From 66ca7688365017d33a4e15a4ee5f1399a67b5b36 Mon Sep 17 00:00:00 2001 From: 7Wate Date: Wed, 27 Apr 2022 18:03:12 +0800 Subject: [PATCH] =?UTF-8?q?Java=EF=BC=9A=E9=9D=A2=E5=AF=B9=E5=AF=B9?= =?UTF-8?q?=E8=B1=A1?= MIME-Version: 1.0 Content-Type: text/plain; charset=UTF-8 Content-Transfer-Encoding: 8bit --- docs/开发/Java/面对对象.md | 665 +++++++++++++++++++++++++++++++++++++ 1 file changed, 665 insertions(+) create mode 100644 docs/开发/Java/面对对象.md diff --git a/docs/开发/Java/面对对象.md b/docs/开发/Java/面对对象.md new file mode 100644 index 00000000..702d0048 --- /dev/null +++ b/docs/开发/Java/面对对象.md @@ -0,0 +1,665 @@ +--- +id: 面对对象 +title: 面对对象 +sidebar_position: 4 +data: 2022年4月27日 + +--- + +在 Java 中，**万事万物都是对象**。 Java 也是面对对象的高级编程语言，面对对象语言具有如下特征 + +- 面对对象是一种常见的思想，比较符合人们的思考习惯； +- 面对对象可以将复杂的业务逻辑简单化，增强代码复用性； +- 面对对象具有抽象、封装、继承、多态等特性； + +## 类 + +类——相当于是一系列对象的抽象。具体就比如自动车一样，车的长、宽、高是车的**数据**；车的骑行，喇叭是车的**方法**。 + +### 定义 + +```java +class ClassName{ + // body +} +``` + +### 创建 + +```java +ClassName classname = new ClassName(); +``` + +### 构造 + +在 Java 类中，通过构造方法在对象**创建时期调用一次**来确保每个对象都被**初始化**。构造方法比较特殊，没有参数类型和返回值，构造方法名称务必和类名保持一致，并且一个类可以拥有多个构造方法。 + +```java +class Apple { + int sum; + String color; + + public Apple(){} + public Apple(int sum){} + public Apple(String color){} + public Apple(int sum,String color){} + +} + +// 创建对象 +class createApple { + public static void main(String[] args) { + Apple apple1 = new Apple(); + Apple apple2 = new Apple(1); + Apple apple3 = new Apple("red"); + Apple apple4 = new Apple(2,"color"); + } +} +``` + +如果类中没有定义任何构造方法，那么 JVM 会自动生成一个默认构造方法。 + +## 面对对象 + +### 封装 + +封装（英语：Encapsulation）是指一种将抽象性函式接口的实现细节部份包装、隐藏起来的方法。封装可以被认为是一个保护屏障，防止该类的代码和数据被外部类定义的代码随机访问。要访问该类的代码和数据，必须通过严格的接口控制。 + +#### 数据 + +数据也可以被称为属性，数据可以是任意类型的对象，也可以是基本数据类型。 + +```java +Class A{ + int a; + Apple apple; +} +``` + +#### 方法 + +方法（函数）通过封装多行代码的实现，用来**简化代码**、**利于维护**、**重复调用**、**模块化编程**和**提高开发效率**。 + +```java +修饰符 返回值类型 方法名(参数类型 参数名){ + ... + 方法体 + ... + return 返回值; +} +``` + +- **修饰符：**定义方法的访问类型。 +- **返回值类型 ：**定义方法返回值类型。如果方法没有返回值，返回值类型是关键字 **void**。 +- **函数名：**调用方法的实际访问名称。 +- **参数类型：**方法调用时，限定传递参数类型。 +- **参数名：**方法调用时，传递的实际参数。方法定义时，限定的形式参数。 +- **方法体：**定义方法的功能 + +#### 权限 + +![访问权限](https://static.7wate.com/img/2022/04/27/46262496c680a.png) + +#### 实例 + +```java +public class EncapTest{ + + private String name; + private String idNum; + private int age; + + public int getAge(){ + return age; + } + + public String getName(){ + return name; + } + + public String getIdNum(){ + return idNum; + } + + public void setAge( int newAge){ + age = newAge; + } + + public void setName(String newName){ + name = newName; + } + + public void setIdNum( String newId){ + idNum = newId; + } +} +``` + +### 继承 + +继承就是子类继承父类的特征和行为，使得子类对象（实例）具有父类的实例域和方法，或子类从父类继承方法，使得子类具有父类相同的行为。从而减少重复代码，提高维护性，代码也更佳简洁，提高代码的复用性。 + +![继承图示例](https://static.7wate.com/img/2022/04/27/4439d9883fb7a.jpg) + +#### 类型 + +Java 不支持多继承，但支持多重继承。 + +![继承类型](https://static.7wate.com/img/2022/04/27/75c38968a30e6.png) + +#### 特性 + +- 子类拥有父类非 private 的属性、方法。 +- 子类可以拥有自己的属性和方法，即子类可以对父类进行扩展。 +- 子类可以用自己的方式实现父类的方法。 +- Java 的继承是单继承，但是可以多重继承，单继承就是一个子类只能继承一个父类，多重继承就是，例如 A 类继承 B 类，B 类继承 C 类，所以按照关系就是 C 类是 B 类的父类，B 类是 A 类的父类，这是 Java 继承区别于 C++ 继承的一个特性。 +- 提高了类之间的耦合性（继承的缺点，耦合度高就会造成代码之间的联系越紧密，代码独立性越差）。 + +#### 关键字 + +- **extends：**类的继承是单一继承，一个子类只能拥有一个父类。 +- **implements：**变相的使 java 具有多继承的特性，使用范围为类继承接口的情况，可以同时继承多个接口（接口跟接口之间采用逗号分隔）。 +- **super：**通过 super 关键字来实现对父类成员的访问，用来引用当前对象的父类。 +- **this：**指向自己的引用。 +- **final：**类定义为不能继承的，即最终类；或者用于修饰方法，该方法不能被子类重写。 + +#### 实例 + +```java +class 父类 { +} + +class 子类 extends 父类 { +} + +// 单一继承 + +public class Animal { + private String name; + private int id; + + public Animal(String myName, String myid) { + //初始化属性值 + } + public void eat() { //吃东西方法的具体实现 } + public void sleep() { //睡觉方法的具体实现 } +} + +public class Penguin extends Animal{ + +} + +// 继承多个接口 + +public interface A { + public void eat(); + public void sleep(); +} + +public interface B { + public void show(); +} + +public class C implements A,B { +} + +// super 与 this 关键字 + +class Animal { + void eat() { + System.out.println("animal : eat"); + } +} + +class Dog extends Animal { + + void eat() { + System.out.println("dog : eat"); + } + + void eatTest() { + this.eat(); // this 调用自己的方法 + super.eat(); // super 调用父类方法 + } +} + +public class Test { + public static void main(String[] args) { + Animal a = new Animal(); + a.eat(); + Dog d = new Dog(); + d.eatTest(); + } +} + +// final 关键字 + +final class 类名 { /*方法体*/ } + +[public / private / default / protected] final 返回值类型 方法名(){ /*方法体*/ } +``` + +### 重写与重载 + +#### 重写 + +重写与重载虽然名字相似，但却是完全不同的东西。方法重写的描述是对**子类和父类**之间的。 + +- 子类中重写的方法必须与父类保持一致，包括返回值类型、方法名、参数列表。 +- 子类中重写的方法可以使用 @Override 注解来标识。 +- 子类中重写方法的访问权限不能低于父类中方法的访问权限。 + +```java +class Fruit { + + public void eat(){ + System.out.printl('eat fruit'); + } +} + +class Apple extends Fruit{ + + @Override + public void eat(){ + System.out.printl('eat apple'); + } +} +``` + +#### 重载 + +相同的方法名拥有独一无二的参数列表，其中包括参数的类型、顺序、数量等构成了方法重载的必要条件。 + +- **方法名称必须相同。** +- **参数列表必须不相同（类型、顺序、数量不同等）。** +- 返回类型不同不构成方法重载。 +- 重载是在编译时，具体由编译器确定使用那个方法。 + +**即外壳不变，核心重写！** + +```java +public class Apple { + int sum; + String color; + + public Apple(){} + public Apple(int sum){} + + public int getApple(int num){ + return 1; + } + + public String getApple(String color){ + return "color"; + } + +} +``` + +#### 重写与重载的区别 + +| 区别点 | 重载方法 | 重写方法 | +| :------: | :------: | :--------------------------------------------: | +| 参数列表 | 必须修改 | 一定不能修改 | +| 返回类型 | 可以修改 | 一定不能修改 | +| 异常 | 可以修改 | 可以减少或删除，一定不能抛出新的或者更广的异常 | +| 访问 | 可以修改 | 一定不能做更严格的限制（可以降低限制） | + +方法的重写（Overriding）和重载（Overloading）是 java 多态性的不同表现，重写是父类与子类之间多态性的一种表现，重载可以理解成多态的具体表现形式。 + +1. 方法重写是在子类存在方法与父类的方法的名字相同,而且参数的个数与类型一样,返回值也一样的方法,就称为重写（Overriding）。 +2. 方法重载是一个类中定义了多个方法名相同,而他们的参数的数量不同或数量相同而类型和次序不同,则称为方法的重载（Overloading）。 +3. 方法重载是一个类的多态性表现,而方法重写是子类与父类的一种多态性表现。 + +![区别图例](https://static.7wate.com/img/2022/04/27/4fdd076693397.png) + +### 多态 + +多态是同一个行为具有多个不同表现形式或形态的能力。 + +多态就是同一个接口，使用不同的实例而执行不同操作，如图所示： + +![多态图例](https://static.7wate.com/img/2022/04/27/ac5f133d3c528.png) + +#### 优点 + +- 消除类型之间的耦合关系 +- 可替换性 +- 可扩充性 +- 接口性 +- 灵活性 +- 简化性 + +#### 多态存在的三个必要条件 + +- 继承 +- 重写 +- 父类引用指向子类对象 + +#### 多态的实现方式 + +- 重写 + +- 接口 + +- 抽象类和抽象方法 + +## 抽象 + +在面向对象的概念中，所有的对象都是通过类来描绘的，但是反过来，并不是所有的类都是用来描绘对象的，如果一个类中没有包含足够的信息来描绘一个具体的对象，这样的类就是抽象类。 + +由于抽象类不能实例化对象，所以抽象类必须被继承，才能被使用。也是因为这个原因，通常在设计阶段决定要不要设计抽象类。 + +父类包含了子类集合的常见的方法，但是由于父类本身是抽象的，所以不能使用这些方法。在 Java 中抽象类表示的是一种继承关系，一个类只能继承一个抽象类，而一个类却可以实现多个接口。 + +- 抽象类不能被实例化(初学者很容易犯的错)，如果被实例化，就会报错，编译无法通过。只有抽象类的非抽象子类可以创建对象。 +- 抽象类中不一定包含抽象方法，但是有抽象方法的类必定是抽象类。 +- 抽象类中的抽象方法只是声明，不包含方法体，就是不给出方法的具体实现也就是方法的具体功能。 +- 构造方法，类方法（用 static 修饰的方法）不能声明为抽象方法。 +- 抽象类的子类必须给出抽象类中的抽象方法的具体实现，除非该子类也是抽象类。 + +### 类 + +```java +// 抽象类 +public abstract class Employee { + private String name; + private String address; + private int number; + + public Employee(String name, String address, int number) { + System.out.println("Constructing an Employee"); + this.name = name; + this.address = address; + this.number = number; + } + + public double computePay() { + System.out.println("Inside Employee computePay"); + return 0.0; + } + + public void mailCheck() { + System.out.println("Mailing a check to " + this.name + + " " + this.address); + } + + public String toString() { + return name + " " + address + " " + number; + } + + public String getName() { + return name; + } + + public String getAddress() { + return address; + } + + public void setAddress(String newAddress) { + address = newAddress; + } + + public int getNumber() { + return number; + } +} + +// 继承抽象类 + +public class Salary extends Employee { + private double salary; //Annual salary + + public Salary(String name, String address, int number, double salary) { + super(name, address, number); + setSalary(salary); + } + + public void mailCheck() { + System.out.println("Within mailCheck of Salary class "); + System.out.println("Mailing check to " + getName() + + " with salary " + salary); + } + + public double getSalary() { + return salary; + } + + public void setSalary(double newSalary) { + if(newSalary >= 0.0) { + salary = newSalary; + } + } + + public double computePay() { + System.out.println("Computing salary pay for " + getName()); + return salary/52; + } +} + +// 实例化 Salary 对象 + +public class AbstractDemo { + public static void main(String [] args) { + Salary s = new Salary("Mohd Mohtashim", "Ambehta, UP", 3, 3600.00); + Employee e = new Salary("John Adams", "Boston, MA", 2, 2400.00); + + System.out.println("Call mailCheck using Salary reference --"); + s.mailCheck(); + + System.out.println("\n Call mailCheck using Employee reference--"); + e.mailCheck(); + } +} +``` + +### 方法 + +如果你想设计这样一个类，该类包含一个特别的成员方法，该方法的具体实现由它的子类确定，那么你可以在父类中声明该方法为抽象方法。同时抽象方法必须遵守如下约定： + +- 如果一个类包含抽象方法，那么该类必须是抽象类。 +- 任何子类必须重写父类的抽象方法，或者声明自身为抽象类。 + +```java +// 抽象方法 +public abstract class Employee { + private String name; + private String address; + private int number; + + /* + Abstract 关键字同样可以用来声明抽象方法，抽象方法只包含一个方法名，而没有方法体。 + 抽象方法没有定义，方法名后面直接跟一个分号，而不是花括号。 + */ + + public abstract double computePay(); + //其余代码 +} +``` + +## 接口 + +接口（英文：Interface），在JAVA编程语言中是一个抽象类型，是抽象方法的集合，接口通常以interface来声明。一个类通过继承接口的方式，从而来继承接口的抽象方法。 + +接口并不是类，编写接口的方式和类很相似，但是它们属于不同的概念。类描述对象的属性和方法。接口则包含类要实现的方法。 + +接口无法被实例化，但是可以被实现。一个实现接口的类，必须实现接口内所描述的所有方法，否则就必须声明为抽象类。 + +### 特性 + +- 接口中每一个方法也是隐式抽象的，接口中的方法会被隐式的指定为 **public abstract**（只能是 public abstract，其他修饰符都会报错）。 +- 接口中可以含有变量，但是接口中的变量会被隐式的指定为 **public static final** 变量（并且只能是 public，用 private 修饰会报编译错误）。 +- 接口中的方法是不能在接口中实现的，只能由实现接口的类来实现接口中的方法。 + +**接口与类相同点** + +- 一个接口可以有多个方法。 +- 接口文件保存在 .java 结尾的文件中，文件名使用接口名。 +- 接口的字节码文件保存在 .class 结尾的文件中。 +- 接口相应的字节码文件必须在与包名称相匹配的目录结构中。 + +**接口与类不同点** + +- 接口不能用于实例化对象。 +- 接口没有构造方法。 +- 接口中所有的方法必须是抽象方法。 +- 接口不能包含成员变量，除了 static 和 final 变量。 +- 接口不是被类继承了，而是要被类实现。 +- 接口支持多继承。 + +### 实例 + +```java +// 接口声明 +[可见度] interface 接口名称 [extends 其他的接口名] { + // 声明变量 + // 抽象方法 +} + +// 接口定义 +interface Animal { + public void eat(); + public void travel(); +} + +// 接口实现 +...implements 接口名称[, 其他接口名称, 其他接口名称..., ...] ... + +// 继承实例 +public class MammalInt implements Animal{ + + public void eat(){ + System.out.println("Mammal eats"); + } + + public void travel(){ + System.out.println("Mammal travels"); + } + + public int noOfLegs(){ + return 0; + } + + public static void main(String args[]){ + MammalInt m = new MammalInt(); + m.eat(); + m.travel(); + } +} +``` + +重写接口中声明的方法时，需要注意以下规则： + +- 类在实现接口的方法时，不能抛出强制性异常，只能在接口中，或者继承接口的抽象类中抛出该强制性异常。 +- 类在重写方法时要保持一致的方法名，并且应该保持相同或者相兼容的返回值类型。 +- 如果实现接口的类是抽象类，那么就没必要实现该接口的方法。 + +在实现接口的时候，也要注意一些规则： + +- 一个类可以同时实现多个接口。 +- 一个类只能继承一个类，但是能实现多个接口。 +- 一个接口能继承另一个接口，这和类之间的继承比较相似。 + +### 多继承 + +在Java中，类的多继承是不合法，但接口允许多继承。 + +在接口的多继承中extends关键字只需要使用一次，在其后跟着继承接口。 如下所示： + +```java +public interface Hockey extends Sports, Event +``` + +## 包 + +为了更好地组织类，Java 提供了包机制，用于区别类名的命名空间。 + +一个包（package）可以定义为一组相互联系的类型（类、接口、枚举和注释），为这些类型提供访问保护和命名空间管理的功能。 + +- **package：**定义包 + +```java +package pkg1[．pkg2[．pkg3…]]; + +// 定义 +// 路径是 net/java/util/Something.java +package net.java.util; +public class Something{ + ... +} + +``` + +- **import：**导入包 + +```java +import package1[.package2…].(classname|*); + +// 定义 +package payroll; + +public class Boss { + public void payEmployee(Employee e) { + e.mailCheck(); + } +} + + +// 通配符 +import payroll.*; + +// 引入 Employee 类 +import payroll.Employee + +``` + + + +### 作用 + +1. 把功能相似或相关的类或接口组织在同一个包中，方便类的查找和使用。 + +2. 如同文件夹一样，包也采用了树形目录的存储方式。同一个包中的类名字是不同的，不同的包中的类的名字是可以相同的，当同时调用两个不同包中相同类名的类时，应该加上包名加以区别。因此，包可以避免名字冲突。 + +3. 包也限定了访问权限，拥有包访问权限的类才能访问某个包中的类。 + +Java 使用包（package）这种机制是为了防止命名冲突，访问控制，提供搜索和定位类（class）、接口、枚举（enumerations）和注释（annotation）等。 + +### 实例 + +```java +// 在 animals 包中加入一个接口（interface） + +/* 文件名: Animal.java */ +package animals; + +interface Animal { + public void eat(); + public void travel(); +} + +package animals; + +/* 文件名 : MammalInt.java */ +public class MammalInt implements Animal{ + + public void eat(){ + System.out.println("Mammal eats"); + } + + public void travel(){ + System.out.println("Mammal travels"); + } + + public int noOfLegs(){ + return 0; + } + + public static void main(String args[]){ + MammalInt m = new MammalInt(); + m.eat(); + m.travel(); + } +} +``` +