Java面向对象编程基础

1、

在OOP的术语中，我们把Person称为超类（super class），父类（parent class），基类（base class），把Student称为子类（subclass），扩展类（extended class）。

Java只允许一个class继承自一个类，因此，一个类有且仅有一个父类。

继承有个特点，就是子类无法访问父类的private字段或者private方法。用protected修饰的字段可以被子类访问。protected关键字可以把字段和方法的访问权限控制在继承树内部，一个protected字段和方法可以被其子类，以及子类的子类所访问。

在Java中，任何class的构造方法，第一行语句必须是调用父类的构造方法。如果没有明确地调用父类的构造方法，编译器会帮我们自动加一句super();

如果父类没有默认的构造方法，子类就必须显式调用super()并给出参数以便让编译器定位到父类的一个合适的构造方法。

即子类不会继承任何父类的构造方法。子类默认的构造方法是编译器自动生成的，不是继承的。

instanceof实际上判断一个变量所指向的实例是否是指定类型，或者这个类型的子类。如果一个引用变量为null，那么对任何instanceof的判断都为false

继承是is关系，组合是has关系

• 继承是面向对象编程的一种强大的代码复用方式；

• Java只允许单继承，所有类最终的根类是Object；

• protected允许子类访问父类的字段和方法；

• 子类的构造方法可以通过super()调用父类的构造方法；

• 可以安全地向上转型为更抽象的类型；

• 可以强制向下转型，最好借助instanceof判断；

• 子类和父类的关系是is，has关系不能用继承。

2、

在继承关系中，子类如果定义了一个与父类方法签名完全相同的方法，被称为覆写（Override）。

Java的实例方法调用是基于运行时的实际类型的动态调用，而非变量的声明类型。

这个非常重要的特性在面向对象编程中称之为多态。它的英文拼写非常复杂：Polymorphic。

多态是指，针对某个类型的方法调用，其真正执行的方法取决于运行时期实际类型的方法。

多态的特性就是，运行期才能动态决定调用的子类方法。

继承可以允许子类覆写父类的方法。如果一个父类不允许子类对它的某个方法进行覆写，可以把该方法标记为final。用final修饰的方法不能被Override

对于一个类的实例字段，同样可以用final修饰。用final修饰的字段在初始化后不能被修改。

• 子类可以覆写父类的方法（Override），覆写在子类中改变了父类方法的行为；

• Java的方法调用总是作用于运行期对象的实际类型，这种行为称为多态；

• final修饰符有多种作用：

  • final修饰的方法可以阻止被覆写；

  • final修饰的class可以阻止被继承；

  • final修饰的field必须在创建对象时初始化，随后不可修改。

3、

如果一个class定义了方法，但没有具体执行代码，这个方法就是抽象方法，抽象方法用abstract修饰。

因为无法执行抽象方法，因此这个类也必须申明为抽象类（abstract class）。

无法实例化的抽象类有什么用？因为抽象类本身被设计成只能用于被继承，因此，抽象类可以强迫子类实现其定义的抽象方法，否则编译会报错。因此，抽象方法实际上相当于定义了“规范”。

尽量引用高层类型，避免引用实际子类型的方式，称之为面向抽象编程。

面向抽象编程的本质就是：

• 上层代码只定义规范（例如：abstract class Person）；

• 不需要子类就可以实现业务逻辑（正常编译）；

• 具体的业务逻辑由不同的子类实现，调用者并不关心

 

• 通过abstract定义的方法是抽象方法，它只有定义，没有实现。抽象方法定义了子类必须实现的接口规范；

• 定义了抽象方法的class必须被定义为抽象类，从抽象类继承的子类必须实现抽象方法；

• 如果不实现抽象方法，则该子类仍是一个抽象类；

• 面向抽象编程使得调用者只关心抽象方法的定义，不关心子类的具体实现。

4、

如果一个抽象类没有字段，所有方法全部都是抽象方法，就可以把该抽象类改写为接口：interface。

所谓interface，就是比抽象类还要抽象的纯抽象接口，因为它连字段都不能有。因为接口定义的所有方法默认都是public abstract的，所以这两个修饰符不需要写出来（写不写效果都一样）。

当一个具体的class去实现一个interface时，需要使用implements关键字。

在Java中，一个类只能继承自另一个类，不能从多个类继承。但是，一个类可以实现多个interface

Java的接口特指interface的定义，表示一个接口类型和一组方法签名，而编程接口泛指接口规范，如方法签名，数据格式，网络协议等。

抽象类和接口的对比如下：

	abstract class	interface
继承	只能extends一个class	可以implements多个interface
字段	可以定义实例字段	不能定义实例字段
抽象方法	可以定义抽象方法	可以定义抽象方法
非抽象方法	可以定义非抽象方法	可以定义default方法

 

 

 

 

在使用的时候，实例化的对象永远只能是某个具体的子类，但总是通过接口去引用它，因为接口比抽象类更抽象（Iterable it =（Collection coll =（new ArrayList()）））

实现类可以不必覆写default方法。default方法的目的是，当我们需要给接口新增一个方法时，会涉及到修改全部子类。如果新增的是default方法，那么子类就不必全部修改，只需要在需要覆写的地方去覆写新增方法（调用时有实现）。

default方法和抽象类的普通方法是有所不同的。因为interface没有字段，default方法无法访问字段，而抽象类的普通方法可以访问实例字段

Java的接口（interface）定义了纯抽象规范，一个类可以实现多个接口；

接口也是数据类型，适用于向上转型和向下转型；

接口的所有方法都是抽象方法，接口不能定义实例字段；

接口可以定义default方法（JDK>=1.8）。

5、

Java定义了一种名字空间，称之为包：package。

在Java虚拟机执行的时候，JVM只看完整类名，因此，只要包名不同，类就不同。

包可以是多层结构，用.隔开。例如：java.util。包没有父子关系。java.util和java.util.zip是不同的包，两者没有任何继承关系。

位于同一个包的类，可以访问包作用域的字段和方法。不用public、protected、private修饰的字段和方法就是包作用域。

import.*，表示把这个包下面的所有class都导入进来（但不包括子包的class）

import static的语法，它可以导入可以导入一个类的静态字段和静态方法

Java编译器最终编译出的.class文件只使用完整类名，因此，在代码中，当编译器遇到一个class名称时：

• • 如果是完整类名，就直接根据完整类名查找这个class；

  • 如果是简单类名，按下面的顺序依次查找：

    • 查找当前package是否存在这个class；

    • 查找import的包是否包含这个class；

    • 查找java.lang包是否包含这个class。

如果按照上面的规则还无法确定类名，则编译报错。

编写class的时候，编译器会自动帮我们做两个import动作：

• • 默认自动import当前package的其他class；

  • 默认自动import java.lang.*。

Java内建的package机制是为了避免class命名冲突；

JDK的核心类使用java.lang包，编译器会自动导入；

JDK的其它常用类定义在java.util.*，java.math.*，java.text.*，……；

包名推荐使用倒置的域名，例如org.apache。

 

Java内建的访问权限包括public、protected、private和package权限；

Java在方法内部定义的变量是局部变量，局部变量的作用域从变量声明开始，到一个块结束；

final修饰符不是访问权限，它可以修饰class、field和method；

一个.java文件只能包含一个public类，但可以包含多个非public类。

6、

classpath是JVM用到的一个环境变量，它用来指示JVM如何搜索class。classpath就是一组目录的集合，它设置的搜索路径与操作系统相关。

在Windows系统上，用;分隔，带空格的目录用""括起来；在Linux系统上，用:分隔。

classpath的设定方法有两种：

在系统环境变量中设置classpath环境变量，不推荐；

在启动JVM时设置classpath变量，推荐。

JVM通过环境变量classpath决定搜索class的路径和顺序；

不推荐设置系统环境变量classpath，始终建议通过-cp命令传入；

jar包相当于目录，可以包含很多.class文件，方便下载和使用；

MANIFEST.MF文件可以提供jar包的信息，如Main-Class，这样可以直接运行jar包。

7、

.class文件是JVM看到的最小可执行文件，jar文件就是class文件的容器。.jmod模块，jre是Java运行时环境。

如果外部代码想要访问我们的模块中的类，我们必须将其导出（exports 类）。

JVM自带的标准库rt.jar，从Java 9开始，原有的Java标准库已经由一个单一巨大的rt.jar分拆成了几十个模块，这些模块以.jmod扩展名标识。

Java 9引入的模块目的是为了管理依赖；

使用模块可以按需打包JRE；

使用模块对类的访问权限有了进一步限制。

8、

两个字符串比较，必须总是使用equals()方法。

要忽略大小写比较，使用equalsIgnoreCase()方法。

contains()方法的参数是CharSequence而不是String，因为CharSequence是String的父类。

trim()方法可以移除字符串首尾空白字符。空白字符包括空格，\t，\r，\n

strip()方法也可以移除字符串首尾空白字符和中文的空格字符\u3000

isEmpty()和isBlank()来判断字符串是否为空和空白字符串

join()用指定的字符串连接字符串数组

静态方法valueOf()要把任意基本类型或引用类型转换为字符串

Integer.parseInt、Boolean.parseBoolean、toCharArray()

Integer有个getInteger(String)方法，它不是将字符串转换为int，而是把该字符串对应的系统变量转换为Integer

new String(char[])创建新的String实例时，它并不会直接引用传入的char[]数组，而是会复制一份，所以，修改外部的char[]数组不会影响String实例内部的char[]数组，因为这是两个不同的数组。

从String的不变性设计可以看出，如果传入的对象有可能改变，我们需要复制而不是直接引用。

Java的String和char在内存中总是以Unicode编码表示。

• • Java字符串String是不可变对象；

  • 字符串操作不改变原字符串内容，而是返回新字符串；

  • 常用的字符串操作：提取子串、查找、替换、大小写转换等；

  • Java使用Unicode编码表示String和char；

  • 转换编码就是将String和byte[]转换，需要指定编码；

  • 转换为byte[]时，始终优先考虑UTF-8编码

StringBuilder是可变对象，用来高效拼接字符串；

StringBuilder可以支持链式操作，实现链式操作的关键是返回实例本身；

StringBuffer是StringBuilder的线程安全版本，现在很少使用。

用指定分隔符拼接字符串数组时，使用StringJoiner或者String.join()更方便；

用StringJoiner拼接字符串时，还可以额外附加一个“开头”和“结尾”。

9、

Java核心库提供的包装类型可以把基本类型包装为class，包装类型就是基本类型可以为null；

自动装箱和自动拆箱都是在编译期完成的（JDK>=1.5）；

装箱和拆箱会影响执行效率，且拆箱时可能发生NullPointerException；

包装类型的比较必须使用equals()；

整数和浮点数的包装类型都继承自Number；

包装类型提供了大量实用方法。

10、

在Java中，有很多class的定义都符合这样的规范，称为JavaBean类：

• • 若干private实例字段；
  • 通过public方法来读写实例字段。

public Type getXyz()

public void setXyz(Type value)

JavaBean是一种符合命名规范的class，它通过getter和setter来定义属性；

属性是一种通用的叫法，并非Java语法规定；

可以利用IDE快速生成getter和setter；

使用Introspector.getBeanInfo()可以获取属性列表。

11、

enum类型的每个常量在JVM中只有一个唯一实例，所以可以直接用==比较

name()返回常量名 判断枚举常量的名字，要始终使用name()方法，绝不能调用toString()

ordinal() 返回定义的常量的顺序，从0开始计数；改变枚举常量定义的顺序就会导致ordinal()返回值发生变化

枚举类的字段也可以是非final类型，即可以在运行期修改，但是不推荐这样做！

MON(1, "星期一")，给枚举添加常量字段和重写toString()方法

 

Java使用enum定义枚举类型，它被编译器编译为final class Xxx extends Enum { … }；

通过name()获取常量定义的字符串，注意不要使用toString()；

通过ordinal()返回常量定义的顺序（无实质意义）；

可以为enum编写构造方法、字段和方法

enum的构造方法要声明为private，字段强烈建议声明为final；

enum适合用在switch语句中。

12、

在Java中，由CPU原生提供的整型最大范围是64位long型整数。使用long型整数可以直接通过CPU指令进行计算，速度非常快。

java.math.BigInteger就是用来表示任意大小的整数。BigInteger内部用一个int[]数组来模拟一个非常大的整数（用软件来模拟一个超过long的大整数），缺点是速度比较慢。

BigInteger用于表示任意大小的整数；

BigInteger是不变类，并且继承自Number；

将BigInteger转换成基本类型时可使用longValueExact()等方法保证结果准确。

超过了基本类型的范围，转换时将丢失高位信息，结果不准确；使用ValueExact()等方法超过抛出ArithmeticException异常Infinity

 

BigDecimal用于表示精确的小数，常用于财务计算；

比较BigDecimal的值是否相等，必须使用compareTo()而不能使用equals()。

Math会尽量针对平台优化计算速度

StrictMath解决由于浮点数计算存在误差，不同的平台（例如x86和ARM）计算的结果可能不一致（指误差不同）

Random实例时，如果不给定种子，就使用系统当前时间戳作为种子，因此每次运行时，种子不同，得到的伪随机数序列就不同

SecureRandom的安全性是通过操作系统提供的安全的随机种子来生成随机数。这个种子是通过CPU的热噪声、读写磁盘的字节、网络流量等各种随机事件产生的“熵”。