【云駐共創】Java面向對象編程初識與初知

1. Java面向對象

1.1 面向過程

面向過程編程是分析出解決問題的步驟，然后使用函數把這些步驟一步步實現，重心放在完成的每個步驟上。

是按照一定順序進行執行，其程序結構也是按照功能劃分為若干個基本模塊（步驟），在每個功能上都是相對獨立的，而每個模塊實現的具體方法則是使用子程序來進行實現的，如下圖示例：

廚師炒菜==》檢查食材（檢查有沒有十八個頭的鮑魚、檢查有沒有極品刺身。。。）==》沒有就再去市場買（買鮑魚、買澳龍。。。）==》洗菜（洗青菜、洗蘿卜。。。）==》開火（打開燃氣閥、扭動點火按鈕。。。）==》炒菜（大火爆炒、小火煸炒。。。）==》出鍋裝盤（小炒裝小盤、燉菜裝盆。。。）；

1.2 面向對象

構成問題事物分解成各個對象，描述某個事物在整個解決問題的步驟中的行為。

是把數據以及對數據的操作放在一起，作為一個相互依存的整體，程序流程實現由使用者在使用的過程中進行具體定義，如下圖示例：

廚師炒菜==》將這件事分為三個方面去做（廚師、采購員、廚具）

廚師包含檢查食材和炒菜的責任；

采購員包含選菜和買菜的責任；

使用廚具來完成洗菜、切菜和備菜的任務；

這樣各司其責，互相通過信息來進行溝通交互，每個方面可以在完成的時候自行定義各自的具體實現；

1.3 面向過程和面向對象的區別

面向過程是步驟，是按部就班的解決問題；面向對象關注的是解決問題所關注的對象；面向過程是自己辦事，面向對象是托人辦事。

1.4 類和對象

1.4.1 類的定義

類是對象抽象產生出來的模板，如果對同一類對象抽象出其中的共性就形成了類，用于描述一類對象的行為和狀態。

1.4.2 對象的定義

對象是具體的，是通過這一系列抽象出來的類模板，進行自定義的填充而形成的實例。

例1：人具有身高，體重，年齡，血型，性別等一些特征，人會勞動，會行走，會吃飯等這些方法，人僅僅是一個抽象的概念，它是不存在的實體，但是所有具備人這個群體的屬性與方法的對象都叫做人，其中人就是抽象出來的類模板，而具體的某人（張三、李四、小助手。。。）就是實際存在的實體即為對象，因此我們可以總結出來每個人（具體的人，張三、李四、小助手。。。）都是人這個群體（類）的一個對象。

1.4.3 Java的類和對象的創建

對象的創建過程，必須先有類，然后通過類創建對象，格式是：類名 對象 = new 類名();,例如:Person person = new Person();。

如下圖是先創建了一個Person類，再在main函數中（主函數）進行new操作，即創建對象（對象都有了，那還不想干啥干啥嘛~），給她起了名字、給她設置個身高、設置個年齡，這些都是對象的屬性而設定具體值的過程是給對象的屬性進行賦值。

1.4.4 new關鍵字

從上面的例子我們可以知道new關鍵字，可以通過類來創建對象，表示具體的實例化對象以及申請內存空間，下圖為創建對象的過程與內存空間之間的表現：

首先是person在棧內存中被聲明，然后通過new關鍵字,在堆內存申請開辟內存空間，并且實例化賦初始值（age=0，name=null），最后給對象的屬性賦值（person.name=“小張”；person.age = 20;）

如果我們創建了多個對象，在內存中是如何表現的呢？只要通過new關鍵字創建對象了，就會在堆內存開辟一個新的內存空間，因此他們之間的值是相互隔離的，互相不影響的，如下圖所示：

1.5 實例變量和靜態變量

1.5.1 實例變量

（1） 聲明在一個類中，但在方法、構造方法和語句塊之外。

（2） 無static關鍵詞修飾；

（3） 數值類型的默認值為0；

（4） 布爾類型的默認值false；

（5） 引用類型的默認值為null；

（6） 實例變量屬于該類的對象，必須產生該類對象，才能進行調用；

其中age、name、flag就是實例變量。

1.5.2 靜態變量

獨立于方法之外的變量，用static關鍵字修飾，也叫類變量。

注：方法中的變量叫做局部變量不能用static修飾；

1.5.3 靜態變量和靜態變量何時設置

屬于所有對象所共享的公共屬性的就設置為靜態變量，屬于具體對象的個性化的屬性就設置為實例變量。

1.6 匿名構造塊和構造函數

1.6.1 構造函數

Java構造函數也叫構造方法是Java中特殊的函數，沒有返回值并且函數名和類名保持一致。new對象產生后，就調用了對象的屬性和方法，一般來初始化成員屬性和成員方法。

1.6.1.1構造函數的格式

（1）修飾符 類名（參數列表）{}

（2）類名 （參數列表）{}

其中參數列表可有可無，無參數列表的構造函數為默認構造函數，無論有參還是無參的構造函數都不能有返回值，但是可以有return；關鍵字（后面不能跟具體的值）；

1.6.1.2構造函數注意事項

（1）構造函數不能手動調用，是對象被創建的時候JVM調用的；

（2）如果一個類沒有構造函數，JVM在編譯的時候回默認的添加一個無參的構造函數；

（3）如果定義了構造函數，JVM不會再創建無參構造方法；

（4）創建對象的時候，所需要的參數需要與構造函數中的參數一一對應，構造函數里有幾個參數就要提供幾個參數；

（5）構造函數可以調用構造函數；（金糊涂銀糊涂我家有個老老糊涂。。。O(∩_∩)O哈哈~）

1.6.2 匿名構造塊

構造代碼塊的格式：{具體代碼}

代碼塊的作用是用于對象統一初始化；

對象創造（調用構造函數）之前都會執行這個代碼塊；

1.6.3 構造函數重載

構造函數重載是多態的一個典型的特例，其中類中有多個構造函數并且參數列表不同，重載的構造函數用來表達對象的多種初始化行為，格式如下圖：

1.7 方法的定義和調用

1.7.1 方法的定義

方法是類或對象的行為特征的抽象；

Java中方法不能單獨存在，必須存在在類中（有了人，才能有人吃飯、睡覺、發博客這些動作）；

語法格式：

權限修飾符 返回值類型 方法名 （參數列表）{

//方法體

//返回值

}

1.7.2 方法定義的注意事項

（1）方法定義的先后順序是不影響調用的；

（2）方法定義不能產生嵌套包含關系，即在方法的內部不能再定義別的方法；

（3）方法定義中的返回值與傳遞的參數類型均為Java中定義的數據類型；

（4）在方法中可以進行返回數據的處理，格式：

return：返回數據類型（必須和方法聲明的類型保持一致）；

void：不返回數據類型；

1.7.3 方法調用

（1）方法定義后，不會自動執行，如果需要執行，必須進行調用（大魚大肉就在那里，不做不叫外賣，咋能進肚子嘛~）；

（2）本類的方法調用格式是：方法名（參數列表）；

（3）外部類的方法調用格式是：調用類的對象.方法名（參數列表）；

1.7.4 構造函數和普通方法（函數）的區別

構造函數是初始化對象的，普通函數是描述事物的公共行為的。

1.8 方法的重載和編譯時多態

1.8.1 方法的重載

一個類中如果有多個方法名稱相同（與修飾符無關），并且參數列表不同，返回值類型不同，這類形式稱為方法的重載，即同一個方法不同的使用形式得到不同的實現結果（一蝦多吃的既視感），如下圖示例：

1.8.2 編譯時多態

方法重載也叫編譯時多態。

為什么這樣叫呢？因為方法重載是早期綁定完成的，如果去調用一個重載的方法，那么在編譯時就會根據參數列表來確定具體使用的方法。

而早期綁定就是指被調用的目標方法如果在編譯期（編譯成.class文件）可以確定，且運行期（運行編譯后的.class文件）保持不變時，即可將這個方法與所屬的類型進行綁定，即早期綁定。

1.9 面向對象的封裝

1.9.1 封裝

封裝是指隱藏對象的屬性和實現細節，僅對外提供公共訪問方式。

1.9.1.1封裝的原則

將不需要對外提供的內容都隱藏起來，把屬性都隱藏，提供公共方法對其訪問。

1.9.1.2封裝的好處

提高數據訪問的安全性，隱藏了實現細節；

從數據安全角度考慮沒有封裝，在外部類中就可以直接訪問，并且修改數據，造成數據的不安全性；

1.9.1.3封裝的實現

可以對需要隱藏的屬性增加private修飾詞（變成私有的），外部不能直接修改，然后提供公共的修改方法（當然在里面會設置自定義的條件），外部類通過這個公共方法，在滿足條件的情況下才會修改私有的屬性，如下圖示例：

1.9.1.4封裝的機制

即該露的露，該藏的藏。

程序設定追求的是“高內聚，低耦合”（各干各的，如果你想參合，我給你提供工具啊~）；

高內聚就是類的內部數據操作細節自己完成，不允許外部干涉（能夠完美形成一個整體）；

低耦合就是僅暴露方法給外部使用（互不干擾）；

注：應禁止直接訪問一個對象中數據的實際表示，而是通過操作方法來訪問（數據的隱藏）。

1.10 this關鍵字

this關鍵字代表當前對象的一個引用，而所謂當前對象，指的是調用類中的方法或屬性的對象。

1.10.1 this訪問本類屬性

this只能在方法內使用，表示對“調用方法的對象”的引用；

this.屬性名，表示本對象自己的屬性。

下面示例，即表示為p1.name = “小張”;p1.age=20;p2.name = “小李”;p2.age=22;可以看出this指代的是調用各自有參構造方法的對象的引用。

1.10.2 this調用方法

this（參數列表）表示調用本類的構造函數，參數列表為空時表示調用無參構造函數，并且this關鍵字必須位于構造函數的第一行；

this.方法名（參數列表）表示調用當前對象自己的方法。

1.10.3 this使用注意事項

this不能用于靜態方法和靜態快，由于main方法也是靜態的，所以this也不能用于main方法，只能在實例方法中使用。

1.11 static關鍵字

1.11.1 靜態變量

由static關鍵詞修飾的變量也稱為靜態變量或者類變量（從名字可以看出靜態變量是屬于類的），被所有的對象所共享，在內存中只有一個副本，當且僅當類初次加載時會被初始化（意味著最先被初始化），通過類名就可以直接調用（建議使用），也可以通過對象名.靜態變量名進行調用。

1.11.2 靜態方法

由static關鍵詞修飾的方法叫做靜態方法也叫做類方法。需要注意如下幾點：

（1）在靜態方法中不能直接訪問類的非靜態成員變量和非靜態成員方法，即不能直接去訪問實例方法和實例變量，只能通過創建類的對象來進行訪問；

（2）靜態方法中不能使用this關鍵字；

（3）通過類名可以直接調用靜態方法（建議使用），也可以通過對象名.靜態方法名進行調用。

1.11.3 靜態塊

靜態代碼塊在類加載時執行并且只執行一次，在類中可以有多個靜態代碼塊（按照順序執行），并且靜態代碼塊中不能有this關鍵字。

1.11.4 靜態塊、匿名構造塊、構造函數的執行順序

他們的執行順序為：靜態代碼塊最先執行并且無論創建多少次該類對象都只調用一次，接著調用匿名構造塊，最后調用構造方法，并且每次創建對象的時候都會調用一次匿名構造塊和構造方法。

1.12 類的生命周期和設計

1.12.1 java的一個類的生命周期

（1）加載：是將源文件編譯成.class文件，JVM將.class文件中的二進制數據讀入內存，放于方法區，并且在堆中創建class對象；（2）驗證：驗證字節碼格式是否正確、變量和方法是否有重復、繼承和實現是否符合標準；

（3）準備：為類的靜態變量分配內存并設置初始值；

（4）解析：接口名、字段名、方法名解析成內存地址方便調用；

（5）初始化：執行靜態變量初始化和靜態代碼塊并初始化自定義的變量值；

（6）使用：分為直接引用（會觸發類的初始化，比如new一個實例對象、訪問和設置靜態變量、訪問類的靜態方法、反射、啟動類的入口main方法）和間接引用（引用常量、定義數組）；

（7）卸載：java中不存在該類的任何實例，已經被GC回收，無法在任何地方通過反射來訪問任何方法；

1.12.2 類的設計和分析

下面是幾個類設計的實踐案例：

學生類設計和實現：

教師類設計和實現：

課程類設計和實現：

成績類設計和實現：

1.13 java的方法參數和值傳遞

1.13.1 java的方法的參數類型

方法參數的類型分為基本類型和引用類型。

基本數據類型，傳過來的是這個參數的一個副本，對原來的值是沒有影響的；

引用類型傳過來的是這個引用參數的副本，這個副本存放的是參數的地址。

下圖中為可變參數列表，其中int...a為可以傳0個參數，也可以傳多個參數。

注：可變參數列表只能有一個，如果有多個參數時只能放在末尾。

1.13.2 Java參數傳遞基本數據類型和引用數據類型的區別

Java 面向對象編程

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