02-JAVA面向对象编程

一、面向对象编程

1、面向过程编程思想（Process Oritented Programming）

将实现一个功能的一组指令组合在一起，成为一个函数。这个函数就能实现这一个功能，是对功能实现的一种抽象。通过这种抽象方式，将代码实现复用。

自顶向下的编程思想

优点：

性能高，只针对功能的实现，里面传什么参数处理，且没有什么类实例化机制，性能相对于面向对象的话要高。多用于单片机、嵌入式开发、Linux/Unix等一般面向过程开发。

缺点：

命名冲突

没有面向对象编程思想易于维护、易复用、易扩展。

2、面向对象编程思想(Object Oritented Programming)

对象：万物皆可以对象。

面向对象分析（OOA：Object Oriented Analysis）：把构成问题域的事务分解成各个对象，给对象赋予相应的属性和行为，通过多个对象的相互协作来解决问题。

面向对象设计（OOD：Object Oriented Design）：在面向对象分析的基础上，针对具体的实现平台，运用面向对象概念进行系统设计，建立一个可以在该平台上实现的面向对象的设计模型。

面向对象编程（OOP：Object Oritented Programming）：根据程序设计，定义各种应用的类，为类增加属性和方法，将类创建成对象，各对象之间调用，发送消息，进行协作，完成系统功能。

优点：

易维护、易扩展、易复用、使用封装、继承、多态（所有面向对象编程语言的特点），系统设计更加灵活，代码重用率非常高，提高软件开发效率。

缺点：

因为调用类进行实例化，开销较大，消耗系统资源，性能比面向过程要低。

实际上就是把具体的实例抽象成一个模型，模型拥有其相应的属性，一个人他有姓名、年龄、身高、体重......等等属性；也拥有具体的类，比如行走（走多少步）、吃饭（吃什么）、运动（做什么运动）等等。

例子：

public class Car {

    //根据对象抽象出类
    //将共同的特点、特征，定义为类的属性
    String color; //颜色
    String brand; //车牌
    int door_num; //门的个数

    //将对象共同的行为定义为类的方法。

    void strart(){
        //启动

    }
    void speed(){
        //加速
    }
    void stop(){
        //停止
    }
}

对比：

面向过程：系统以过程为中心来组织，函数间相互发送数据，函数的执行动作和数据被明显分离，关注的焦点在于数据结构、算法、执行步骤，一般难以复用。

面向对象：系统一对象为中心来组织，对象间相互发送消息，相关的属性和行为被统一到一对象上，关注的焦点是对象和对象的功能，系统构建更容易，易维护、易扩展、易复用。解决问题的思想更接近人的思维方式，更容易理解。、

二、类

1、类的定义

        把相似的对象划分了一个类。

        类指的就是一种模板，定义了一种特定类型的所有对象的属性和行为

        在一个.java的问题件中，可以有多个class，但是智能有一个class是用public的class。被声明的public的class，必须和文件名相同。

[访问修饰符] class 类名{
    成员变量-属性
    成员方法-行为
    内部类
    代码块
}

public class Car {
     String color;
     String brand;
     int door_num;

    public void start(){
        //启动
        System.out.println(color+"颜色"+door_num+"门"+brand+"车正在启动......");

    }
    public void speed(){
        //加速
        System.out.println(color+"颜色"+door_num+"门"+brand+"车正在加速......");
    }
    public void stop(){
        //停止
        System.out.println(color+"颜色"+door_num+"门"+brand+"车正在停止......");
    }
}

2、成员变量

java类的成员变量，都有默认值。

整数：0

浮点数：0.0

布尔：false

字符：'\u0000'

引用：null

java类的成员变量，在下面所有的方法中，都可以访问到。

3、局部变量

但是局部变量是没有默认值的。

原因：

JVM通过CLassLoader类加载器及进行类加载，过程设计到加载，准备、解析和初始化，类的成员变量初始化，是在JVM类加载的阶段完成。

区别：

成员变量：静态（static）成员变量、非静态成员变量（初始化阶段赋值，根据代码中的赋值情况，如果没有赋值，则使用默认值，有赋值，则使用代码中的赋值；当当对象实例化后，成员变量会随着对象分配到Java堆内存中）。

局部变量：存储在栈内存中

4、对象

4.1 对象的定义

类是模板，通过模板创建出具体的实例，就是模板。

对象就是实际存在的某类事务的个体，也叫实例。

类和对象的关系，就是抽象和具体的关系。

创建对象的属性和方法：

类名 对象名=new 类名

4.2 对象的使用

public class test1 {
    public static void main(String[] args) {
        Car car1 = new Car();
        car1.color="red";
        car1.brand="baoma";
        car1.door_num=4;
        car1.start();
        car1.speed();
        car1.stop();
    }

}

4.3 对象创建的原理

①JVM运行时包括：程序计数器、Java栈、堆、本地方法栈、方法区

②当我们创建一个对象时候，同时操作了栈内存和堆内存

③在栈内存保存了这个对象的引用

④对象的属性保存在对内存中。

⑤操作对象都是通过引用来完成，一旦引用出栈，没有被引用的对象就变成了垃圾，被回收。

在编写类文件的时候，类是存储在硬盘上的，没有被加载到内存中。

在主方法中创建了这个类的对象后，它才会被加载到内存中进行处理。

案例：

public class Clock {
    int hour;
    int mintue;
    int second;
    String timeZone;

    public void showTime(){
        System.out.println("现在是"+timeZone+"时间"+hour+"时"+mintue+"分"+second+"秒");
    }

}

public class TestColck {
    public static void main(String[] args) {
        Clock clock1 = new Clock();
        clock1.hour=11;
        clock1.second=12;
        clock1.mintue=22;
        clock1.timeZone="beijing";

        clock1.showTime();

        Clock clock2 = new Clock();
        clock2.hour=12;
        clock2.second=12;
        clock2.mintue=22;
        clock2.timeZone="dongjing";
        clock2.showTime();
    }

}

4.4 匿名对象

new Car().speed();

就调用一次。

5、封装（属性的私有访问）

①Java的封装就是信息隐藏技术。从属性的角度来说，有选择的提供数据。

②封装也涉及到了软件的耦合性：高内聚，低耦合。

③将属性私有处理，需要使用private关键字；

④使用private关键字来修饰的属性，只能在当前类中访问。

⑤对于私有属性，一般会提供公有的访问方法：getter setter。 //驼峰式编码风格

Clock类

public class Clock {
    private int hour;
    private int mintue;
    private int second;
    private String timeZone;
    public void setHour(int hour){  //局部变量
        //在当前方法中，出现了两个hour，一个是成员变量，一个是局部变量
        //使用this关键字来菊粉，加this 的表示是成员变量
        this.hour=hour;
    }
    public void setMintue(int mintue){
        this.mintue=mintue;
    }
    public void setSecond(int second){
        this.second=second;
    }
    public void setTimeZone(String timeZone){
        this.timeZone=timeZone;
    }
    public void showTime(){
        System.out.println("现在是"+timeZone+"时间"+hour+"时"+mintue+"分"+second+"秒");
    }

    public int getHour(){
        return hour;  //this.hour 也可以这样写
    }

    public int getMintue(){
        return mintue;
    }
    public int getSecond(){
        return second;
    }
    public String getTimeZone(){
        return  timeZone;
    }

}

Clock类的调用

public class TestColck {
    public static void main(String[] args) {
        Clock clock1 = new Clock();
        clock1.setSecond(11);
        clock1.setTimeZone("beijing");
        clock1.setHour(12);
        clock1.setMintue(13);
        clock1.showTime();

        //只想知道当前的小时和分钟
        //很明显这样写不可以
        System.out.println(clock1.hour+"时"+clock.mintue+"分");

        //提供Get方法返回对应的值
        System.out.println(clock1.getHour()+"时"+clock1.getMintue()+"分");

    }

}

但是这样定义太麻烦了，我们就定义了四个属性，如果不加private，那么就可以直接访问，现在我们加上，就要弄八个方法，这么多太麻烦了。

那么可以用简单的方式：

快捷键：按住alt+insert

直接生成。

这个getter和setter的写法也叫属性暴露！

6、构造方法

6.1 构造方法的理解

① 也叫作构造器，严格来讲，构造方法不是方法。

② 构造方法要求和类名相同，没有返回值类型，也没有void.

③可以有return，表示方法的结束，不能返回值（不推荐），除非要写一个业务逻辑

作用：

①完成对象的初始化工作

②每个Java的类都至少要有一个构造方法，如果不写构造方法，编译器会提供一个没有任何参数和语句的构造方法，Student（）{}，如果写了构造方法，那么编译器不会再提供默认的构造方法。所以一旦自己写了构造方法，必须要写对，写正确。

③ 一个类可以定义多个构造方法（构造方法的重载）

④一般情况下都会写一个无参的构造方法。这是好的变成习惯。

public class Student {
    Student(){
        
    }
}

构造的作用就是完成对象的初始化工作，在这里，如果把Student（）删掉

public class Student {
    private String name;
    private String gender;
    private int age;
    Student(){
        name="张三";
        gender="男";
        age=19;
    }
    public void showInfo(){
        System.out.println("姓名:"+name+"\t性别:"+gender+"\t年龄:"+age);
    }
}

那么在这里输出的默认值就不会是张三男 19

public class TestStudent {
    public static void main(String[] args) {
        //new Student()实际上就是在调用构造方法
        Student student1=new Student();
        student1.showInfo();
    }
}

6.2 一个类可以定义多个构造方法（构造方法的重载）

    private String name;
    private String gender;
    private int age;
    
    public Student(){
        System.out.println("这是无参数的构造方法!");
    }
    public Student(int x){
        System.out.println("这是有参数的构造方法!");
    }
    public Student(String  x){
        System.out.println("这是有参数的构造方法!");
    }

6.3 构造方法的调用

① 如果是在其他类中，则通过new的方式来调用构造方法

②如果在自己的类中，可以调用别的构造方法，但也仅限于构造方法间的调用，且必须写在第一行，不允许相互调用。

    public Student(){
        this(12);
        System.out.println("这是无参数的构造方法!");
    }
    public Student(int x){
        this("123");
        System.out.println("这是有参数的构造方法!");
    }
    public Student(String  x){
        System.out.println("这是有参数的构造方法!");
    }

6.4 构造方法的应用

那么既然构造方法也可以传值，是不是那些setter和getter都没用了？

非也，构造方法只是用来做初始化，之后还可能变化。

public class Dog_Test {
    public static void main(String[] args) {
        Dog dog1=new Dog("red",12);
        dog1.showInfo();
        dog1.setAge(13);
        dog1.setColor("blue");
        dog1.showInfo();
    }
}

注意：一般情况下都会写一个无参的构造方法。这是好的变成习惯。

    public Dog(){ //无参
        
    };
    public Dog(String color, int age){   //有参数
        this.color=color;
        this.age=age;

    }

6.5 快捷生成构造 alt+insert

6.6 对象作为方法参数

讲对象作为方法参数：将所有属性进行封装，传递给另外一个类的方法，需要那些属性，获取那些属性。

老师

public class Teacher {
    public void sign(Student student){  //传的是整个对象，可以到到这个人的 所有信息
        System.out.println("老师点名！");
        if (student.getGender().equals("男")){
            System.out.println(student.getName()+"到");
        } else if (student.getGender().equals("女")) {
            System.out.println(student.getName()+"有");
        }
    }
}

学生

public class Student {
    String name;
    int age;
    String gender;

    public Student() {
    }
    public Student(String name, int age, String gender) {
        this.name = name;
        this.age = age;
        this.gender = gender;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public int getAge() {
        return age;
    }

    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }

    public String getGender() {
        return gender;
    }

    public void setGender(String gender) {
        this.gender = gender;
    }
    public void showInfo(){
        System.out.println();
    }
}

测试

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        Student student1=new Student("李清照",12,"女");
        Teacher teacher=new Teacher();
        teacher.sign(student1);
        Student student2=new Student("杜甫",121,"男");
        teacher.sign(student2);
    }
}

6.7 方法返回类型是一个对象类型

Monitor

public class Monitor {
    public Student register(){  //学生对象
        Scanner scanner=new Scanner(System.in);
        System.out.println("请输入姓名：");
        String name = scanner.next();

        System.out.println("请输入性别：");
        String gender = scanner.next();

        System.out.println("请输入年龄：");
        int age = scanner.nextInt();
 
        return new Student(name, age, gender);  // 返回的是一个对象
    }
}

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        Monitor monitor=new Monitor();  //测试的时候可以直接用Monitor，因为monitor返回的是对象student
        Student student1=monitor.register();
        Teacher teacher=new Teacher();
        teacher.sign(student1);
        Student student2=monitor.register();
        teacher.sign(student2);
    }
}

7、对象数组的方式

原来的方式调用很麻烦，每个对象都要用一行代码调用。

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        // 麻烦，需要调用很多次，建议用数组
        Student student=new Student("李清照","女");
        Student student1=new Student("李白","男");
        Student student2=new Student("杜甫","男");

        Teacher teacher=new Teacher();

        teacher.sign(student);
        teacher.sign(student1);
        teacher.sign(student2);

    }
}

原来的老师类

public class Teacher {
    public void sign(Student student){
        String gender = student.getGender();
        if (gender.equals("男")){
            System.out.println(student.getName()+"到！");
        } else if (gender.equals("女")) {
            System.out.println(student.getName()+"有！");
        }else{
            System.out.println("性别不对，没有"+gender);
        }

    }
}

看起来很麻烦，那么我们可以改成数组。

public class Teacher {
    public void sign(Student[] students){
        for (Student student : students) {
            String gender = student.getGender();
            if (gender.equals("男")){
                System.out.println(student.getName()+"到！");
            } else if (gender.equals("女")) {
                System.out.println(student.getName()+"有！");
            }else{
                System.out.println("性别不对，没有"+gender);
            }
        }
    }
}

测试

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        // 麻烦，需要调用很多次，建议用数组
        Teacher teacher=new Teacher();
        // 创建学生对象数组
        Student[] students=new Student[3];
        students[0]=new Student("李清照","女");
        students[1]=new Student("李白","男");
        students[2]=new Student("杜甫","男");
        teacher.sign(students);
    }
}

8、static关键字

8.1 类成员变量

使用static修饰，作用范围在整个类的所有对象上。所有对象共享这个变量，在内存中只有一个副本。访问通过类名.变量名访问，在类加载时被初始化，存储在堆里。

8.2 实例成员变量

没有static修饰，作用范围在某个实例对象上。在创建对象时被初始化，存在多个副本。各对象之间互不影响，通过实例对象名.变量名访问。

public class Person {
    static String firstName;  //类变量
    String lastName;  // 实例变量

    public void showInfo(){
        System.out.println(firstName+lastName);
    }

}

public class Test_person {

        public static void main(String[] args) {
                Person person1 = new Person();  
                Person.firstName ="张";    //静态变量，类变量   通过类变量访问
                person1.lastName="三";     //实例变量
                person1.showInfo();       //张三

                Person person2=new Person();
                person2.lastName="四";    //实例变量
                person2.showInfo();      //张四
        }
}

8.3 Statick可以修饰方法

①静态方法通过类名.方法名()访问

1）使用static修饰，不能直接使用实例变量，只能使用静态变量。

2）若要使用实例变量，必须先创建实例，通过实例名.变量名访问。

3）只能直接调用静态方法，不能直接调用实例方法。

4）静态方法不允许出现this关键字，代表的是对象。

因为在使用实例变量时如果对象没有被创建，则没有初始化变量，就不能使用。

②实例方法通过实例对象名.方法名（）访问

1）没有static修饰，既可以用静态变量，也可以用实例变量。

2）既可以直接访问实例方法，也可以直接访问静态方法。

8.4 static可以修饰代码块

①执行顺序：静态代码块>构造代码块>构造方法

②静态代码块

是在类加载的时候就执行了,并且只执行一次，优先于各种代码块和构造方法，最开始执行。初始化

③构造代码块

在创建对象时被调用，每创建一次对象，都会执行一次构造代码块。执行顺序优先于构造方法执行。一个类如果有多个构造方法时，每通过构造方法，创建一个对象，代码块都会被执行一次。但是对于构造方法来讲，只执行某一个构造方法。

④代码理解

public class Student {
    static String name;

    public Student(){
        System.out.println("构造方法");
    }
    public Student(String args){
        System.out.println("这是一个有参数的构造方法");
    }
    {
        System.out.println("构造代码块");
    }
    static {
        System.out.println("静态代码块");
    }

}

public class TestStudent {
    public static void main(String[] args) {
        Student student=new Student();
        Student student1=new Student("张三");
    }
}

//静态代码块
//构造代码块
//构造方法
//张三开始执行
//构造代码块
//这是一个有参数的构造方法

⑤例子（统计创建多少个实例）

public class Teacher {
    private static int count;  //静态变量，在运行Teacher()时候都共享count这一个变量，count++
    public Teacher(){
        count++;
    }

    public static void showCount(){
        System.out.println(count);
    }
}

public class Test_count {
    public static void main(String[] args) {
        new Teacher();
        new Teacher();
        new Teacher();
        new Teacher();
        Teacher.showCount();  // 4
    }
}

代码块是不管调用了那个构造方法，都会调用构造代码块。

{
    count++;  //构造代码块  适合统计创建了多少个实例
}

8.5 单例模式

设计模式：在某些项目环境下，针对某些问题，体统的一种通用的解决方案。

Gang of Four（GOF）：23种软件设计模式。

单例模式：保证一个类只能创建一个实例对象，自行实例化。

实现：

1）构造方法私有

2）提供一个当前类的私有静态成员变量（实例对象）

3）提供一个共有的静态方法，返回成员变量

① 构造方法私有化（饿汉式单例方法）

public class TestSing {
    public static void main(String[] args) {
        Single single=Single.getInstance();   //控制不能在外边创建类的实例对象
        Single single1=Single.getInstance();
        System.out.println(single1==single);   //同一个对象
    }
}

饿汉式，我这个人非常饿，一上来就要创建对象

public class Single {
    private Single(){    //私有构造方法

    }
    //外边不能创建类的实例，就需要我们在类内创建一个实例
    private static final Single single=new Single();  //静态常量

    //返回实例
    //通过类名去调用方法
    public static Single getInstance(){   //静态方法不能使用实例变量
        return single;
    }

}

总结：

1）外边不能直接创建类的实例对象，只能通过类内创建实例对象，返回实例对象

2）通过静态方法返回实例对象，这样外边可以通过类方法去掉用

3）在类内创建对象时，需要用到静态常量创建对象，因为返回对象方法是静态的

②构造方法私有化（懒饿汉式单例方法）

懒汉式：我上来先不创建这个对象，我先做一个判断，如果这个对象是空值，那我就把它创建出来。（但是如果在同一个时间段发生了两个程序的并发，两个线程，都发现是空的，都去创建对象，就不能保证是单例模式，需要进行加锁）

public class Single2 {
    private Single2(){}
    private static final Single2 single2;
    public static Single2 getInstance(){   
        if (single2==null){
            single2=new Single2();
        }
        return single2;
    }
}

java的Runtime方法也是饿汉式单例。

Runtime runtime

目的：防止资源被多次加载。

回收站，进程的管理，都是用的单例模式。

9、使用访问修饰符实现封装

9.1 包的概念

package 进行打包操作

包的用途

1、避免命名冲突

2、可以按功能将类进行组合

3、可以保护类、数据和方法

注意问题：

1、package打包语句必须在代码的第一条语句。前面只有空白和注释

2、使用package时，会在磁盘上生成对应的目录

9.2 java语言中比较常用的包

java.lang   //java语言包，不需要进行导报，就可以使用的
java.util    //java使用工具包
java.io     //java输入输出流包
java.net    //java网络包
java.text    //处理文本、时期、时间、数字、消息的类和借口
java.swing    // 图形用户界面
java.sql     //操纵数据库

9.3 导包操作

1）在同一个包中，类之间可以相互访问，可以不用导包操作。

2）如果类不在一个包下，需要进行import进行导包操作。

3）声明在package之后

自动导入->设置，常规，自动导入

如果没有明确的自动导入，则需要按Ctrl+1，进行选择。

9.4 静态导入

在一个类中反复的用到一个类提供的静态方法，就可以直接进行静态导入。

9.5 代码封装

属性和方法的访问修饰符。

正常处理的类是不可以用Static的。要么是public，要么是没有public。但是可以修饰属性和方法的。

//类访问修饰符的种类
default  //不是用访问修饰符关键字来声明，表示默认，当前类和同包可以访问
public   //共有的，所有类都可以访问，不管是否同包，没有public，只能在当前包访问

10、this关键字

this.属性名：区分全局属性和局部属性

this.方法名（）：

this（[参数]）：构造方法之间的调用

this：代表的是对象

11、继承

11.1 继承基本概念

继承：泛化（一般化）：实现子类共享父类属性方法的机制。在已有类的基础上，扩展出新的类，在新的类中加入特殊的属性和方法。软件服用，提高代码开发效率。

// Audi
public class Audi extends CAR{
    public void abs(){
        System.out.println(brand+"\t"+color+"\t"+door_num);
        start();
        stop();
    };
}

//BMW
public class BMW extends CAR{   //继承CAR

    public void gps(){
        System.out.println(brand+"\t"+color+"\t"+door_num);
        start();
        speed();
    };
}

// 父类
public class CAR {
    String color;
    String brand;
    int door_num;
    String type;
    public void start(){};
    public void speed(){};
    public void stop(){};
    public void back(){};
}

11.2 可以继承父类中的哪些属性和方法

问题1：是否可以继承父类私有的属性和方法？

理解1：子类可以继承父类的所有属性和方法，只是访问权限的问题。

理解2：子类不能继承父类的私有属性的，但是如果子类中的共有方法影响到了父类的私有，那私有属性是可以被子类使用的。

总结：父类私有的属性在子类中不可以直接使用，必须通过getter 和setter方式进行访问。

问题2：是否可以继承父类默认的属性和方法？

可以继承，在同包下可以访问，在不同包下不可以访问。

问题3:是否可以继承和访问父类受保护的属性和方法？

protected，可以继承，在同包下也可以访问，在不同包下也可以访问。

问题4：是否可以访问和继承共有的属性和方法？

public，可以继承，在同包下也可以访问，在不同包下也可以访问。

总结：私有的不可以访问，默认的在同包下可以访问，受保护的和共有的，可以在不同包访问，相当于在子类声明中一样使用。

父类：

public class CAR {
    public String color;  //公有属性
    String brand;   //默认情况不能访问
    protected int door_num;  // 受保护的属性
    String type;
    public void start(){   //公有的
        System.out.println("前进");
    };
    void speed(){};  //默认情况，不同包下，可以继承，不能访问
    protected void stop(){}; //受保护情况，不同包下，可以访问
    public void back(){};
}

子类BMW：

public class BMW extends CAR {

    public void gps(){  //子类的方法
        System.out.println(brand+"\t"+color+"\t"+door_num);
        start();
        speed();   //不能访问speed，不同包下，默认的
    };
}

子类Audi：

public class Audi extends CAR{
    public void abs(){    //子类的方法
        System.out.println(brand+"\t"+color+"\t"+door_num);
        start();
        stop();
    };
}

11.3 子类实例化过程

①父类的构造方法，不能被子类继承

②在子类的构造方法中，调用了父类的构造方法。

    public Audi(){   // 构造方法
        super();  // 相当于执行了super();父类
        System.out.println("子类构造方法调用");
    }

③如果父类有无参的构造方法，则子类super（）可以省略。

④如果父类没有无参的构造方法（有一个有参的构造方法），则子类super（参数）不可以省略。

⑤如果在子类中用super显示的调用父类的构造方法，则必须放在子类构造方法的第一行。

⑥子类构造方法中，不能同时出现this和super。

问题：

在子类创建对象时，是否也创建了父类的对象？

肯定是否定的，创建子类对象的时候