【云驻共创】Java面向对象编程初识与初知

1. Java面向对象

1.1 面向过程

面向过程编程是分析出解决问题的步骤，然后使用函数把这些步骤一步步实现，重心放在完成的每个步骤上。

是按照一定顺序进行执行，其程序结构也是按照功能划分为若干个基本模块（步骤），在每个功能上都是相对独立的，而每个模块实现的具体方法则是使用子程序来进行实现的，如下图示例：

厨师炒菜==》检查食材（检查有没有十八个头的鲍鱼、检查有没有极品刺身。。。）==》没有就再去市场买（买鲍鱼、买澳龙。。。）==》洗菜（洗青菜、洗萝卜。。。）==》开火（打开燃气阀、扭动点火按钮。。。）==》炒菜（大火爆炒、小火煸炒。。。）==》出锅装盘（小炒装小盘、炖菜装盆。。。）；

1.2 面向对象

构成问题事物分解成各个对象，描述某个事物在整个解决问题的步骤中的行为。

是把数据以及对数据的操作放在一起，作为一个相互依存的整体，程序流程实现由使用者在使用的过程中进行具体定义，如下图示例：

厨师炒菜==》将这件事分为三个方面去做（厨师、采购员、厨具）

厨师包含检查食材和炒菜的责任；

采购员包含选菜和买菜的责任；

使用厨具来完成洗菜、切菜和备菜的任务；

这样各司其责，互相通过信息来进行沟通交互，每个方面可以在完成的时候自行定义各自的具体实现；

1.3 面向过程和面向对象的区别

面向过程是步骤，是按部就班的解决问题；面向对象关注的是解决问题所关注的对象；面向过程是自己办事，面向对象是托人办事。

1.4 类和对象

1.4.1 类的定义

类是对象抽象产生出来的模板，如果对同一类对象抽象出其中的共性就形成了类，用于描述一类对象的行为和状态。

1.4.2 对象的定义

对象是具体的，是通过这一系列抽象出来的类模板，进行自定义的填充而形成的实例。

例1：人具有身高，体重，年龄，血型，性别等一些特征，人会劳动，会行走，会吃饭等这些方法，人仅仅是一个抽象的概念，它是不存在的实体，但是所有具备人这个群体的属性与方法的对象都叫做人，其中人就是抽象出来的类模板，而具体的某人（张三、李四、小助手。。。）就是实际存在的实体即为对象，因此我们可以总结出来每个人（具体的人，张三、李四、小助手。。。）都是人这个群体（类）的一个对象。

1.4.3 Java的类和对象的创建

对象的创建过程，必须先有类，然后通过类创建对象，格式是：类名 对象 = new 类名();,例如:Person person = new Person();。

如下图是先创建了一个Person类，再在main函数中（主函数）进行new操作，即创建对象（对象都有了，那还不想干啥干啥嘛~），给她起了名字、给她设置个身高、设置个年龄，这些都是对象的属性而设定具体值的过程是给对象的属性进行赋值。

1.4.4 new关键字

从上面的例子我们可以知道new关键字，可以通过类来创建对象，表示具体的实例化对象以及申请内存空间，下图为创建对象的过程与内存空间之间的表现：

首先是person在栈内存中被声明，然后通过new关键字,在堆内存申请开辟内存空间，并且实例化赋初始值（age=0，name=null），最后给对象的属性赋值（person.name=“小张”；person.age = 20;）

如果我们创建了多个对象，在内存中是如何表现的呢？只要通过new关键字创建对象了，就会在堆内存开辟一个新的内存空间，因此他们之间的值是相互隔离的，互相不影响的，如下图所示：

1.5 实例变量和静态变量

1.5.1 实例变量

（1） 声明在一个类中，但在方法、构造方法和语句块之外。

（2） 无static关键词修饰；

（3） 数值类型的默认值为0；

（4） 布尔类型的默认值false；

（5） 引用类型的默认值为null；

（6） 实例变量属于该类的对象，必须产生该类对象，才能进行调用；

其中age、name、flag就是实例变量。

1.5.2 静态变量

独立于方法之外的变量，用static关键字修饰，也叫类变量。

注：方法中的变量叫做局部变量不能用static修饰；

1.5.3 静态变量和静态变量何时设置

属于所有对象所共享的公共属性的就设置为静态变量，属于具体对象的个性化的属性就设置为实例变量。

1.6 匿名构造块和构造函数

1.6.1 构造函数

Java构造函数也叫构造方法是Java中特殊的函数，没有返回值并且函数名和类名保持一致。new对象产生后，就调用了对象的属性和方法，一般来初始化成员属性和成员方法。

1.6.1.1构造函数的格式

（1）修饰符 类名（参数列表）{}

（2）类名 （参数列表）{}

其中参数列表可有可无，无参数列表的构造函数为默认构造函数，无论有参还是无参的构造函数都不能有返回值，但是可以有return；关键字（后面不能跟具体的值）；

1.6.1.2构造函数注意事项

（1）构造函数不能手动调用，是对象被创建的时候JVM调用的；

（2）如果一个类没有构造函数，JVM在编译的时候回默认的添加一个无参的构造函数；

（3）如果定义了构造函数，JVM不会再创建无参构造方法；

（4）创建对象的时候，所需要的参数需要与构造函数中的参数一一对应，构造函数里有几个参数就要提供几个参数；

（5）构造函数可以调用构造函数；（金糊涂银糊涂我家有个老老糊涂。。。O(∩_∩)O哈哈~）

1.6.2 匿名构造块

构造代码块的格式：{具体代码}

代码块的作用是用于对象统一初始化；

对象创造（调用构造函数）之前都会执行这个代码块；

1.6.3 构造函数重载

构造函数重载是多态的一个典型的特例，其中类中有多个构造函数并且参数列表不同，重载的构造函数用来表达对象的多种初始化行为，格式如下图：

1.7 方法的定义和调用

1.7.1 方法的定义

方法是类或对象的行为特征的抽象；

Java中方法不能单独存在，必须存在在类中（有了人，才能有人吃饭、睡觉、发博客这些动作）；

语法格式：

权限修饰符 返回值类型 方法名 （参数列表）{

//方法体

//返回值

}

1.7.2 方法定义的注意事项

（1）方法定义的先后顺序是不影响调用的；

（2）方法定义不能产生嵌套包含关系，即在方法的内部不能再定义别的方法；

（3）方法定义中的返回值与传递的参数类型均为Java中定义的数据类型；

（4）在方法中可以进行返回数据的处理，格式：

return：返回数据类型（必须和方法声明的类型保持一致）；

void：不返回数据类型；

1.7.3 方法调用

（1）方法定义后，不会自动执行，如果需要执行，必须进行调用（大鱼大肉就在那里，不做不叫外卖，咋能进肚子嘛~）；

（2）本类的方法调用格式是：方法名（参数列表）；

（3）外部类的方法调用格式是：调用类的对象.方法名（参数列表）；

1.7.4 构造函数和普通方法（函数）的区别

构造函数是初始化对象的，普通函数是描述事物的公共行为的。

1.8 方法的重载和编译时多态

1.8.1 方法的重载

一个类中如果有多个方法名称相同（与修饰符无关），并且参数列表不同，返回值类型不同，这类形式称为方法的重载，即同一个方法不同的使用形式得到不同的实现结果（一虾多吃的既视感），如下图示例：

1.8.2 编译时多态

方法重载也叫编译时多态。

为什么这样叫呢？因为方法重载是早期绑定完成的，如果去调用一个重载的方法，那么在编译时就会根据参数列表来确定具体使用的方法。

而早期绑定就是指被调用的目标方法如果在编译期（编译成.class文件）可以确定，且运行期（运行编译后的.class文件）保持不变时，即可将这个方法与所属的类型进行绑定，即早期绑定。

1.9 面向对象的封装

1.9.1 封装

封装是指隐藏对象的属性和实现细节，仅对外提供公共访问方式。

1.9.1.1封装的原则

将不需要对外提供的内容都隐藏起来，把属性都隐藏，提供公共方法对其访问。

1.9.1.2封装的好处

提高数据访问的安全性，隐藏了实现细节；

从数据安全角度考虑没有封装，在外部类中就可以直接访问，并且修改数据，造成数据的不安全性；

1.9.1.3封装的实现

可以对需要隐藏的属性增加private修饰词（变成私有的），外部不能直接修改，然后提供公共的修改方法（当然在里面会设置自定义的条件），外部类通过这个公共方法，在满足条件的情况下才会修改私有的属性，如下图示例：

1.9.1.4封装的机制

即该露的露，该藏的藏。

程序设定追求的是“高内聚，低耦合”（各干各的，如果你想参合，我给你提供工具啊~）；

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（能够完美形成一个整体）；

低耦合就是仅暴露方法给外部使用（互不干扰）；

注：应禁止直接访问一个对象中数据的实际表示，而是通过操作方法来访问（数据的隐藏）。

1.10 this关键字

this关键字代表当前对象的一个引用，而所谓当前对象，指的是调用类中的方法或属性的对象。

1.10.1 this访问本类属性

this只能在方法内使用，表示对“调用方法的对象”的引用；

this.属性名，表示本对象自己的属性。

下面示例，即表示为p1.name = “小张”;p1.age=20;p2.name = “小李”;p2.age=22;可以看出this指代的是调用各自有参构造方法的对象的引用。

1.10.2 this调用方法

this（参数列表）表示调用本类的构造函数，参数列表为空时表示调用无参构造函数，并且this关键字必须位于构造函数的第一行；

this.方法名（参数列表）表示调用当前对象自己的方法。

1.10.3 this使用注意事项

this不能用于静态方法和静态快，由于main方法也是静态的，所以this也不能用于main方法，只能在实例方法中使用。

1.11 static关键字

1.11.1 静态变量

由static关键词修饰的变量也称为静态变量或者类变量（从名字可以看出静态变量是属于类的），被所有的对象所共享，在内存中只有一个副本，当且仅当类初次加载时会被初始化（意味着最先被初始化），通过类名就可以直接调用（建议使用），也可以通过对象名.静态变量名进行调用。

1.11.2 静态方法

由static关键词修饰的方法叫做静态方法也叫做类方法。需要注意如下几点：

（1）在静态方法中不能直接访问类的非静态成员变量和非静态成员方法，即不能直接去访问实例方法和实例变量，只能通过创建类的对象来进行访问；

（2）静态方法中不能使用this关键字；

（3）通过类名可以直接调用静态方法（建议使用），也可以通过对象名.静态方法名进行调用。

1.11.3 静态块

静态代码块在类加载时执行并且只执行一次，在类中可以有多个静态代码块（按照顺序执行），并且静态代码块中不能有this关键字。

1.11.4 静态块、匿名构造块、构造函数的执行顺序

他们的执行顺序为：静态代码块最先执行并且无论创建多少次该类对象都只调用一次，接着调用匿名构造块，最后调用构造方法，并且每次创建对象的时候都会调用一次匿名构造块和构造方法。

1.12 类的生命周期和设计

1.12.1 java的一个类的生命周期

（1）加载：是将源文件编译成.class文件，JVM将.class文件中的二进制数据读入内存，放于方法区，并且在堆中创建class对象；（2）验证：验证字节码格式是否正确、变量和方法是否有重复、继承和实现是否符合标准；

（3）准备：为类的静态变量分配内存并设置初始值；

（4）解析：接口名、字段名、方法名解析成内存地址方便调用；

（5）初始化：执行静态变量初始化和静态代码块并初始化自定义的变量值；

（6）使用：分为直接引用（会触发类的初始化，比如new一个实例对象、访问和设置静态变量、访问类的静态方法、反射、启动类的入口main方法）和间接引用（引用常量、定义数组）；

（7）卸载：java中不存在该类的任何实例，已经被GC回收，无法在任何地方通过反射来访问任何方法；

1.12.2 类的设计和分析

下面是几个类设计的实践案例：

学生类设计和实现：

教师类设计和实现：

课程类设计和实现：

成绩类设计和实现：

1.13 java的方法参数和值传递

1.13.1 java的方法的参数类型

方法参数的类型分为基本类型和引用类型。

基本数据类型，传过来的是这个参数的一个副本，对原来的值是没有影响的；

引用类型传过来的是这个引用参数的副本，这个副本存放的是参数的地址。

下图中为可变参数列表，其中int...a为可以传0个参数，也可以传多个参数。

注：可变参数列表只能有一个，如果有多个参数时只能放在末尾。

1.13.2 Java参数传递基本数据类型和引用数据类型的区别

Java 面向对象编程

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