Java面向对象
一、类和对象
对象：对象是用计算机语言对问题域中事物的描述，对象通过属性和方法来分别对应事物具有的静态属性和动态属性。
类：类是用于描述同一类型的对象的一个抽象的概念，类中定义了这一类对象所因具有的静态和动态属性。
类可以看成一类对象的模版，对象可以看成该类的一个具体实例。
如学生是类，学生中的小明即是对象。小明有什么属性呢，如：姓名，年龄。小明有什么动态属性呢？如：显示姓名，显示年龄。
类与类之间的关系：
1、关联关系：一个类中的属性，是另一个类的对象。
2、继承关系：XX是一种XX。
3、聚合关系：聚集(队员和队长聚集成球队)和组合(几者密不可分,如头、手等组合成身体)
4、实现关系：跟接口有关。如果父类中的某个方法，每个子类都有不同的实现方式，那么把这个方法写在某个接口中，让子类去实现这个接口，重写接口中的方法。
Java类的定义：使用class定义类，并且定义成员变量与方法。
成员变量：成员变量可以是Java中任何一种数据类型，在定义成员变量时，可以对其初始化，也可以不对其初始化，如果不初始化，那么Java会使用默认的值对其初始化。这一点不同于方法中定义的局部变量，局部变量必须遵循先定义，再初始化，再使用的原则，如果不初始化直接使用，编译会报错。成员变量的作用范围为整个类。
Java中的默认初始化
Java中的引用：Java中除了基础类型之外的变量类型都称为引用类型。Java中的对象是通过引用对其操作的。
基本数据类型的内存分配
该块内存叫做i，值为0。那么引用类型的变量，在内存中是如何分配的呢？
引用类型的变量，在内存中占两块内存。比如说下面这段代码
//声明了一个String类型的引用变量，但并没有使它指向一个对象。
//s是成员变量，成员变量位于栈内存
String s;
//使用new语句创建了一个String类型的对象并用s指向它，
//以后可以通过s完成对其的炒作
s = new String("Hello World");
image.png
这就是Java创建对象时，系统是如何为其分配内存的。
为什么对象放在堆内存中呢？这是因为堆内存是动态分配的，而对象也是在程序运行期间才会创建的。
如何在内存中区分类和对象呢？
类是静态的概念，位于代码区。而对象是new出来的，位于堆内存，类的每个成员变量在不同的对象中有不同的值（除了静态变量），而方法只有一份，执行的时候才占内存。关于这部分的内容，后面会做详细的解释。
对象的创建和使用：
1.必须使用new关键字创建对象。
2.使用对象.成员变量来引用对象的成员变量。
3.使用对象.方法(参数列表)来调用对象的方法。
4.同一个类的不同对象有不同的成员变量存储空间
5.同一个类的不同对象共享该类的方法。
使用代码和图解解释类和对象在内存中是如何分配的：
class C{
int I ;
int j ;
public static void main(String[] args){
C c1 = new C();
C c2 = new C();
}
}
类和对象在内存中的详细解释
如上图所示：类是静态的代码，存在于代码区。main方法中的c1 c2是局部变量，位于栈内存中，当new出对象时，c1，c2中的值是指向堆内存中对应对象的地址。而i 和 j是成员变量，位于堆内存中分配给对象的那块内存中。
构造方法 ： 使用new + 构造方法创建一个新的对象。构造方法必须与类同名，并且没有返回值。是用来初始化对象的函数。对构造函数的具体解释如下：
class Person{
int id ;
int age;
public Person(int _id,int _age){
this.id = _id;
this.age = _age;
}
public static void main(String[] args){
Person tom = new Person(1,25);
}
}
构造方法创建对象时，内存变化
任何一个局部变量，都被分配在栈内存中，方法一旦执行完，局部变量被释放。
当没有为类编写构造函数时，编译器自动为其添加无参的构造函数。
实例： 对一小段代码进行内存分析：
class BirthData{
private int day;
private int month;
private int year;
public BirthData(int d,int m,int y){
day = d;
month = m;
year = y;
}
public void setDay(int d){
day = d;
}
public int getDay(){
return day;
}
public void setMonth(int m){
month = m;
}
public int getMonth(){
return month;
}
public void setYear(int y){
year = y;
}
public int getYear(){
return year;
}
public void display(){
System.out.println(day +" - " + month + " - "+ year);
}
}
public class Test{
public static void main(String[] args){
Test t = new Test();
int date = 9;
BirthData b1 = new BirthData(7,7,1970);
BirthData b2 = new BirthData(1,1,2000);
t.change1(date);
t.change2(d1);
t.change3(d2);
System.out.println("date = " + date);
d1.display();
d2.display();
}
public void change1(int i){
i = 1234;
}
public void change2(BirthData b){
b = new BirthData(22,2,2004);
}
public void change3(BirthData b){
b.setDay(22);
}
}
运行结果
诶？怎么跟我们想象中的不一样呢？data的值为什么没变还是9呢？b1怎么还是指向之前的对象呢？别急，一步步分析，分析完一切都明了了。
分析：1.前4句代码
前四句代码分析
当前四句代码执行完毕，栈内存中为构造方法创建的三个局部变量消失。
内存中的情况变为这样，如下图所示。
图片.png
-
test.change1(data);这句代码非常有迷惑性，一开始我也认为运行完这句代码，data的值为变为1234，其实不是，分析完就懂了，为什么经过这句代码，data的值并没有改变。
图片.png
当这句代码执行完成之后，内存中是这样的，如下图所示
图片.png
3.test.change2(b1); 调用change2，将b1传递给b，因此b一开始指向的是b1指向的对象，当走到b=new BirthData(22,2,2004);这句代码时，b指向了内存中的22,2,2004对象。
图片.png
图片.png
4.test.change3(b2);
图片.png
这句代码执行完成内存中的情况如下：
图片.png
现在很清楚，打印结果应该是：
图片.png
没毛病~
方法重载（OverLoad）
一个类中可以定义有相同的名字，但参数不同的多个方法，调用时，会根据不同的参数列表选择不同的方法。
返回值不同但参数相同，这种不叫做方法重载，这种叫做重名，编译是无法通过的，其实只要记住一句话就不会出错：只要程序在编译时能分清调用的是哪个方法，这几个方法就构成重载。
this关键字
this是一个引用，指向自身对象的引用。
1.在类的方法定义中使用的this关键字代表使用该方法的对象的引用。
2.当必须指出当前使用方法的对象是谁时要使用this。
3.有时使用this可以处理方法中成员变量和参数重名的情况。
4.this可以看作是一个变量，它的值是当前对象的引用。
this关键字
static关键字
1.在类中，用static声明的成员变量为静态成员变量，它是该类的公用变量，在第一次使用时被初始化，对于该类的所有对象来说，static成员变量只有一份。（对比：非静态的成员变量，每new出一个就有一份。）
- 用static声明的方法为静态方法，在调用该方法时，不会将对象的引用传递给它，所以在static方法中不可访问非static的成员。（静态方法不再是针对于某个对象调用，所以不能访问非静态成员）（对比：非静态方法，针对于某个对象调用。）
3.可以通过对象引用或类名（不需要实例化）访问静态成员。
看一段小程序：
public class Cat{
private static int sid = 0;
private String name;
int id;
Cat(String name){
this.name = name;
id = sid++;
}
public void info(){
System.out.println("My Name is "+ name + "No."+ id);
}
public static void main(String[] args){
Cat.sid = 100;
Cat mimi = new Cat("mimi");
Cat pipi = new Cat("pipi");
mimi.info();
pipi.info();
}
}
静态的成员变量放在数据区（data seg），当有一个Cat被new出来，数据区中多了一个静态的成员变量sid。静态变量只有一份，存在于数据区，id和name是非静态变量，每个cat都有一份。静态变量是属于某个类的，它不属于单独的某个对象。如何访问静态的对象呢？任何一个该类的对象都可以访问，访问的是同一块内存，没有对象同样可以访问，类名.静态变量即可访问。
创建Cat对象时的图示如下：
image.png
这里要注意的是：字符串常量位于数据区。
image.png
这里需要注意的是sid++； ++在后，是先用后加，因此，sid的值先赋给id，再+1，变为101.
继承
Java中使用extends关键字来实现类的继承机制，通过基础，子类拥有了父类中所有成员变量和方法。Java只支持单继承，不支持多继承（一个子类只能有一个父类，一个父类可以派生出多个子类）。
从内存分析继承：看一个小程序
class Person{
private String name;
private int age;
public void setName(String name){this.name = name;}
public String getName(){return name;}
public void setAge(String age){this.age = age;}
public int getAge(){return age;}
}
class Student extends Person{
private String school;
public String getSchool(){return school;}
public void setSchool(String school){this.school = school;}
}
public class TestPerson{
public static void main(String[] args){
Student student = new Student();
student.setName("John");
student.setAge(18);
student.setSchool("SCh");
System.out.println(student.getName());
System.out.println(student.getAge());
System.out.println(student.getSchool());
}
}
图解继承
访问控制
Java的权限修饰符位于类的成员定义前，用来限定其他对象对该类成员对象的访问权限。
image.png
注意：1.对于class的权限修饰只可以用public和default。
2.public类可以在任意地方被访问。
3.default类只可以被同一个包内部的类访问。
重写：
1.在子类中可以根据需要对从基类中继承的方法进行重写。
2.重写方法必须和被重写方法具有相同的方法名称，参数列表和返回类型。
3.重写方法不能使用比被重写方法更严格的访问权限。
super关键字
在Java中使用super来引用基类的成分。
看一段小程序：
class FatherClass{
public int value;
public void f() {
value = 100;
System.out.println("FatherClass Value : "+ value);
}
}
class ChildClass extends FatherClass{
public int value;
public void f() {
super.f();
value = 200;
System.out.println("ChildClass Value:"+value);
System.out.println("父类value："+super.value);
}
}
public class demo {
public static void main(String[] args) {
ChildClass cc = new ChildClass();
cc.f();
}
}
super关键字
继承中的构造方法
1.子类的构造过程中必须调用其基类的构造方法。
2.子类可以在自己的构造方法中使用super（argument_list）调用基类的构造方法。（使用this(argument_list)调用本类中另外的构造方法）
3.如果子类的构造方法中没有显示的调用基类构造方法，则系统默认调用基类无参数的构造方法。
4.如果子类构造方法中既没有显示调用基类构造方法，而基类中又没有无参的构造方法，则编译出错。
5.如果调用super，必须写在子类构造方法的第一行。
Object类
Object类是Java类的根基类，如果在类的声明中未使用extends关键字指明其基类，则默认基类为Object类。
toString()：1.描述当前对象的有关信息。
2.在进行String与其他类型数据的连接操作时，如"value :" + value，将自动调用该对象类的toString()方法。
3.toString()可重写。
equals方法
Api中是这样解释Object类中的equals方法的：
指示其他某个对象是否与此对象“相等”。
equals 方法在非空对象引用上实现相等关系：
1. 自反性：对于任何非空引用值 x，x.equals(x) 都应返回 true。
2. 对称性：对于任何非空引用值 x 和 y，当且仅当 y.equals(x) 返回 true 时，x.equals(y) 才应返回 true。
3. 传递性：对于任何非空引用值 x、y 和 z，如果 x.equals(y) 返回 true，并且 y.equals(z) 返回 true，那么 x.equals(z) 应返回 true。
4. 一致性：对于任何非空引用值 x 和 y，多次调用 x.equals(y) 始终返回 true 或始终返回 false，前提是对象上 equals 比较中所用的信息没有被修改。
5.对于任何非空引用值 x，x.equals(null) 都应返回 false。
Object 类的 equals 方法实现对象上差别可能性最大的相等关系；
即，对于任何非空引用值 x 和 y，当且仅当 x 和 y 引用同一个对象时，
此方法才返回 true（x == y 具有值 true）。
注意：当此方法被重写时，通常有必要重写 hashCode 方法，以维护 hashCode 方法的常规协定，
该协定声明相等对象必须具有相等的哈希码。
总结下来就是：
1.Object类的equals方法定义为：x.equals(y)当x和y是同一个对象的引用时返回true，否则返回false。（对比：与“ == ” 相同）
2.Java中的某些类，如String，Date等，重写了Object的equals方法，调用这些类的equals方法，x.equals(y),当x和y所引用的对象是同一类对象且属性内容相等时返回true，否则返回false。对于各个类重写的equals()可翻看源码查看具体比较的是什么。
3.equals（）可重写。
hashCode()
对于hashCode在Api中的解释如下：
hashCode 的常规协定是：
* 在 Java 应用程序执行期间，在对同一对象多次调用 hashCode 方法时，
必须一致地返回相同的整数，前提是将对象进行 equals 比较时所用的信息没有被修改。
从某一应用程序的一次执行到同一应用程序的另一次执行，该整数无需保持一致。
* 如果根据equals(Object) 方法，两个对象是相等的，
那么对这两个对象中的每个对象调用 hashCode方法都必须生成相同的整数结果。
* 如果根据equals(java.lang.Object)方法，两个对象不相等，那么对这两个对象中的任一对象上调用
hashCode方法不要求一定生成不同的整数结果。但是，程序员应该意识到，为不相等的对象生成不同整数结果可以提高哈希表的性能。
实际上，由 Object 类定义的 hashCode 方法确实会针对不同的对象返回不同的整数。
（这一般是通过将该对象的内部地址转换成一个整数来实现的，但是 JavaTM 编程语言不需要这种实现技巧。）
在进行两个对象比较时，有时使用equals()有时使用hashCode(),两个相等的对象必须具有相同的hashcode值，也就是所谓的地址（不是纯粹的物理地址）。在下一章容器中会讲到，当比较Map中的键时，一般使用hashCode()来比较，hashCode()效率更高。
哈希编码： 在内存中的每个对象，都是通过它自己独有的哈希编码找到的。在栈内存中存储的，也就是我们前面所说的指向对象的地址。
对象转型
1.一个父类的引用类型变量可以指向其子类对象。
2.一个父类引用不可以访问其子类对象新增加的成员（属性和方法）
3.可以使用 变量 instanceof 类名 来判断该引用型变量所指向的对象是否属于该类或者该类的子类。
4.子类的对象可以当作父类的对象来使用，称作向上转型，反之称作向下转型。
父类对象的引用指向子类对象，叫做向上转型。反之叫做向下转型。
看这样一个小程序：
class Animal{
public String name;
Animal(String name) {
this.name = name;
}
}
class Cat extends Animal{
public String eyesColor;
Cat(String n,String c) {
super(n);
eyesColor = c;
}
}
class Dog extends Animal{
public String furColor;
Dog(String n,String c) {
super(n);
furColor = c;
}
}
public class Test1 {
public static void main(String[] args) {
Animal a = new Animal("name");
Cat c = new Cat("catName","blue");
Dog d = new Dog("dogName","black");
System.out.println(a instanceof Animal);
System.out.println(c instanceof Animal);
System.out.println(d instanceof Animal);
System.out.println(a instanceof Cat);
a = new Dog("bigYellow","yellow");
System.out.println(a.name);
System.out.println(a instanceof Animal);
System.out.println(a instanceof Dog);
Dog d1 = (Dog)a;
System.out.println(d1.furColor);
}
}
向上转型
也可以这样理解：a只看得到Dog中的Animal部分，当把a强制转换成Dog类型之后，a才能看到整个Dog部分，才可以访问到Dog中的furColor属性。
多态（动态绑定）
动态绑定是指在执行期间（而非编译期间）判断所引用对象的实际类型，根据其实际的类型调用其相应的方法。
看一段代码：
class Animal{
private String name;
Animal(String name){
this.name = name;
}
public void enjoy(){
System.out.println("roal......");
}
}
class Cat extends Animal{
private String eyesColor;
Cat(String name,String eyesColor){
super(name);
this.eyesColor = eyesColor;
}
public void enjoy(){
System.out.println("cat roal.....");
}
}
class Dog extends Animal{
private String furColor;
Dog(String name,String furColor){
super(name);
this.furColor = furColor;
}
public void enjoy(){
System.out.println("dog roal......");
}
}
class Lady{
private String name;
private Animal pet;
Lady(String name,Animal pet){
this.name = name;
this.pet = pet;
}
public void myPetEnjoy(){
pet.enjoy();
}
}
public class Test1{
public static void main(String[] args) {
Cat c = new Cat("catName","blue");
Dog d = new Dog("dogName","black");
Lady l1 = new Lady("l1",c);
Lady l2 = new Lady("l2",d);
l1.myPetEnjoy();
l2.myPetEnjoy();
}
}
图片.png
l1中的pet，new出的实际是Cat类型的对象，而l2中的pet，new出的实际是Dog类型的对象，所以调用enjoy()分别是Cat中的enjoy和Dog中的enjoy。具体内存图解如下：
图片.png
图片.png
所谓动态绑定，就是运行时new出什么对象，就调用该对象中的方法。
实现多态需要有三个条件：
1.要有继承。
2.要有重写。
3.父类引用指向子类对象。
当这三个条件满足之后，当调用父类中被重写的方法时，实际中new的是哪个子类对象，就调用哪个子类对象中的该方法。
抽象类
用absetract关键字修饰的类和方法分别叫做抽象类和抽象方法。含有抽象方法的类必须被声明为抽象类，抽象类必须被继承，抽象方法必须被重写。抽象类不能被实例化，抽象方法只需声明，不需实现。
final关键字
final可以用来修饰变量，方法，类。用final修饰的变量值不能被改变（可以理解成final的值是只读的），方法不能被重写，类不能被继承。
接口（interface）
接口是抽象方法和常量值的定义的集合。
从本质上讲，接口是一种特殊的抽象类，这种抽象类中只包含常量和方法的定义。
public interface Runner {
public static final int id = 1;
//等同于这句话
int id = 1;
void start();
void run();
void stop();
}
接口的特性：
1.接口可以多重实现。
2.接口中声明的属性默认为public static flnal的，也只能是public static flnal的。
3.接口中只能定义抽象方法，而且这些方法默认为public的，也只能是public的。
4.接口可以继承其它接口，并添加新的属性和抽象方法。
看下面这段小程序：
interface Singer{
void sing();
void sleep();
}
interface Printer{
void paint();
void eat();
}
class Student implements Singer{
private String name;
Student(String name){
this.name = name;
}
@Override
public void sing() {
System.out.println("student is singing......");
}
/**
* @return the name
*/
public String getName() {
return name;
}
public void study() {
System.out.println("Studying....");
}
@Override
public void sleep() {
System.out.println("student is sleeping.....");
}
}
class Teacher implements Singer,Printer{
private String name;
/**
* @return the name
*/
public String getName() {
return name;
}
Teacher(String name){
this.name = name;
}
public void teach() {
System.out.println("teaching");
}
@Override
public void sing() {
System.out.println("teacher is singing....");
}
@Override
public void sleep() {
System.out.println("teacher is sleeping.....");
}
@Override
public void paint() {
System.out.println("teacher is painting......");
}
@Override
public void eat() {
System.out.println("teacher is eating....");
}
}
/**
* Test
*/
public class Test {
public static void main(String[] args) {
Singer s1 = new Student("le");
s1.sing();
s1.sleep();
Singer s2 = new Teacher("steven");
s2.sing();
s2.sleep();
Printer p1 = (Printer)s2;
p1.paint();
p1.eat();
}
}
对这句代码的解释：
Singer s1 = new Student("le");
s1.sing();
s1.sleep();
图片.png
图片.png
第二句：
Singer s2 = new Teacher("steven");
s2.sing();
s2.sleep();
Printer p1 = (Printer)s2;
p1.paint();
p1.eat();
这段代码的前半部分跟上面是相同的，s2只能看到sing()和sleep()，调用的是Teacher的sing()和sleep()，当s2被强制转化成Printer对象之后，只看得到Printer中的方法，而此时new出的是Teacher对象，调用的就是Teacher的paint()和eat().
至此，面向对象的知识点基本上是过完了。
下一章，讲异常。
易出错问题总结：
1.形参列表在内存中的分配情况：
形参也是一种局部变量，是专门为某个方法分配的局部变量，当方法执行时，在栈内存中临时分配一小块空间，用来存储它。当方法执行结束，为方法分配的局部变量在内存中消失，为其分配的这块内存被释放。构造方法的形参也是如此。
2.方法存在于内存中的代码区（code seg），方法名指向存储该段代码的代码区。
图片.png
如果要讲String的值赋给另一个String，只是将name中的地址赋值给了另一个String而已。
4.static类型的变量，一个类中只有一份，位于数据区（data seg）。
图片.png
5.方法的返回值，也是在栈内存中临时创建一块内存，将返回的值赋值给它。
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平头哥写代码
