOA：面向对象分析(Object-Oriented Analysis)
• OOD：面向对象设计(Object-Oriented Design)
• OOP：面向对象编程(Object-Oriented Programming)
• 整个软件开发的过程，都是通过OO进行贯穿的。
• 实现一个软件的过程：分析(A)–>设计(D)–>编程§
  • leader 领导/经理/组长
  • team 团队
  • PM 项目经理（整个项目的监管人） Project Manager

面向对象包括三大特征：

• 封装、继承、多态
  • 有了封装，才有继承，有了继承，才能说多态。
  • 任何一个面向对象的编程语言都包括这三个特征，例如：python、java

类与对象的概念：

• 类：类在现实世界当中是不存在的，是一个模板，是一个概念。是人类大脑思考抽象的结果。类代表了一类事物。
  • 在现实世界当中，对象A与对象B之间具有共同特征，进行抽象总结出一个模板，这个模板被称为类。
• 对象：对象是实际存在的个体。现实世界当中实际存在。
  • 注意：在java语言中，要想得到“对象”，必须先定义“类”，“对象”是通过“类”这个模板创造出来的。通过类创建对象的过程我们可以称为“创建”，也可以称为“实例化”，“对象”还有一个名称“实例/instance”。多个对象具有共同特征，进行思考总结抽取共同特征的过程称为“抽象”。
    • 类–【实例化】->对象（实例）
    • 对象–【抽象】->类
    • 类描述的是对象的共同特征。
      • 共同特征例如：身高特征，这个身高特征在访问的时候，必须先创建对象，通过对象去访问这个特征。因为这个特征具体的某个对象上之后，值不同。有的对象身高1.80，有的对象身高2.80。
• 一个类主要描述什么信息呢？
  • 一个类主要描述的是 状态 + 动作。
    • 状态信息：名字、身高、性别、年龄
    • 动作信息：吃、唱歌、跳舞、学习
    • 状态–> 一个类的属性 动作–> 一个类的方法
    • 类{
      属性; // 描述对象的状态信息
      方法; // 描述对象的动作信息
      }
    • 注意：状态和动作当具体到某个对象上之后，发现最终的结果可能不一样。对象和对象之间有共同特征，但是具体到对象之后有数据的差异。

怎么定义一个类，语法格式是什么？

• [修饰符列表] class 类名 {
  类体 = 属性 + 方法
  属性在代码上以“变量”的形式存在（描述状态）
  方法描述动作/行为

  }
  注意：修饰符列表可以省略。

为什么属性是“以”变量的形式存在的？

• 假设我们要描述一个学生：
  • 学生包括哪些属性：
    • 学号: 001
    • 姓名：“张三”
    • 性别：‘男’ (true/false)
    • 住址：“北京”
  • 答案：是因为属性对应的是“数据”，数据在程序中只能放到变量中。
  • 结论：属性其实就是变量。
    • 变量根据出现位置进行划分：
    • 方法体当中声明的变量：局部变量。
    • 方法体外声明的变量：成员变量。（这里的成员变量就是“属性”）

在语法级别上是怎么完成对象创建的呢？

• 类名 变量名 = new 类名(); // 这样就完成了对象的创建。

关于编译的过程

• 按说应该先编译Student.java，然后再编译StudentTest.java，但是对于编译器来说，编译StudentTest.java文件的时候，会自动找Student.class，如果没有，会自动编译Student.java文件，生成Student.class文件。

对象和引用的区别？

• 对象是通过new出来的，在堆内存中存储。
• 引用是：但凡是变量，并且该变量中保存了内存地址指向了堆内存当中的对象的。

构造方法:

什么是构造方法，有什么用？

• 构造方法是一个比较特殊的方法，通过构造方法可以完成对象的创建，以及实例变量的初始化。换句话说：构造方法是用来创建对象，并且同时给对象的属性赋值。（注意：实例变量没有手动赋值的时候，系统会赋默认值。）

重点（需要记忆）：

• 当一个类没有提供任何构造方法，系统会默认提供一个无参数的构造方法。（而这个构造方法被称为缺省构造器。）
• 当一个类中手动的提供了构造方法，那么系统将不再默认提供无参数构造方法。建议将无参数构造方法手动的写出来，这样一定不会出问题。

调用构造方法怎么调用呢？使用哪个运算符呢？

• 使用new运算符来调用构造方法。
• 语法格式：new 构造方法名(实际参数列表);

构造方法的语法结构

• [修饰符列表] 构造方法名(形式参数列表){
  构造方法体;
  通常在构造方法体当中给属性赋值，完成属性的初始化。
  }
  • 注意：
    • 第一：修饰符列表千万不要写static。
    • 第二：构造方法名和类名必须一致。
    • 第三：构造方法不需要指定返回值类型，也不能写void，写上void表示普通方法，就不是构造方法了。
• 普通方法的语法结构是:
  [修饰符列表] 返回值类型 方法名(形式参数列表){
  方法体;
  }

无参数构造方法和有参数的构造方法都可以调用。

• 例如：
  • Student x = new Student();
  • Student y = new Student(123);

构造方法支持方法重载吗？

• 构造方法是支持方法重载的。在一个类当中构造方法可以有多个，并且所有的构造方法名字都是一样的。
• 方法重载特点：在同一个类中，方法名相同，参数列表不同。

实例变量的默认值

• 对于实例变量来说，只要你在构造方法中没有手动给它赋值，统一都会默认赋值。默认赋系统值。
• 那么这个默认赋值操作是在什么时间进行的？是在类加载的时候给这些实例变量赋值吗？
  • 不是，实例变量是在构造方法执行的过程中完成初始化的，完成赋值的。

带有static的方法，没有static的方法，分别怎么调用？

• 带有static的方法怎么调用？通过“类名.”的方式访问。
• 对象被称为实例。实例相关的有：实例变量、实例方法。
  • 实例变量是对象变量。实例方法是对象方法。实例相关的都需要先new对象，通过“引用.”的方式去访问。

封装有什么用？

• 一个类体当中的数据，假设封装之后，对于代码的调用人员来说，不需要关心代码的复杂实现，只需要通过一个简单的入口就可以访问了。另外，类体中安全级别较高的数据封装起来，外部人员不能随意访问，来保证数据的安全性。
• 封装的作用有两个：
  • 第一个作用：保证内部结构的安全。
  • 第二个作用：屏蔽复杂，暴露简单。

怎么进行封装，代码怎么实现？

• 第一步：属性私有化（使用private关键字进行修饰。）
  • private(私有的)是可以在本类中访问的，在其它类中必须使用set和get方法访问。
• 第二步：对外提供简单的操作入口。
  • 写一个方法专门来完成读。(get)
  • 写一个方法专门来完成写。(set)
• get和set方法应该带有static，还是不应该有static？get和set方法应该定义为实例方法吗？
  • get读年龄，set改年龄，这个读和改都是操作的一个对象的年龄。（没有对象何来年龄）
  • 封装的第二步：对外提供公开的set方法和get方法作为操作入口。并且都不带static。都是实例方法。
• [修饰符列表] 返回值类型 方法名(形式参数列表){}
  • 注意：java开发规范中有要求，set方法和get方法要满足以下格式。
    • get方法的要求：
      public 返回值类型 get+属性名首字母大写(无参){
      return xxx;
      }
    • set方法的要求：
      public void set+属性名首字母大写(有1个参数){
      xxx = 参数;
      }

相关代码

• 封装Person类

/*
尝试封装一下，不再对外暴露复杂的数据，封装起来，对外只提供简单的操作入口。
优点：第一数据安全了。第二调用者也方便了。
*/
public class Person{
	// private 表示私有的，被这个关键字修饰之后，该数据只能在本类中访问，出了这个类，age属性就无法访问了。
	private int age; // 每一个人年龄值不同，对象级别的属性。
    /*
	对外提供简单的访问入口(电视机的遥控器就相当于是电视机的访问入口，简单明了。)外部程序只能通过
	调用以下的代码来完成访问。
	写一个方法专门来完成读。(get)写一个方法专门来完成写。(set)
	get和set方法应该带有static，还是不应该有static,get和set方法应该定义为实例方法吗？
	get读年龄，set改年龄，这个读和改都是操作的一个对象的年龄。（没有对象何来年龄）
	封装的第二步：对外提供公开的set方法和get方法作为操作入口。并且都不带static。都是实例方法。
	    [修饰符列表] 返回值类型 方法名(形式参数列表){
		}
    注意：java开发规范中有要求，set方法和get方法要满足以下格式。
			get方法的要求：
					public 返回值类型 get+属性名首字母大写(无参){
						return xxx;
					}
			set方法的要求：
					public void set+属性名首字母大写(有1个参数){
						xxx = 参数;
					}
			如果不按照这个规范格式来，那么你的程序将不是一个通用的程序。
    */
	// get方法
	public int getAge(){
		return age;
	}

	// set方法
	public void setAge(int nianLing){
		// 在这个位置上设置关卡！！！！
		if(nianLing < 0 || nianLing > 150){
			System.out.println("对不起，年龄值不合法，请重新赋值！");
			return; //直接终止程序的执行。
		}
		//程序能够执行到这里，说明年龄一定是合法的。
		age = nianLing;
	}

}

• 测试Person类

// 在外部程序中访问Person这个类型中的数据。
public class PersonTest{
	public static void main(String[] args){
		// 创建Person对象
		Person p1 = new Person();
		// 访问人的年龄
		// 访问一个对象的属性，通常包括两种操作，一种是读数据，一种是改数据。
		// 读数据
		System.out.println(p1.age); //读（get表示获取）

		// 修改数据（set表示修改/设置）
		p1.age = 50;
		
		//再次读取
		System.out.println(p1.age);

		// 在PersonTest这个外部程序中目前是可以随意对age属性进行操作的。
		// 一个人的年龄值不应该为负数。
		// 程序中给年龄赋值了一个负数，按说是不符合业务要求的，但是程序目前还是让它通过了。
		// 其实这就是一个程序的bug。
		p1.age = -100; //改（随意在这里对Person内部的数据进行访问，导致了不安全。）
		System.out.println("您的年龄值是：" + p1.age); //读
	}
}