初识面向对象

面向对象概念

理解面向对象

面向对象是相对面向过程而言

面向对象和面向过程都是一种思想

面向过程强调的是功能行为

面向对象将功能封装进对象，强调具备了功能的对象

面向对象是基于面向过程的

面向对象的特点

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(即从过程的执行者，转换成了对象的指挥者)

完成需求时：

先要去找具有所需的功能的对象来用

如果该对象不存在，那么创建一个具有所需功能的对象

这样简化开发并提高复用

面向对象开发，设计，特征

开发的过程：其实就是不断的创建对象，使用对象，指挥对象做事情

设计的过程：其实就是在管理和维护对象之间的关系

面向对象有3个特征：封装(encapsulation)、继承(inheritance)、多态(polymorphism)

类与对象的关系

类就是对现实生活中事物的描述；对象就是这类事物实实在在存在的个体。

比如：现实生活中的对象：张三，李四。若想要描述：即提取对象中共性内容，也即对具体对象的抽象。描述时，这些对象的共性有：姓名，年龄，性别，学习java的功能。映射到java中，描述就是class定义的类，具体对象就是对应java在堆内存中用new建立的实体。

类与对象的关系如图所示：



可以这样理解类与对象的关系：

类就是图纸

汽车就是堆内存中的对象

例，需求1：描述汽车(颜色、轮胎数)。

（其实定义类）描述事物，其实就是在描述事物的属性和行为。

属性对应类中变量，行为对应类中的函数（方法）

属性和行为共同成为类中的成员（成员变量和成员函数）

class Car {
// 描述颜色
String color = "红色";
// 描述轮胎数
int num = 4;

// 运行行为
void run() {
System.out.println(color+"..."+num);
}
}

描述完汽车，接下来就是生产汽车，在java中通过new操作符来完成，其实就是在堆内存产生一个实体。即：

Car c = new Car(); // c就是一个类类型变量。记住：类类型变量指向对象。

需求2：将已有车的颜色改成蓝色，就需要指挥该对象做事情，在java中指挥方式是：

对象.对象成员

。

c.color = "blue";

对象内存结构图

试分析如下代码：

Car c = new Car();
c.color = "blue";
c.run();
Car c1 = new Car();
c1.run();

在内存中的表示：



而对于代码：

Car c = new Car();
c.num = 5;
Car c1 = c;
c1.color = "green";
c.run();

在内存中表示为：



可以得出成员变量和局部变量的区别：

源代码中定义的位置不同。

成员变量定义在类中。

局部变量定义在方法中(只要是类的下一级大括号都是局部的)，也可以定义在语句中。

内存中的存储位置不同。

成员变量存储在堆内存的对象中。

局部变量存储在栈内存的方法中。

生命周期不同。

成员变量随着对象的出现而出现。

局部变量随着所属区间的运行而出现，随着所属区间的结束而释放。

匿名对象

匿名对象是对象的简化形式。

匿名对象使用方式：

当对对象的方法只调用一次时，可以用匿名对象来完成，这样写比较简化。如果对一个对象进行多个成员调用，必须给这个对象起个名字

可以将匿名对象作为实际参数进行传递

例，

new Car().num = 5;
new Car().color = "blue";
new Car().run();

在内存中的表现形式为：



需求3：汽车修配厂对汽车进行改装，将来的车都改成黑色，3个轮胎。

public static void show(Car c) {
c.num = 3;
c.color = "black";
c.run();
}

将匿名对象作为实际参数进行传递，如下：

public static void main(String[] args) {
show(new Car());
}

此时，在内存中的表现形式为：



而代码

public static void main(String[] args) {
Car q = new Car();
show(q);
}

在内存中的表示如图：



若要让堆内存中的对象成为垃圾，可让

q = null

。

封装(Encapsulation)

封装：是指隐藏对象的属性和实现细节，仅对外提供公共访问方式(接口)。

好处：

将变化隔离

便于使用

提高重用性

提高安全性，不允许直接访问细节，并通过公共的方式来访问，可实现可控

封装原则：

将不需要对外提供的内容都隐藏起来

把属性都隐藏，提供公共方法对其访问

private(私有)关键字

private:私有，权限修饰符，用于修饰类中的成员（成员变量、成员函数）。私有只在本类中有效。

将成员变量私有化，对外提供对应的

set

，

get

方法对其进行访问。提高对数据访问的安全性。

具体到实例，即是：将

age

私有化以后，类以外即使建立对象也不能直接访问了，但是人应该有年龄，就需要在

Person

类中提供对应的访问

age

的方式。之所以对外提供访问方式，就因为可以在访问方式中加入逻辑判断等语句，对访问的数据进行操作，提高代码的健壮性。代码如下：

class Person
{
private /*私有，权限修饰符，访问权限就降低了*/ int age;

/*
对私有的数据，可以通过方法的方式对其进行访问。
*/
public void setAge(int a)
{
// 可以对数据进行控制
if (a < 0 || a > 130) {
// System.out.println(a + "，数值是错误的");
// 抛出异常。
throw new RuntimeException(a + "，数值是错误的");
} else {
age = a;
}
}

public int getAge()
{
return age;
}

void speak()
{
System.out.println("age = " + age);
}
}
class PersonDemo {
public static void main(String[] args) {
Person p = new Person();

// p.age = -20;
p.setAge(-40);
// p.speak();
}
}

注意：私有仅仅是封装的一种表现形式。也即封装的体现之一：将属性私有化，对外提供对应的setXxx、getXxx方法来访问。

构造函数

对象一建立就会调用与之对应的构造函数。

特点：

函数名和类名相同

没有返回值类型

没有具体的返回值

作用：可用于给对象进行初始化。

构造函数和一般函数的区别：构造函数和一般函数在写法上有不同，在运行上也有不同。构造函数在对象创建时执行，给对象初始化，而且只执行一次。而一般函数是对象调用时才执行，是给对象添加对象具备的功能。一个对象建立，构造函数只运行一次，而一般函数可以被该对象调用多次。

当初new对象时，也没有构造函数啊？那这个对象是怎么初始化的呢？

注意1：定义的每一个类中，都有一个默认的空参数构造函数。

注意2：一旦在类中自定义了构造函数后，默认的构造函数就没有了。

如：

class Car
{
// Car() {} // 类中默认的空参构造函数，专门用于创建对象初始化用的
}
class CarDemo
{
public static void main(String[] args)
{
Car c = new Car();
}

}

构造函数的细节：

细节一：构造函数中有return语句吗？可以有，用于结束初始化的。如：

Person(String n)
{
name = n;
return;
}

细节二：一般函数的名字是可以和类名一样的，但是不符合书写规范。如以下代码是可以通过编译的。

class Person
{
void Person() // 可以编译通过，一般函数的名字是可以和类名一样的，但是不符合书写规范
{

}

void showPerson() {}
}

细节三：构造函数里面是可以调用一般函数。

细节四：构造函数是可以私有化的，只在本类中使用，而且构造函数一旦私有化，其他程序就无法创建该类的对象。原因：无法对创建的对象进行初始化。

总结：

当一个类中没有定义构造函数时，那么系统会默认给该类加入一个空参数的构造函数。当在类中自定义了构造函数后，默认的构造函数就没有了。

一个类中默认会有一个空参数的构造函数，这个默认的构造函数的权限和所属类一致。如果类被public修饰，那么默认的构造函数也带public修饰符；如果类没有被public修饰，那么默认的构造函数也没有public修饰。简而言之：默认构造函数的权限是随着类的变化而变化的。

什么时候定义构造函数呢？

答：当分析事物时，该事物存在具备一些特性或者行为，那么将这些内容定义在构造函数中。

废话少说，直接上代码，分析一下构造函数的内存图。例有如下代码：

class Person
{
private String name;
private int age;

Person(String n)
{
name = n;
}
Person(String n, int a)
{
name = n;
age = a;
}
public void setName(String n)
{
name = n;
}
public String getName()
{
return name;
}
public void setAge(int a)
{
age = a;
}
public int getAge()
{
return age;
}
public void show()
{
System.out.println("name = " + name + ",age = " + age);
}

}

class PersonDemo
{
public static void main(String[] args)
{
Person p1 = new Person("xiaoqiang", 30);
p1.show();
}
}

则构造函数的内存图如下图所示：

this关键字

下面我们通过构造函数之间的调用来引出this关键字的讲解。试着思考一下：若构造函数私有，则就表示只在本类中有效，那么该如何访问呢？这里有个注意点，即构造函数只能被构造函数调用，不能直接被一般方法调用。还是回到我们的问题中来，构造函数之间该如何访问呢？答案是通过关键字this来解决。

this看上去，是用于区分局部变量和成员变量同名情况(当成员变量和局部变量同名时，可以通过this关键字区分。)。那么this到底代表的是什么呢？答案是：this代表本类的对象，到底代表哪一个呢？this代表它所在函数所属对象的引用，简单说：哪个对象在调用this所在的函数，this就代表哪个对象。

其实在Java里面有一个机制：只要用对象调用了方法，这个方法里面就持有一个引用，该引用指向哪个对象呢？哪个对象调用我，我就指向谁。总结一点就是：只要是直接被对象调用的方法都持有this引用。（凡是访问了对象中的数据的方法都持有this引用）

废话不多说，也是直接上代码，看看构造函数之间的调用以及其用到的this关键字。例有如下代码：

class Person
{
private String name;
private int age;

private Person(String n)
{
name = n;
}
Person(String n, int a)
{
this(n);
age = a;
}
public void show()
{
System.out.println("name = " + name + ",age = " + age);
}

}

class ThisDemo
{
public static void main(String[] args)
{
Person p = new Person("小明", 21);
p.show();
}
}

以上构造函数之间的调用用图来表示即为：



this带上参数列表的方式就可以访问本类中的其他构造函数。比如：

this("lisi"):

访问的就是本类中带一个字符串参数的构造函数。还有一点要注意，即用于调用构造函数的this语句必须定义在构造函数的第一行，因为初始化动作要先执行。

this的应用：当定义类中功能时，该函数内部要用到调用该函数的对象时，这时用this来表示这个对象。但凡本类功能内部使用到了本类对象都用this表示。用例子来说话：

class Person {
private String name;
private int age;

Person(int age) {
this.age = age;
}

Person(String name) {
this.name = name;
}

Person(String name, int age) {
this.name = name;
this.age = age;
}

public void speak() {
System.out.println("name="+this.name+"...age="+this.age);
this.show();
}

public void show() {
System.out.println(this.name);
}

/*
需求：给人用于比较年龄是否相同的功能，也即是否是同龄人。
*/
public boolean compare(Person per) {
return this.age == per.age;
}
}
class PersonDemo3 {
public static void main(String[] args) {
Person p = new Person(20);
Person p1 = new Person(25);
boolean b = p1.compare(p2);
System.out.println(b);
}
}

static(静态)关键字

static用法：是一个修饰符，用于修饰成员（成员变量、成员函数）。

当成员被静态修饰后，就多了一个调用方式，除了可以被对象调用外，还可以直接被类名调用：

类名.静态成员

。

被修饰后的成员具备以下特点:

随着类的加载而加载，类的消失而消失，说明它的生命周期最长。

优先于对象存在，明确一点：静态是先存在的，对象是后存在的。

被所有对象所共享。

可以直接被类名所调用。

静态使用注意事项：

静态方法只能访问静态成员，不能访问非静态成员，这就是静态方法的访问局限性。而非静态方法既可以访问静态也可以访问非静态。

静态方法中不可以定义

this

、

super

关键字。因为静态优先于对象存在，所以静态方法中不可以出现

this

。

主函数是静态的。

那么static关键字在程序开发中，什么时候使用呢？

成员变量：如果数据在所有对象中的都是一样的，直接静态修饰。

成员函数：如果函数没有访问过对象中的属性数据，那么该函数就是静态的。

下面我们着重看一下成员变量和静态变量的区别：

名称上的区别

成员变量也叫实例变量。

静态变量也叫类变量。

内存存储上的区别

成员变量存储在堆内存的对象中。

静态变量存储在方法区的静态区中。

生命周期不同

成员变量随着对象的出现而出现，随着对象的消失而消失。

静态变量随着类的出现而出现，随着类的消失而消失。

下面我们通过实际代码来看一下静态特点。例有如下代码：

class Person
{
private String name;
private int age;

// public static String country = "CN"; // 全局变量
static String country = "CN";

Person(String name, int age)
{
this.name = name;
this.age = age;
}

public void show()
{
System.out.println("name = " + name + ",age = " + age);
}
public static void sleep()
{
System.out.println("呼呼");
// System.out.println("呼呼..." + name); // 无法从静态上下文中引用非静态变量name
}

}

class StaticDemo
{
public static void main(String[] args)
{
Person p = new Person("lisi", 21);
p.show();
/*
如果创建对象调用sleep方法，发现，并没有使用对象中的数据。
该对象的建立是没有意义的。

该方法所属于Person.class，可以通过类名的方式来访问。
注意：用类名直接调用的方法必须通过指定修饰符来修饰，就是关键字static
*/
Person.sleep();
}
}

以上代码一图以蔽之：

静态代码块

格式：

static {
静态代码块中的执行语句
}

特点：随着类的加载而执行，只执行一次，并优先于主函数。用于给类进行初始化。

其应用场景为：类不需要创建对象，但是需要初始化，这时将部分代码存储到静态代码块中。

例，

class StaticCode {
static {
System.out.println("a");
}
}

class StaticCodeDemo {
static {
System.out.println("b");
}
public static void main(String[] args) {
new StaticCode(); // 将StaticCode.class这个类加载进内存
new StaticCode(); // 注意StaticCode.class已经加载进内存，不会再次加载
System.out.println("over");
}
static {
System.out.println("c");
}
}

输出结果：

b

c

a

over

注意：

StaticCode s = null;

，StaticCode类并没有被加载进内存。只有用到了类中的内容，才涉及类的加载问题，光建立引用，是不会加载的。

构造代码块

格式：

{
构造代码块中的执行语句
}

构造代码块定义的是不同对象共性的初始化内容。

作用：给对象进行初始化，对象一建立就运行，而且优先于构造函数执行。

和构造函数的区别：构造代码块是给所有对象进行统一初始化，而构造函数是给对应的对象初始化。

例，

class Person {
private String name;
private int age;
// 构造代码块
{
cry();
}
Person() {
System.out.println("A:name="+name+",age="+age);
}
Person(String n) {
name = n;
System.out.println("B:name="+name+",age="+age);
}
Person(String n, int a) {
name = n;
age = a;
System.out.println("C:name="+name+",age="+age);
}
public void cry() {
System.out.println("cry.......");
}
}

class PersonDemo {
public static void main(String[] args) {
Person p1 = new Person();
Person p2 = new Person("lisi");
}
}

学了静态代码块和构造代码块之后，极有可能遇到这样的面试题：

class StaticCode {
int num = 9;
StaticCode() {
System.out.println("b");
}

static {
System.out.println("a");
}

{
System.out.println("c"+this.num);
}

StaticCode(int x) {
System.out.println("d");
}

public static void show() {
System.out.println("show run");
}
}

class StaticCodeDemo {
public static void main(String[] args) {
new StaticCode(4);
}
}

问运行结果？

答：输出为：

a

c9

d

主函数

主函数：是一个特殊的函数，作为程序的入口，可以被JVM调用。

主函数的定义：

public

：代表着该函数访问权限是最大的。

static

：代表主函数随着类的加载就已经存在了。

void

：主函数没有具体的返回值。

main

：不是关键字，但是是一个特殊的单词，可以被JVM设别。

String[] args

：函数的参数，参数类型是一个数组，该数组中的元素是字符串，也称为字符串类型的数组。

主函数是固定格式的：JVM设别。JVM在调用主函数时，传入的是

new String[0];

。我们可以通过以下代码测试：

class MainDemo {
public static void main(String[] args) {
System.out.println(args); // [Ljava.lang.String;@139a55
System.out.println(args.length); // 0
}
}

须知主函数也是一个函数，即支持函数重载，所以以下代码也是可行的：

class MainDemo {
// 函数的重载
public static void main(int x) {

}
public static void main(String[] args, int x) {

}
public static void main(String[] args) {

}
}

我们也可以在运行的时候指定输入一些字符串，打印在控制台上。

class MainDemo {
public static void main(String[] args) {
for (int x = 0; x < args.length; x++) {
System.out.println(args[x]);
}
}
}

运行时指令：

java MainDemo li yun ling

。

输出：

li

yun

ling

当然了，如果不爽也可以这样做：

class MainDemo {
public static void main(String[] args) {
String[] arr = {"haha", "hehe", "heihei", "xixi", "haihai"};
MainTest.main(arr);
}
}

class MainTest {
public static void main(String[] args) {
for (int x = 0; x < args.length; x++) {
System.out.println(args[x]);
}
}
}

静态的应用

什么时候使用静态？

要从两方面下手：因为静态修饰的内容有成员变量和函数。

什么时候定义静态变量(类变量)呢？

当对象中出现共享数据时，该数据被静态所修饰，对象中的特有数据要定义成非静态，存在堆内存中。

什么时候定义静态函数呢？

当功能内部没有访问到非静态数据(对象的特有数据)，那么该功能就定义成静态的。

下面以一个例子来说明静态的应用。

每一个应用程序中都有共性的功能，可以将这些功能进行抽取，独立封装，以便复用。我们试图建立一个可以对数组进行操作的工具类，该类中提供了获取最值、排序等功能。

分析：虽然可以通过建立

ArrayTool

的对象使用这些工具方法，对数组进行操作，发现了问题：

对象是用于封装数据的，可是

ArrayTool

对象并未封装特有数据

操作数组的每一个方法都没有用到

ArrayTool

对象中的特有数据

这时就考虑，让程序更严谨，是不需要对象的。可以将

ArrayTool

中的方法都定义成

static

的。直接通过类名调用即可。

将方法都静态后，可以方便于使用，但是该类还是可以被其他程序建立对象的。为了更为严谨，强制让该类不能建立对象。可以通过将构造函数私有化完成。并且，为了能生成API文档，我们加入java文档注释。代码为：

/**
这是一个可以对数组进行操作的工具类，该类中提供了获取最值、排序等功能。
@author 李阿昀
@version V1.1
*/
public class ArrayTool {

// ArrayTool() {}

/**
空参数构造函数
*/
private ArrayTool() {

}
/**
获取一个整型数组中的最大值
@param arr 接受一个int类型的数组
@return 会返回一个该数组中的最大值
*/
public static int getMax(int[] arr) {
int max = 0;
for (int x = 0; x < arr.length; x++) {
if(arr[x] > arr[max])
max = x;
}
return arr[max];
}

/**
获取一个整型数组中的最小值
@param arr 接受一个int类型的数组
@return 会返回一个该数组中的最小值
*/
public static int getMin(int[] arr) {
int min = 0;
for (int x = 0; x < arr.length; x++) {
if(arr[x] < arr[min])
min = x;
}
return arr[min];
}

/**
给int数组进行选择排序
@param arr 接受一个int类型的数组
*/
public static void selectSort(int[] arr) {
for (int x = 0; x < arr.length - 1; x++) {
for (int y = x + 1; y < arr.length; y++) {
if(arr[x] > arr[y]) {
swap(arr, x, y);
}
}
}
}

/**
给int数组进行冒泡排序
@param arr 接受一个int类型的数组
*/
public static void bubbleSort(int[] arr) {
for (int x = 0; x < arr.length - 1; x++) {
for (int y = 0; y < arr.length - x - 1; y++) {
if(arr[y] > arr[y+1]) {
swap(arr, y, y+1);
}
}
}
}

/**
给数组中的元素进行位置的置换
@param arr 接受一个int类型的数组
@param a 要置换的位置
@param b 要置换的位置
*/
private static void swap(int[] arr, int a, int b) {
int temp = arr[a];
arr[a] = arr[b];
arr[b] = temp;
}

/**
用于打印数组中的元素。打印形式是：[element1, element2, ...]
@param arr 接受一个int类型的数组
*/
public static void printArray(int[] arr) {
System.out.print("[");
for (int x = 0; x < arr.length; x++) {
if(x != arr.length - 1)
System.out.print(arr[x]+", ");
else
System.out.println(arr[x]+"]");
}
}
}

接下来，将

ArrayTool.class

文件发送给其他人，其他人只要将该文件设置到

classpath

路径下，就可以使用该工具类。但是，很遗憾，该类中定义了多少个方法，对方不清楚，因为该类并没有使用说明书。开始制作程序的说明书，java的说明书通过文档注释来完成。

即

javac -d myhelp -author -version ArrayTool.java

。

myhelp

：为文档生成的目录，默认为当前目录，也可以指定为其他目录

-author

：文档作者的名字

-version

：文档版本

对象的初始化流程

到了最后一个知识点了，即对象的初始化流程。我们还是一个例子来说明，例有如下代码：

class Person
{
private int age = 8; // 显示初始化

{ // 构造代码块。给所有对象进行初始化的。构造函数只给对应的对象初始化。
System.out.println("constructor code run!!!......." + age);
}

Person()
{
// 隐藏了以下三句代码：
// 1. super()调用父类构造函数
// 2. 显示初始化
// 3. 构造代码块初始化。
System.out.println("person run!!!");
}

Person(int age)
{
this.age = age;
System.out.println("person(age) run!!!");
}
}
/*
创建一个对象的流程：
1，加载指定的字节码文件进内存
2，通过new在堆内存中开辟空间，并分配首地址值
3，对对象中的属性进行默认初始化
4，调用与之对应的构造函数，构造函数压栈
5，构造函数中执行隐式的语句super()访问父类中的构造函数
6，对属性进行显示初始化
7，调用类中的构造代码块
8，执行构造函数中自定义的初始化代码
9，初始化完毕，将地址赋值给指定的引用
*/
class ConsCodeDemo
{
public static void main(String[] args)
{
Person p = new Person();
}
}

试着说明

Person p = new Person();

该句话都做了什么事情呢？

答：创建一个对象的流程为：

加载指定的字节码文件进内存

通过new在堆内存中开辟空间，并分配首地址值

对对象中的属性进行默认初始化

调用与之对应的构造函数，构造函数压栈

构造函数中执行隐式的语句super()访问父类中的构造函数

对属性进行显示初始化

调用类中的构造代码块

执行构造函数中自定义的初始化代码

初始化完毕，将地址赋值给指定的引用