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[Java知识库]java基础（狂神） 7. 面向对象

1. 什么是面向对象
2. 方法的定义
3. 方法的调用
4. 类与对象的创建
5. 构造器详解
6. 创建对象内存分析
7. 类与对象回顾
8. 封装详解
9. 继承
10. super详解
11. 方法重写
12. 多态
13. instanceof 和类型转换
14.static关键字详解
15.抽象类
16.接口的定义与实现
17. N种内部类

1. 什么是面向对象

面向过程思想
- 面向过程适合处理一些较为简单的问题
面向对象思想
- 面向对象适合处理复杂的问题，适合处理需要多人协作的问题
对于描述复杂的事物，为了从宏观上把握，从整体上合理分析，我们需要使用面向对象的思路来分析整个系统。但是，具体到微观操作，仍然需要面向过程的思路去处理
面向对象编程：OOP（Object - Oriented Programming）
面向对象编程的本质就是：以类的方式组织代码，以对象的组织（封装）数据
抽象
三大特性：
- 封装
- 继承
- 多态
从认识论角度考虑是先有对象后有类。对象是具体的事物。类是抽象的，是对对象的抽象
从代码运行角度考虑是先有类后有对象。类是对象的模板

2. 方法的定义

修饰符
返回类型
break 和 return 的区别
- break：跳出switch，结束循环
- return：结束方法，返回一个结果
方法名：注意规范，驼峰命名法
参数列表：(参数类型, 参数名)，… （可变长参数）
异常抛出

3. 方法的调用

静态方法
非静态方法
形参和实参
值传递和引用传递
this关键字

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        demo1.say(); // abc

        // 实际参数和形式参数的类型要对应
        System.out.println(demo1.add(1, 2)); // 3

        // 实例化非静态类 new
        // 对象类型 对象名 = 对象值;
        demo2 demo2 = new demo2();
        demo2.say(); // def

        // 值传递
        int A = 1;
        System.out.println(A); // 1
        Test.change1(A);
        System.out.println(A); // 1

        // 引用传递：对象作为参数，本质是值传递
        Change change = new Change();
        System.out.println(change.a); // 0
        Test.change2(change);
        System.out.println(change.a); // 10
    }

    public static void change1(int a) {
        a = 10;
    }

    public static void change2(Change change) {
        change.a = 10;
    }
}

class Change {
    int a; // 0
}

public class demo1 {
    // 静态方法
    public static void say() {
        System.out.println("abc");
    }

    // 类实例化之后才会存在
    public void a() {
        b();
        // 静态方法可以被非静态方法调用，但非静态方法不能被静态方法调用
    }

    // 与类一起加载
    public static void b() {

    }

    // a和b均是形参
    public static int add(int a, int b) {
        return a + b;
    }
}

public class demo2 {
    // 非静态方法
    public void say() {
        System.out.println("def");
    }
}

4. 类与对象的创建

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        // 类是抽象的，需要实例化
        // 类实例化后会返回一个自己的对象
        // demo1和demo2就是demo类的具体实例
        demo demo1 = new demo();
        demo demo2 = new demo();

        demo1.name = "demo1";
        demo1.age = 1;

        demo2.name = "demo2";
        demo2.age = 2;

        System.out.println(demo1.name);
        System.out.println(demo1.age);
        System.out.println(demo2.name);
        System.out.println(demo2.age);
    }
}

public class demo {
    // 属性：字段
    String name;
    int age;

    // 方法
    public void study() {
        System.out.println(this.name + "abc");
    }
}

5. 构造器详解

Alt + Insert：生成构造器，即构造方法

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        // new 实例化了一个对象
        demo demo1 = new demo();
        System.out.println(demo1.name); // abc

        demo demo2 = new demo("qwe");
        System.out.println(demo2.name); // qwe
    }
}

public class demo {
    // 一个类从创建开始就有构造器，即构造方法
    String name;

    // 使用new关键字，本质是在调用构造器
    // 用来初始化值
    public demo() {
        this.name = "abc";
    }

    // 有参构造
    public demo(String name) {
        this.name = name;
    }
}

6. 创建对象内存分析

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        demo demo1 = new demo();
        demo1.name = "abc";
        demo1.age = 1;
        demo1.shout();

        System.out.println(demo1.name);
        System.out.println(demo1.age);
    }
}

public class demo {
    public String name;
    public int age;

    // 无参构造
    public void shout() {
        System.out.println("shout");
    }
}

对象基于类创建
静态方法与类一起加载
非静态方法在对象实例化之后才开始加载
对象在栈中创建
对象指向堆中所创建的方法和属性
对象的方法和属性都在堆中
方法区存放类和静态方法
方法区是堆中特殊的区域

7. 类与对象回顾

类与对象
- 类是一个模板：抽象
- 对象是一个具体的实例
方法
- 定义、调用
对应的引用
- 引用类型，基本类型
- 对象是通过引用来操作的：栈—>堆
属性：字段，Field，成员变量
- 默认初始化：
  - 数字：0，0.0
  - char ：u0000
  - boolean ：false
  - 引用：null
- 修饰符属性类型属性名 = 属性值
对象的创建和使用
- 必须使用new关键字创造对象，构造器
- 对象的属性对象名.属性名
- 对象的方法对象名.方法名()
类
- 静态的属性属性
- 动态的行为方法

8. 封装详解

程序设计要追求”高内聚，低耦合“
- 高内聚：类的内部数据操作细节自己完成，不允许外部干涉
- 低耦合：仅暴露少量的方法给外部使用
封装(数据的隐藏)
- 通常，应禁止直接访问一个对象中的数据的实际表示，而通过操作接口来访问，这称为信息的隐藏
属性私有，get/set
get/set 也可以进行方法重载
封装的作用：
- 提高程序的安全性，保护数据
- 隐藏代码的实现细节
- 统一接口
- 提高系统的可维护性
Alt + Insert：生成get、set方法

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        demo demo1 = new demo();
        demo1.setName("abc");
        System.out.println(demo1.getName());
    }
}

public class demo {

    // 属性私有
    private String name; // 姓名
    private int age; // 年龄
    private char sex; // 性别

    // 提供一些 public 的get、set方法，进而操作属性
    // get 获取数据
    public String getName() {
        return this.name;
    }

    // set 给数据赋值
    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

}

9. 继承

继承的本质是对某一批类的抽象，从而实现对现实世界更好的建模
extends：扩展，子类是父类的扩展
Java中类只有单继承，没有多继承
继承是类与类之间的一种关系。除此之外，类与类之间的关系还有依赖、组合、聚合等
继承关系的两个类，一个为子类（派生类），一个为父类（基类）。子类继承父类，使用关键字extends来表示
子类和父类之间，从意义上讲应该是具有”is a“的关系
若子类继承父类，那么子类的构造方法需与父类的构造方法相同
选中java类，ctrl + h可以查看类中的层次结构
object类

// 子类继承父类，便会拥有父类的全部属性和方法(私有无法被继承)
public class DemoSon extends DemoFather {

}

// 在Java中，所有的类，都默认直接或者间接继承object类
public class DemoFather {

    public int money = 100;

    public void say() {
        System.out.println("say");
    }
}

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        DemoSon demoSon = new DemoSon();
        System.out.println(demoSon.money);
        demoSon.say();
    }
}

10. super详解

super注意：
- super调用父类的构造方法，必须在构造方法的第一个
super必须只能出现在子类的方法或者构造方法中
- super和this不能同时调用构造方法
super与this做对比：
- 代表的对象不同：
  - this：本身调用这个对象
  - super：代表父类对象的调用
- 前提：
  - this：没有继承也可以使用
  - super：只能在继承条件才可以使用
- 构造方法：
  - this()：本类的构造
  - super()：父类的构造

public class DemoSon extends DemoFather {

    public DemoSon() {
        // 调用了父类的无参构造
        super(); // 调用父类的构造器，必须要在子类的第一行
        System.out.println("DemoSon的无参构造");
    }

    private String name = "abc";

    public void print() {
        System.out.println("DemoSon");
    }

    public void testPrint() {
        print();
        this.print();
        super.print();
    }

    public void testName(String name) {
        System.out.println(name);
        System.out.println(this.name);
        System.out.println(super.name);
    }

}

public class DemoFather {

    public DemoFather() {
        System.out.println("DemoFather的无参构造");
    }

    protected String name = "ABC";

    public void print() {
        System.out.println("DemoFather");
    }
}

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        DemoSon demoSon = new DemoSon();
        demoSon.testName("123");
        demoSon.testPrint();
    }
}

11. 方法重写

Alt + Insert：快速添加重写方法
方法重写：需要有继承关系，子类重写父类的方法
- 方法名必须相同
- 参数列表必须相同
- 修饰符：范围可以扩大，但是不能缩小
  - public > protected > default > private
- 抛出的异常：范围可以缩小，但是不能扩大
  - ClassNotFoundException > Exception
- 子类方法和父类必须一致，方法体不同
方法重写的原因：父类的功能，子类不一定能够满足
不能被重写的方法：
- static 方法，属于类，不属于实例
- final 常量
- private 方法

public class Test {
    // 静态方法与非静态方法的区别很大
    public static void main(String[] args) {

        DemoSon demoSon = new DemoSon();

        // 父类的引用指向了子类
        DemoFather demoFather = new DemoSon(); // 子类重写了父类的方法

        // 静态方法 // 方法的调用只与左边定义的数据类型有关
        demoSon.print1();
        // DemoSon

        demoFather.print1();
        // DemoFather

        // 非静态方法：重写
        demoSon.print2();
        // DemoSon

        demoFather.print2();
        // DemoSon
    }
}

// 重写都是方法的重写，与属性无关
public class DemoFather {
    public static void print1() {
        System.out.println("DemoFather");
    }

    public void print2() {
        System.out.println("DemoFather");
    }
}

// 继承
public class DemoSon extends DemoFather {
    public static void print1() {
        System.out.println("DemoSon");
    }

    @Override // 注解
    public void print2() {
        System.out.println("DemoSon");
    }
}

12. 多态

同一方法可以根据发送对象的不同而采用多种不同的行为方式
一个对象的实际类型是确定的，但可以指向对象的引用的类型有很多
多态存在的条件：
- 有继承关系
- 子类重写父类方法
- 父类引用指向子类对象
注意：
- 多态是方法的多态，属性没有多态性
- 父类与子类，有联系，没有联系会出现类型转换异常，ClassCastException

public class Test {
    public static void main(String[] args) {

        // 一个对象的实际类型是确定的
        // 可以指向的引用类型是不确定的
        // 父类的引用指向子类的类型

        // 子类能调用的方法都是自己的或者继承父类的
        // 父类虽然被子类继承，但是不能调用子类独有的方法
        DemoSon demoSon = new DemoSon();
        DemoFather demoFather = new DemoSon();
        Object demoSon3 = new DemoSon();

        demoSon.print1(); // 子类重写父类的方法，执行子类方法
        // DemoSon print1
        demoFather.print1();
        // DemoSon print1

        // 对象主要根据左边类型执行对应的方法，与右边的关系不大
        demoSon.print2();
        ((DemoSon) demoFather).print2(); // 子类重写父类的方法，执行子类的方法
    }
}

public class DemoFather {
    public void print1() {
        System.out.println("DemoFather print1");
    }
}

public class DemoSon extends DemoFather {
    @Override // 注解
    public void print1() {
        System.out.println("DemoSon print1");
    }

    public void print2() {
        System.out.println("DemoSon print2");
    }
}

13. instanceof 和类型转换

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        DemoSon demoSon1 = new DemoSon();
        DemoFather demoSon2 = new DemoSon();
        DemoFather demoFather1 = new DemoFather();

        System.out.println(demoSon1 instanceof DemoFather);
        // true

        System.out.println(demoSon1 instanceof DemoSon);
        // true

        System.out.println(demoSon2 instanceof DemoFather);
        // true

        System.out.println(demoSon2 instanceof DemoSon);
        // true

        System.out.println(demoFather1 instanceof DemoSon);
        // false

        // 类型转化：父 子
        // 高                           低
        DemoFather demoFather = new DemoSon();

        // 将对象转换为子类类型，便可以使用子类种特有的方法
        DemoSon demoFather2 = (DemoSon) demoFather;
        demoFather2.print2();
        // DemoSon print2

        ((DemoSon) demoFather2).print2();
        // DemoSon print2

    }
}

public class DemoFather {
    public void print1() {
        System.out.println("DemoFather print1");
    }
}

public class DemoSon extends DemoFather {
    @Override // 注解
    public void print1() {
        System.out.println("DemoSon print1");
    }

    public void print2() {
        System.out.println("DemoSon print2");
    }
}

14.static关键字详解

public class Test {
    private static int age; // 静态变量，在静态方法区中
    private String name; // 非静态变量

    public static void print1() {
        System.out.println(age);
    }

    public void print2() {
        System.out.println(age);
    }

    public static void main(String[] args) {
        Test test = new Test();
        System.out.println(test.name); // null

        System.out.println(test.age); // 0

        System.out.println(age); // 0
        System.out.println(Test.age); // 0

        Test.print1(); // 0
        print1(); // 0

        test.print2(); // 0
    }
}

// 静态导入包

import static java.lang.Math.random;
import static java.lang.Math.PI;

public class Demo {
    // 赋初始值
    {
        // 代码块（匿名代码块）
        System.out.println("匿名代码块");
    }

    // 只执行一次
    static {
        // 静态代码块
        System.out.println("静态代码块");
    }

    public Demo() {
        System.out.println("构造方法");
    }

    public static void main(String[] args) {
        Demo demo1 = new Demo();
        /*
         * 静态代码块
         * 匿名代码块
         * 构造方法
         */
        Demo demo2 = new Demo();
        /*
         * 匿名代码块
         * 构造方法
         */

        System.out.println(Math.random());
        System.out.println(random());
        System.out.println(PI);
    }
}

15.抽象类

abstract修饰符可以用来修饰方法，也可以修饰类，如果修饰方法，那么该方法就是抽象方法；如果修饰类，那么该类就是抽象类
抽象类中可以没有抽象方法，但是有抽象方法的类一定要声明为抽象类
抽象类，不能使用new关键字来创建对象，它是用来让子类继承的
抽象方法，只有方法的声明，没有方法的实现，它是用来让子类实现的
子类继承抽象类，那么就必须要实现抽象类没有实现的抽象方法，否则该子类也要声明为抽象类
存在意义：提高开发效率

// abstract 抽象类
public abstract class DemoFather {
    // 约束,需要补充方法的执行
    public void print1() {

    }

    // abstract，抽象方法，只有方法名称，没有方法实现
    public abstract void print2();

    public DemoFather() {

    }
}

// 抽象类的所有方法必须需要子类实现，除非子类也为抽象类
public class DemoSon extends DemoFather {
    @Override
    public void print2() {

    }
}

16.接口的定义与实现

普通类：只有具体实现
抽象类：拥有具体实现和规范（抽象方法）
接口：只有规范（抽象方法），约束和实现分离，面向接口编程
接口就是规范，定义的是一组规则
接口的本质就是契约
面向对象（OOP）的精髓，是对对象的抽象，最能体现这一点的就是接口，我们讨论设计模式都只针对具备了抽象能力的语言（C++，Java，C#等），是因为设计模式所研究的，实际上就是如何合理的去抽象
接口的作用：
- 约束
- 定义方法，让不同类实现
- 方法：public abstract
- 常量：public static final
- 接口不能被实例化，接口没有构造方法
- implements可以实现多个接口
- 实现接口需要重写接口中的方法
声明类的关键字：class
声明接口的关键字：interface
extends：单继承
接口可以多继承

// 一个类可以通过implements来实现接口
// 实现了接口的类，需要重写接口中的方法
// 接口可以进行多继承
public class Test implements Demo1, Demo2 {

    @Override
    public void add(String name) {

    }

    @Override
    public void delete(String name) {

    }

    @Override
    public void print(String name) {

    }


    @Override
    public void Lier_X() {

    }
}

// interface：定义的关键字，接口都需要有实现类
public interface Demo1 {
    // 常量，public static final
    int age = 18;

    // 接口中所有定义的方法都是抽象的，public abstract
    void add(String name);

    void delete(String name);

    void print(String name);
}

public interface Demo2 {
    void Lier_X();
}

17. N种内部类

内部类就是在一个类的内部再定义一个类
成员内部类

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        // new，实例化外部类
        Outer outer = new Outer();

        // 通过外部类实例化内部类
        Outer.Inner inner = outer.new Inner();

        outer.print(); // Outer print
        inner.print(); // Inner print

        inner.get_age(); // 10
    }
}

public class Outer {
    private int age = 10;

    public void print() {
        System.out.println("Outer print");
    }

    // 成员内部类
    public class Inner {
        public void print() {
            System.out.println("Inner print");
        }

        // 获取外部类的私有属性
        public void get_age() {
            System.out.println(age);
        }
    }
}

静态内部类

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        Outer outer = new Outer();

        Outer.Inner inner = new Outer.Inner();

        outer.print(); // Outer print
        inner.print(); // Inner print

        inner.get_age(); // 10
    }
}

public class Outer {
    static int age = 10;

    public void print() {
        System.out.println("Outer print");
    }

    // 静态内部类
    public static class Inner {
        public void print() {
            System.out.println("Inner print");
        }

        public void get_age() {
            System.out.println(age);
        }
    }
}

局部内部类

public class Outer {
    int age = 10;

    public void print() {
        System.out.println("Outer print");

        // 局部内部类
        class Inner {
            public void print() {
                System.out.println("Inner print");
            }
        }
    }
}

匿名内部类

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        Demo_Class demo_class = new Demo_Class();
        demo_class.print_class();
        // Demo_Class print

        // 匿名内部类，不用将实例保存到变量中
        new Demo_Class().print_class();
        // Demo_Class print

        new Demo_Interface() {

            @Override
            public void print_interface() {
                System.out.println("Demo_Interface print");
            }
        }.print_interface();
        // Demo_Interface print
    }
}

class Demo_Class {
    public void print_class() {
        System.out.println("Demo_Class print");
    }
}

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    void print_interface();
}