05 类和对象

面向对象是Java最重要的特性。Java是彻底的、纯粹的面向对象语言，在Java中“一切都是对象”。本章将介绍面向对象基础知识。

面向对象

• 相对面向过程而言, 面向对象和面向过程都是一种思想
• 将功能封装进对象，强调具备了功能的对象。
• 是一种符合人们思考习惯的思想, 可以将复杂的事情简单化, 将程序员从执行者转换成了指挥者.

面向对象的开发过程: 其实就是不断的创建对象，使用对象，指挥对象做事情。
面向对象的设计过程: 其实就是在管理和维护对象之间的关系。

面向对象的特征：

• 封装(encapsulation): 封装能够使外部访问者不能随意存取对象的内部数据，隐藏了对象的内部细节，只保留有限的对外接口。外部访问者不用关心对象的内部细节，使得操作对象变得简单。
• 继承(inheritance)
• 多态(polymorphism): 指在父类中成员变量和成员方法被子类继承之后，可以具有不同的状态或表现行为。

什么是类

Java中用类Class来描述事物.是具体事物的抽象，概念上的定义。

• 属性：对应类中的成员变量。
• 行为：对应类中的成员函数。

类定义包括类声明和类体两部分,类定义的语法格式如下:
[public][abstract|final] class className [extends superclassName] [implements interfaceNameList] {类体}

对象的创建

创建对象及访问对象成员

1. 声明对象与声明普通变量没有区别 ，格式：type objectName;　
   声明并不为对象分配内存空间，而只是分配一个引用
2. 实例化对象。分为两个阶段：为对象分配内存空间和初始化对象，首先使用new运算符为对象分配内存空间，然后再调用构造方法初始化对象。格式如下：new 类的构造方法();
3. 通过引用变量访问对象成员

• 引用变量名.属性
• 引用变量名.方法名（实参表）

什么是方法

方法, 在C语言时代也成为函数. 指的是定义在类中的具有特定功能的一段独立小程序.

方法声明

• 修饰符 1 修饰符2... 返回值类型 方法名(形参表) [ throws 异常列表 ] { }
  其中返回值是方法在操作完成后返还调用它的环境的数据,形式有2种:
  1. return 表达式;//方法返回结果为表达式的值;
  2. return; //用于无返回值的方法退出,无返回值末尾可不写;

参数传递

1. 基本数据类型的参数传递是以传值的方式进行，即将实际参数的值传递给形参; 在方法内对形参的修改只影响形参单元，不影响实参
2. 引用类型（如对象、数组等）参数传递是按地址进行传递的。在方法内对形参的访问实际是访问所指引用对象

方法的特点:
将功能代码进行封装,便于对该功能进行调用. 只有被调用才被执行,提高了代码的复用性. (注意不能在函数的内部定义方法)

方法的重载(Overload):

• 在同一个类中，允许存在一个以上的同名函数，函数参数个数或者参数类型至少其一不同.
• 由于只考虑参数类型和个数的差异 ,不会考虑出现返回值类型的差异. 因为这将导致算法的不确定性,这是不可能存在的.
• 方法调用的匹配处理原则是，首先按“精确匹配”原则去查找匹配方法，如果找不到，则按“自动类型转换匹配”原则去查找能匹配的方法。
  • 所谓“精确匹配”就是实参和形参类型完全一致
  • 所谓“自动转换匹配”是指虽然实参和形参类型不同，但能将实参的数据按自动转换原则赋值给形参。

方法的覆盖(Override)

• 方法名、参数列表、完全相同才会产生方法覆盖；
• 返回类型通常也要一致，只有返回类型为引用类型时，允许子类方法的返回类型是父类方法返回类型的子类型。
• 覆盖不能改变方法的静态与非静态属性。子类中不能将父类非静态方法定义为静态方法，反之也一样。
• final方法不能被覆盖。

不允许子类方法的访问修饰符比父类有更多的限制。例如：子类不能将父类的public方法定义为protected方法。但可以将父类的private方法在子类中重新定义为public方法.通常将子类方法访问修饰符与父类保持一致.

构造方法

作用: 给对象进行初始化

构造方法的特点

• 构造方法的名称必须与类名同名；
• 构造方法没有返回类型, 包括void, 所以不可以写return语句;
• 构造方法只能与new运算符结合使用;
• 通常一个类可提供多个构造方法，这些方法的参数不同。在创建对象
  时，系统自动调用参数匹配的构造方法为对象初始化
• 如果一个类未指定构造方法，则系统自动提供的无参构造方法，但如果自定义了构造方法，则系统不再提供无参构造方法。
  无参构造方法形式如下： public Person() { } , 所以自己最好还要默默的加入无参构造方法
• 什么时候定义构造方法: 当分析事物时, 该事物具备一定特性或行为, 可以将这些内容定义在构造方法中.

一个类默认有一个空参数的构造函数,这个构造函数的权限与所属类一致. 如果类被public修饰,则默认的构造函数也被public修饰.总之默认构造函数的权限是随着类而变化.

对象的初始化和构造方法

在创建对象时，要给对象的属性成员分配内存空间，同时进行初始化。

1. 如果定义属性成员时没有指定初值，则系统自动指定初值.在定义属性成员时也可以指定初值.public class Point {private int x=10; ……
2. 指定初值的另一种办法是通过初始化块来设置对象的初值(也叫做构造代码块,它是给所有对象进行统一初始化)。
   //注意首先是按照属性定义的初值,然后是初始化块,
3. 最后是构造方法:构造方法是给对相关设置初值的规范方法,构造方法是根据方法参数给对象属性赋不同的值

成员变量

声明类体中成员变量语法格式如下：
[public | protected | private ] [static] [final] type variableName; //成员变量

成员方法

[public | protected | private ] [static] [final | abstract] [native] [synchronized] type methodName([paramList]) [throws exceptionList] { //方法体 }

静态(static)方法

用static修饰的属性是属于类的静态属性, 相应的成员变量为类变量

1. 类变量的访问形式

• 在本类中直接访问：count
• 通过类名访问：User.count
• 不建议通过类的一个对象访问，如：x1.count, 实际上还是通过类名的方式访问

2. 给类变量赋初值
   默认赋值即可,也可以用静态初始化代码块 static{count=100;}
   //静态初始化代码的执行是在main方法执行前完成。
3. 被static修饰的类成员特点：是共享数据, 随着类的加载而加载, 优先于对象存在, 被所有对象所共享, 可以直接被类名调用.

静态方法 (当功能内部没访问对象特有数据时使用)

用 static修饰的方法称为静态方法，也叫类方法. 在static方法中只能处理类变量，也可访问其它static方法，但绝不能直接访问任何归属对象空间的变量或方法.

• 静态方法中不可以写this，super关键字
• 主函数是静态方法.

tip: 创建某个工具类, 只提供相应的静态方法, 为了让某个类不能创建对象, 可以私有化构造函数.

理解this和super

出现在类的实例方法或构造方法中，this代表所在函数所属对象的引用 .用this作前缀可访问当前对象的实例变量或成员方法.

1. this.实例变量;
2. this.成员方法;
3. this(参数),用来调用同类其他构造方法.注意this语句只能定义在构造函数的第一行,因为初始化要先执行.

而super和this差不多,都是一个引用指向自身和上一级父类罢了

对象初始化过程总结

1. new 用到了class文件,所以先回找到class文件并加载到内存
2. 执行类的static {}代码块
3. 在堆内存中开辟空间,分配内存地址
4. 在堆内存中建立对象的特有属性,病默认初始化
5. 对属性显示初始化;
6. 构造代码快初始化{};
7. 构造函数初始化;
8. 将内存地址赋给栈内存变量.

使用包组织类

在Java中为了防止类、接口、枚举和注释等命名冲突引用了包（package）概念，包本质上命名空间（namespace）。在包中可以定义一组相关的类型（类、接口、枚举和注释），并为它们提供访问保护和命名空间管理。

package语句定义包，package语句应该放在源文件的第一行，在每个源文件中只能有一个包定义语句，并且package语句适用于所有类型（类、接口、枚举和注释）的文件。定义包语法格式如下：package pkg1[.pkg2[.pkg3…]];

Java API简介: Java中按包来组织类.包的组织采用分层结构,与文件系统中的目录的组织对应一致.通常将逻辑相关的类放在同一个包中.
包将类的命名空间进行有效划分,同一包中不能有两个同名的类. Java系统提供的类库也成为Java API, 是系统提供的已实现的标准类的集合.

建立包

创建包就是在指定目录路径下创建一个 子文件夹 ,这个包中所有类的字节码文件将存放在该文件夹下.

方法1: 创建一个test子目录，将源程序文件存放到该目录，在该目录下利用javac编译源代码，或者在别处编译完程序后将字节码文件拷贝到该目录即可。
方法2: 采用带路径指示的编译命令： 格式：javac –d destpath Point.java

编译器将自动在destpath指定的目录下建一个test子目录，并将产生的字节码文件保存到该子目录下

典型用法是源程序放在当前目录下,
用如下命令编译 javac –d . Point.java
编译后将在当前目录自动创建test子目录

包的引用

1. 在引用类时使用包名作前缀例 ：new java.util.Date()
2. 用import语句加载需要使用的类。例:import java.util.Date; 然后在程序中可以直接通过类名创建对象, 如：new Date();
3. 用import语句加载整个包, 用*号代替类名位置。 它将加载包中的所有的类。例：import java.util.*;

小知识:使用javadoc制作帮助文档　
javadoc -d destpath -version -author Tools.java

封装性与访问控制

Java面向对象的封装性是通过对成员变量和方法进行访问控制实现的，访问控制分为4个等级：私有、默认、保护和公有

Java类成员的访问控制

• 公有级别的关键字是public，公有级别的成员变量和方法可以在任何场合被直接访问，是最宽松的一种访问控制等级。
• 保护级别的关键字是protected，保护级别在同一包中完全与默认访问级别一样，但是不同包中子类能够继承父类中的protected变量和方法，这就是所谓的保护级别，“保护”就是保护某个类的子类都能继承该类的变量和方法。
• 默认级别没有关键字，也就是没有访问修饰符，默认级别的成员变量和方法，可以在其所在类内部和同一个包的其他类中被直接访问，但在不同包的类中则不允许直接访问。
• 私有级别的关键字是private，私有级别的成员变量和方法只能在其所在类的内部自由使用，在其他的类中则不允许直接访问。

提示　访问类成员时，在能满足使用的前提下，应尽量限制类中成员的可见性，访问级别顺序是：私有级别→默认级别→保护级别→公有级别。

对象销毁

对象不再使用时应该销毁。C++语言对象是通过delete语句手动释放，Java语言对象是由垃圾回收器（Garbage Collection）收集然后释放，程序员不用关心释放的细节。自动内存管理是现代计算机语言发展趋势，例如：C#语言的垃圾回收，Objective-C和Swift语言的ARC（内存自动引用计数管理）。

垃圾回收器（Garbage Collection）的工作原理是：当一个对象的引用不存在时，认为该对象不再需要，垃圾回收器自动扫描对象的动态内存区，把没有引用的对象作为垃圾收集起来并释放。