学习笔记 - Java 面向对象_上

学习面向对象内容的三条主线

• Java 类及类的成员：属性、方法、构造器；代码块、内部类
• 面向对象的特征：封装、继承、多态、（抽象）
• 其他关键字的使用：this、super、package、import、static、final、interface 等

类的相关概念

类和对象概述

类（Class）和对象（Object）是面向对象的核心概念。

• 类：具有相同特征的事物的抽象描述，是抽象的，概念上的定义；
• 对象：实际存在的该类事物的每个个体，是具体的，因而也称为实例（instance）。

类的成员概述

Java 中用类（Class）来描述事物。类是一组相关属性和行为的集合，是类最基本的两个成员。

• 属性：该类事物的状态信息，对应类中的成员变量
  • 成员变量 <=> 属性 <=> Field
• 行为：该类事物要做什么操作，或者基于事物的状态能做什么。对应类中的成员方法
  • （成员）方法 <=> 函数 <=> Method

类的实例化

概述

等价描述：类的实例化 <=> 创建类的对象 <=> 创建类的实例

格式：类类型 对象名 = new 对象实体

例如：

Phone p1 = new Phone();
Scanner scan = new Scanner(System.in);

面向对象完成具体功能的三步操作

1. 创建类，设计类的内部成员（属性、方法）；
2. 创建类的对象；
3. 通过对象调用内部声明的属性和方法，完成相关的功能

对象的内存解析

对象数组

定义

当数组的元素为引用数据类型的时候，我们称其为对象数组。

内存解析

类的属性

成员变量和局部变量相同点

• 变量声明的格式相同：数据类型 变量名 = 变量值
• 变量都有其有效的作用域，在作用域外就会失效
• 变量必须先声明，后赋值，再使用。

成员变量和局部变量不同点

• 类中声明的位置不同
  • 属性：声明在类内，方法外的变量
  • 局部变量：声明方法、构造器内部的变量
• 在内存中分配的位置不同
  • 属性：随着对象的创建，存储在堆空间中
  • 局部变量：存储在栈空间中
• 生命周期
  • 属性：随着对象的创建而创建，随着对象的消亡而消亡
  • 局部变量：随着方法对应的栈帧入栈，局部变量会在栈中分配；随着方法对应的栈帧出栈，局部变量消亡
• 作用域
  • 属性：在整个类的内部都是有效的
  • 局部变量：仅限于声明此局部变量所在的方法（或构造器、代码块内）
• 是否可以用权限修饰符进行修饰：
  • 属性：可以
  • 局部变量：不可以
• 是否有默认值
  • 属性：都有默认初始化值，如果没有给属性进行显式地初始化赋值，则会有默认初始化值
  • 局部变量：都没有默认初始化值，在使用局部变量之前，必须要显式地赋值，否则报错

类的方法

概述

方法是类或对象行为特征的抽象，用来完成某个功能操作。

将功能封装为方法可以实现代码重用，减少冗余，简化代码。

Java 里的方法只能被定义到类里。

方法声明的格式：

权限修饰符 [其它修饰符] 返回值类型 方法名(形参列表) [throws 异常类型] { //方法头
	//方法体
}

注意

• Java 里的方法不能独立存在，所有的方法必须定义在类里；
• Java 里的方法不调用就不执行。每调用一次就执行一次；
• 方法内可以调用本类种的方法和属性；
• 方法内不能再定义方法

方法调用的内存解析

• 形参：方法在声明时，一对 ( ) 内声明的一个或多个形式参数，简称为形参；
• 实参：方法在被调用时，实际传递给形参的变量或常量，称为实际参数，简称实参。

每当一个方法被调用，就入栈，方法执行结束就出栈。

方法中的基本数据类型，都在栈中存储，引用数据类型在堆中存储，栈中只存储地址。

方法的重载（overload）

在同一个类中，允许存在一个以上的同名方法，只要它们的参数列表不同即可。满足这样特征的多个方法，彼此之间构成方法的重载。

总结为两同一不同：

• 两同：同一个类、相同的方法名；
• 一不同：参数列表不同。
  • 参数个数不同；
  • 参数类型不同。

注意：方法的重载与形参的名、权限修饰符、返回值类型都无关。

同一个类中不允许定义两个相同的方法，即方法名相同且形参列表相同（形参列表相同指的是参数个数和类型都相同，与参数名无关）。

可变个数形参的方法

在调用方法时，可能会出现形参类型确定但个数不确定的情况，此时就可以使用可变个数形参的方法。

格式：(参数类型 ... 参数名)

说明：

1. 可变个数形参的方法在调用时，所赋给实参的个数可以为 0 至多个；
2. 可变个数形参和重载同时出现时，重载优先级更高；
3. 可变个数形参等同于一个数组类型的形参，二者不构成重载（不能同时出现），例如：test(int ... nums) <=> test(int[] nums) 。在方法中调用时也是作为数组调用；
4. 可变个数形参必须在形参列表的末尾，且只能有一个（意味着不会有两个不同类型的可变个数形参），例如：test(int num1, int ... nums) ；

方法的值传递机制

对于局部变量来说，如果出现赋值操作：

• 如果是基本数据类型，则将此变量保存的数据值传递出去；
• 如果是引用数据类型，则将此变量保存的地址值传递出去。

方法的参数传递与之相同：

• 如果形参是基本数据类型，则将实参保存的数据值赋给形参；
• 如果形参是引用数据类型，则将实参保存的地址值赋给形参。

递归方法

方法自己调用自己的现象就称为递归。

说明：

• 递归方法包含了一种隐式的循环；
• 递归方法会重复执行某段代码，但无需循环控制；
• 递归一定要向已知方向递归，否则就会变成无穷递归，类似死循环，最终发生栈内存溢出。

封装性

封装是把客观事物封装成抽象概念的类，并且类可以把自己的数据和方法开放给可信的类或对象，对其他类或对象隐藏信息。

Java 中通过权限修饰符对类和方法进行封装，具体的访问范围如下：

修饰符	本类	同包	子类	全局
private	✓	✕	✕	✕
default（缺省）	✓	✓	✕	✕
protected	✓	✓	✓	✕
public	✓	✓	✓	✓

构造器

概述

构造器（constructor，也可以叫做构造方法）一般搭配 new 关键字使用，用来创建类的对象，可以给对象的相关属性赋值。

格式：权限修饰符 类名(形参列表){}

注意

• 创建类以后，在没有显示提供任何构造器的情况下，系统会默认提供一个空参的构造器，且构造器的权限与类的权限一致；

• 一旦类中声明了构造器，则系统不再提供默认的空参构造器；

• 一个类中可以声明多个构造器，彼此之间构成重载。

补充知识

类中属性赋值过程

1. 默认初始化；
2. 显式初始化；
3. 构造器初始化；
4. 通过 对象.方法 赋值；
5. 通过 对象.属性 赋值。

其中 1-3 是对象实例化过程，只能执行一次， 4-5 可以执行多次。

JavaBean

JavaBean 是一种 Java 语言编写的可重用组件，它满足以下要求：

1. 类是公共的；
2. 有一个无参的公共的构造器；
3. 有属性，且有对应的 get、set 方法。

UML 类图

在软件开发中，使用 UML 类图可以更加直观地描述类内部结构（类的属性和方法）以及类之间的关系（如关联、依赖、聚合等）。

在 UML 类图中，表示方法如下：

• + 表示 public 类型， - 表示 private 类型，# 表示 protected 类型；
• 方法：方法的类型(+ 或 -) 方法名(参数名: 参数类型): 返回值类型 ；
• 斜体表示抽象方法或类。