面向对象编程

面向对象

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面向过程 & 面向对象

• 面向过程思想

  • 步骤清晰简单，第一步做什么，第二步做什么......

  • 面向过程适合处理一些较为简单的问题

• 面向对象思想

  • 物以类聚，分类的思维模式，思考问题首先会解决问题需要哪些分类，然后对这些分类进行单独思考。最后，才对某个分类下的细节进行面向过程的思索。

  • 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。

什么是面向对象

• 面向对象编程（Object-Oriented Programming , OOP）

• 面向对象编程的实质就是：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。

类与对象的关系

• 类是一种抽象的数据类型，它是对某一类事物整体描述/定义，但是并不能代表某一个具体的事物。

  • 动物、植物、手机、电脑......

  • Person类、Pet类、Car类等，这些类都是用来描述/定义某一类具体的事物应该具备的特点和行为

• 对象是抽象概念的具体实例

  • 张三就是人的一个具体实例，张三家里的旺财就是狗的一个具体实例。

  • 能够体现出特点，展现出功能的是具体的实例，而不是一个抽象的概念。

创建与初始化对象

• 使用new关键字创建对象

• 使用new关键字创建的时候，除了分配内存空间之外，还会给 创建好的对象 进行默认的初始化及对类中构造器的调用。

• 类中的构造器也称为构造方法，是在进行创建对象的时候必须要调用的。并且构造器有以下几个特点：

  • 1. 必须和类的名字相同

    2. 必须没有返回类型，也不能写void

    3. new 本质是在调用构造方法

    4. 一般通过构造方法初始化对象的值

    5. 定义有参的构造方法后，如果想使用无参的构造方法，必须自己定义一个无参的构造方法

• 构造器必须要掌握

• Student类

package com.oop;
​
//  学生类
​
public class Student {
​
    //  构造器，也叫构造方法
    public Student(){
    }
​
    public Student(String name,int age){
        this.name = name;
        this.age = age;
    }
​
    //  属性：字段
    public String name;
    private int age;
​
    //  getter和setter访问私有属性
    public int getAge() {
        return age;
    }
​
    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }
​
    //  方法
    public void study(){
        System.out.println(this.name + "在学习");
    }
​
    //  重写Object类的toString()方法
    public String toString(){
        return "姓名：" + name + ", 年龄：" + age;
    }
}

• Application实现类

package com.oop;
​
//  一个项目应该只存在一个main方法
​
public class Application {
    public static void main(String[] args) {
        //  类：抽象的，需要实例化
        //  类实例化后会返回一个自己的对象
        //  student对象就是一个Student类的具体实例！
        Student student1 = new Student();
        Student student2 = new Student("小红",19);  //  调用有参的构造方法
​
        //  给对象赋值
        student1.name = "小明";
        student1.setAge(18);
​
        //  调用对象的属性
        System.out.println(student1.name);
        System.out.println(student1.getAge());  //  通过调用getAge()方法访问私有属性age
​
        //  调用toString()方法
        System.out.println(student2.toString());
    }
}

封装

• 该露的露，该藏的藏

  • 我们程序设计要追求 “高内聚，低耦合” 。高内聚就是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数据的实际表示，而应通过操作接口来访问，这称为信息隐藏。

• 私有属性，get/set。

• 封装的意义：

  1. 提高代码的安全性，保护数据

  2. 隐藏代码的实现细节

  3. 统一接口

  4. 系统可维护增加了

private int age;
​
//  getter和setter访问私有属性
public void setAge(int age) {
    if (age >= 0 && age <=120) {  //  进行属性的合法检查
        this.age = age;
    }else {
        this.age = 0;
    }
}
​
public int getAge() {
    return age;
}

继承

• 继承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的意思是“扩展” 。子类是父类的扩展。

• JAVA中类只有单继承，没有多继承！

• 继承是类和类之间的一种关系。除此之外，类和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，从意义上讲应该具有“ is a”的关系。

• Object类，所有类的父类

• super：调用基类

  1. super调用父类的构造方法，必须在构造方法的第一个

  2. super只能出现在子类的方法或构造方法中！

  3. super 和 this 不能同时调用构造方法！

• super 和 this:

  • 代表的对象不同：

    • this：本身调用者这个对象

    • super：代表父类对象的应用

  • 前提：

    • this：没有继承也可以使用

    • super：只能在继承中使用

  • 构造方法：

    • this()：本类的构造方法

    • super()：父类的构造方法

• 方法重写

• final修饰的类不能被继承

父类：Person

package com.oop.demo01;
​
//  定义父类
​
public class Person {
    //  属性
    public String name;
    public int age;
​
    //  定义构造方法
    public Person(){
    }
​
    //  构造方法的重载
    public Person(String name,int age){
        this.name = name;
        this.age = age;
    }
​
    //  方法
    public void sleep(){
        System.out.println("Person正在睡觉");
    }
​
    public void study(){
        System.out.println("Person正在学习");
    }
​
    public String toString(){
        return "Person：[name =" + name +", age =" + age +"]";
    }
}

子类：Student

package com.oop.demo01;
​
//定义子类，Student继承Person
public class Student extends Person{
    public String dream;
​
    //  重写父类的方法
​
    @Override
    public void sleep(){
        System.out.println("Student正在睡觉");
    }
​
    @Override
    public void study(){
        System.out.println("Student正在学习");
        super.study();  //  super关键字调用父类方法
    }
​
    @Override
    public String toString(){
        return "Student：[name =" + name +", age =" + age +", dream =" + dream + "]";
    }
}

实现类：Application

package com.oop.demo01;
​
//  Application实现类
public class Application {
    public static void main(String[] args) {
        //  创建Person对象
        Person person = new Person();
        person.name = "张三";
        person.age = 18;
​
        //  打印person
        System.out.println(person.toString());
        //  调用方法
        person.sleep();
        person.study();
​
        //  创建Student对象
        Student student = new Student();
        student.name = "李四";
        student.age = 18;
        student.dream = "Java工程师";
​
        //  打印student
        System.out.println(student.toString());
        //  调用方法
        student.sleep();
        student.study();
    }
}

多态

• 动态编译：类型：可扩展性

• 即同一个方法可以根据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

  • 子类重写父类的方法

  • 父类引用指向子类对象

Person p = new Student();  //  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。

• instanceof 类型转换

System.out.println(student instanceof Person);  //  true

static

• 静态变量：又叫类变量

• 静态方法

• 静态代码块：一般用于初始化

package com.oop.demo02;
​
public class Student {
    public static int age = 10;  //  静态变量
    public int score;  //  成员变量
​
    public void run(){  //  一般方法: 可以调用成员变量、静态变量和静态方法
        System.out.println("run");
        System.out.println(score);
        System.out.println(age);
        System.out.println(Student.age);
    }
​
    public static void sleep(){  //  静态方法：只能调用静态变量和静态方法
        System.out.println(age);
        System.out.println(Student.age);
    }
​
    //  类加载时执行顺序：静态代码块 --> 匿名代码块 --> 构造方法
    //  静态代码块只执行一次
    {
        System.out.println("匿名代码块");
    }
    static {
        System.out.println("静态代码块");
    }
​
    public Student(){
        System.out.println("构造方法");
    }
​
    public static void main(String[] args) {
        Student s1 = new Student();
        System.out.println("==========");
        Student s2 = new Student();
        System.out.println("==========");
        System.out.println(age);  //  在本类里面，调用静态变量Student.age可以写成age
        System.out.println(Student.age);
        s1.run();
        sleep();
        System.out.println(s1.age);
        s1.sleep();  //  静态属性和静态方法可以通过对象来调用，但不优选
        Student.sleep();
    }
}

• 静态导入包

package com.oop;
​
//  静态导入包（不常用）
import static java.lang.Math.random;
import static java.lang.Math.PI;
​
public class Demo03 {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(random());
        System.out.println(PI);
    }
}

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，但是由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，它是用来被子类继承的。

• 抽象方法，只有方法声明，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。

package com.oop;
​
public class Demo {
    public static void main(String[] args) {
        Animal a = new Dog();  //  父类引用指向子类对象
        a.name = "momo";
        System.out.println("小狗的名字：" + a.name);
        System.out.println("调用静态属性：" + Dog.eyes);
        System.out.println("调用常量：" + a.NOSES);
​
        //  调用方法
        a.eat();
    }
}
​
//  定义抽象类
abstract class Animal {
    public String name;
    static int eyes = 2;
    final int NOSES = 1;
​
    public void eat() {
        System.out.println("这是动物吃饭的方法");
    }
​
    static void run() {
        System.out.println("这是动物奔跑的方法");
    }
​
    //  抽象方法，需要子类实现方法体
    abstract void sleep();
​
}
​
​
//  子类Dog继承抽象类Animal
class Dog extends Animal {
    @Override
    void sleep() {
        System.out.println("这是小狗睡觉的方法");
    }
​
    //  重写父类的方法
    @Override
    public void eat() {
        //  调用父类的eat()方法
        super.eat();
        System.out.println("这是小狗吃饭的方法");
    }
}

接口

• 普通类：只有具体实现

• 抽象类：具体实现和规范（抽象方法）都有！

• 接口：只有规范！

• 接口就是规范，定义的是一组规则，体现了现实世界中“如果你是... 则必须能... ”的思想。如果你是天使，则必须能飞。如果你是汽车，则必须能跑。

• 接口的本质是契约，就像我们人间的法律一样，制定好后大家都遵守。

• OOP的精髓，是对对象的抽象，最能体现这一点的就是接口，为什么我们讨论设计模式都只针对具备了抽象能力的语言（比如C++、java、C#等），就是因为设计模式所研究的，实际上就是如何合理的去抽象。

• 声明接口的关键字是interface

• 利用接口可以实现多继承

package com.oop;
​
//  子类Cat继承Feline, 实现CatService接口
public class Cat extends Feline implements CatService {
    private String color;
​
    public void run(){
        System.out.println(name + "正在奔跑");
    }
​
    //  实现接口中的抽象方法
    @Override
    public void playBall() {
        System.out.println(name + "正在玩球球");
    }
​
    @Override
    public void eatFood() {
        System.out.println(name + "正在吃猫粮");
    }
​
    //  重写toString()方法
    public String toString(){
        return "Cat: " + "【name=" + name + "，age=" + age + "，color=" + color +"】";
    }
​
    public static void main(String[] args) {
        Feline f = new Cat();
        f.setName("小花");
        f.setAge(3);
        /*  toString()方法被子类重写，所以父类使用此方法时输出格式和子类相同，但父类没有color变量，
            不能给color赋值，输出color = null
          */
        System.out.println("父类引用子类对象：" + f);
​
        System.out.println();
        CatService cs = new Cat();
        //  接口中的抽象方法虽然已实现，但无法对cs进行赋值，因为CatService中没有name变量,name = null
        cs.eatFood();
        cs.playBall();
        System.out.println("接口中的静态常量：" + CatService.CAT_FEET);
​
        System.out.println();
        Cat cat = new Cat();
        cat.setName("小黑");
        cat.setAge(4);
        cat.color = "黑色";
        System.out.println(cat);
        cat.eatFood();
        cat.playBall();
        cat.run();
    }
}
​
//  定义父类Feline
class Feline {
    String name;
    int age;
​
    public void setName(String name){
        this.name = name;
    }
​
    public String getName(){
        return name;
    }
​
    public void setAge(int age){
        this.age = age;
    }
​
    public int getAge() {
        return age;
    }
​
    public void sleep(){
        System.out.println(name + "正在睡觉");
    }
​
    //  重写toString()方法
    @Override
    public String toString(){
        return "Cat: " + "【name=" + name + "，age=" + age +"】";
    }
}
​
//  定义接口
interface CatService{
    static final int CAT_FEET =4;  //  静态常量
    public void playBall();
    public void eatFood();
}

内部类

• 内部类就是在一个类的内部定义一个类，比如，A类中定义了一个B类，那么B类相对于A类来说就称为内部类，而A类相对B类来说就是外部类了。

• 1. 成员内部类

  2. 静态内部类

  3. 局部内部类：写在方法里面

  4. 匿名内部类

package com.oop;
​
//  内部类
​
public class Outer {
    private int id = 10;
    public void out(){
        System.out.println("这是外部类的方法");
    }
    
    //  定义内部类，静态内部类用static修饰
    public class Inner{
        public void in(){
            System.out.println("这是内部类的方法");
        }
        
        //  内部类可以获取外部类的私有属性
        public void getID(){
            System.out.println(id);
        }
    }
    
    // 定义局部内部类
    public void test(){
        class T{
            public void tt(){
                System.out.println("局部内部类");
            }
        }
    }
}
​
// 一个java文件中可以有多个class类，但是只能有一个public
class Test{
    public static void main(String[] args) {
        Outer outer = new Outer();
        //  通过这个实例来实例化内部类
        Outer.Inner inner = outer.new Inner();
        inner.getID();
        
        //  匿名内部类，没有引用类型
        new A().run();
    }
}
​
class A{
    public void run(){
        System.out.println("run====");
    }
}