3_java面向对象

3JAVA面向对象 面向对象的基本概念Java中的类和对象定义 访问 引用 初始化类的封装 方法重载 构造函数 this关键字Java对象的存储结构与管理变量的存储 参数传递 垃圾回收 数组Java面向对象的各种机制静态变量与静态方法 内部类类的继承 方法的重写与重载 super关键字 Object类 上朔 多态 抽象类与抽象方法 接口与多重继承 匿名内部类 程序包 访问控制异常处理 3 1理解面向对象的概念 面向过程在一个结构体中定义窗口的大小 位置 颜色 背景等属性 对窗口操作的函数与窗口本身的定义没有任何关系 如HideWindow MoveWindow MinimizeWindow 这些函数都需要接受一个代表要被操作的窗口参数 是一种谓语与宾语的关系 面向对象定义窗口时 除了要指定在面向过程中规定的那些属性 如大小 位置 颜色 背景等外 还要指定该窗口可能具有的动作 如隐藏 移动 最小化等 这些函数被调用时 都是以某个窗口要隐藏 某个窗口要移动的语法格式来使用的 这是一种主语与谓语的关系 3 1 1面向对象的内涵 面向对象 ObjectOriented 是一种现代的软件开发方法学 它涵盖了软件开发的整个过程 主要包括 面向对象的分析 OOA 面向对象的设计 OOD 面向对象的程序设计 OOP 3 1 2类 对象 实例 类 class 用来表示客观世界中的一种事物或者一个概念 如 人 汽车 房屋对象 object 原意是物体 用于表示客观世界中的一个具体事物 如 一个人 一辆汽车 一间房屋2个特征 属性 Property 和行为 Behavior 某类 class 的一个对象 object 称为该类的一个实例 instance 3 1 3面向对象的基本特征 1 封装 将数据成员 DataMember 和属于此数据的操作方法 OperatingMethod 放在同一个实体 Entity 或对象中 2 继承 父类定义 Define 一些通用的属性与行为 其孩子继续使用 3 多态 在同一个类中可有许多同名的方法 但其参数数量与数据类型不同 而且操作过程与返回值也可能会不同 3 1 4面向对象的程序设计 所有东西都是对象程序是一大堆对象的组合 通过消息传递 各对象知道自己要做什么每个对象都有自己的存储空间 可以容纳其它对象每个对象都有一种类型同一类的所有对象都能接收相同消息 面向对象程序设计 程序 对象 消息 3 2 1类的定义 定义类的语法类的数据类的方法 3 2 1 2定义类的语法 最简单的类classSimpleClass 使用class关键字来定义类 语法 class类名 类的数据和方法 3 2 1 3类的数据 可以在类中定义属于类的数据 类的数据通常表示类的实例的某些属性 attribute classHuman charsex intage 类中的数据通常称为 域 field 3 2 1 4类的数据 类的数据不仅可以使用基础类型 而且可以包含引用类型的数据 classHuman charsex intage Stringname 3 2 1 5类的方法 类的方法表示可以对类进行的一种操作 方法的功能类似于传统程序设计语言中的函数以下是一个简单的方法定义 voidgetMoney intmoney if 0 money System out println Nomoney elseSystem out println Igotmoney 3 2 1 6类的方法 方法声明的分析 voidgetMoney intmoney 返回值类型 方法名称 参数列表 3 2 1 7方法的返回值 方法返回值 一个方法可以返回一个值来表示方法执行的结果 这个结果可以是任意类型的数据一个方法只能有一个返回值 不能返回一个以上的值通常一个方法 构造方法除外 必须有一个返回值类型 如果确认方法不会返回任何值 则必须将返回值类型声明为void 3 2 1 8方法的参数 方法的参数 方法可以接收参数作为输入方法可以由任意多个参数方法不需要任何参数时 可以将参数列表保留为空 3 2 1 9使用return 方法可以使用return来返回值 使用方法 return100 方法内用return返回的值的类型 需要同方法返回值类型兼容使用return可以立即结束方法的执行并返回调用点如果方法返回值声明为void 可以使用不带值的return语句结束方法执行 return 3 2 1 10使用return 如果方法需要返回值 则方法的每一条执行路径都必须要使用return返回一个值 如果有一个或一个以上分支没有返回值 方法的定义无法通过编译在方法的任何分支上 return语句后都不能有其他的语句 如果有则方法的定义无法通过编译 classHuman intage charsex intmoney voidprintAge System out println Myageis age voidisManOrWoman if sex M sex m System out println Iamaman elseif sex F sex f System out println Iamawoman elseSystem out println Iamsorry intgetMoney returnmoney voidaddMoney intm money m System out println Igot money 3 2 2对象与对象的引用 一个对象是一个类的实例 instance 对象与类的关系类似于一个具体的人同人这个概念之间的关系对象的引用类似于C语言中的指针 它是在程序中代表对象的一个名字 3 2 2 1对象与对象的引用 定义引用的方法如下 ClassTypeNamereferenceName 例如 HumanaMan 定义引用时并没有创建对象 应该使用new关键字创建对象 aMan newHuman 3 2 2 2对象与对象的引用 可以将定义引用和创建对象两个步骤同时进行 HumanaMan newHuman 可以使用null来给对象赋值 给一个对象赋值为null代表这个变量不指向任何对象 null可以赋值给任何类型的对象引用 3 2 3访问对象的成员 在程序中 通过引用来操控对象 对于我们 对象是不可见的 引用是可见的对成员的访问需要通过对象 的引用 Humanhuman newHuman human sex M human age 24 human printAge 3 2 3 1访问对象的成员 成员变量属于某个具体对象 不同的对象拥有不同的成员变量Humanman1 newHuman Humanman2 newHuman man1 sex M man1 age 24 man2 sex F man2 age 34 man1 printAge man2 printAge man1 isManOrWoman man2 isManOrWoman 3 2 3 2访问对象的成员 在类的成员方法中可以直接访问成员变量或者其他的成员方法 成员方法直接访问的是当前对象的成员变量classHuman intage voidprintAge System out println Myageis age 3 2 3 3访问对象的成员 注意 如果一个对象未被初始化 就不能通过它来访问类中的成员 否则编译时会出现错误Humanman System out println man age CompileError注意 如果一个对象为null 则不能通过它来访问对象的成员 否则在运行时产生异常Humanman null System out println man age NullPointerException 3 2 4成员变量的初始化 变量的类型实例变量 在类中声明 在整个类中有效局部变量 又称为临时变量 在方法中声明 仅在该方法中有效局部变量 临时变量 在使用之前必须被初始化 否则会出现编译错误 3 2 4 1成员变量的显式初始化 可以在类的实例变量声明同时进行实例变量的初始化 例如 classHuman intage 5 charsex M 3 2 4 2成员变量的缺省初始化 在创建类的对象时 类中的每个实例变量 如果没有被显式的初始化 系统就会给这个实例变量指定一个缺省的初始值各种类型的变量缺省的初始值整数类型 0浮点类型 0 0字符类型 char u0000 逻辑类型 boolean false对象的引用 null classHuman intage publicintgetAge returnage publicclassTest publicstaticvoidmain String args Humanh1 newHuman h1 age 10 h1 age 12 System out println h1 getAge 3 2 5类的封装 隐藏类的实现细节通过事先制定好的方法访问数据 限制不合理操作便于修改 增强代码的可维护性可进行数据检查 3 2 5 1类的封装 Humanh1 newHuman h1 age 12 private与public控制访问权限通过将类的实例变量声明为私有的 private 再提供一个或多个公有 public 方法实现对该实例变量的访问或修改 这种方式称为封装 3 2 5 2类的封装 classHuman privateintage publicvoidsetAge inti if i130 return age i publicintgetAge returnage classHuman doublesalary voidsetSalary doublea salary a voidsetSalary doublea doubleb salary a b voidsetSalary doublea intb salary a b 3 2 6方法的重载 overload 同一个类中允许多个方法拥有同样的名字 这种情况叫做方法的重载 overload 在进行方法调用时 将通过传递给方法的参数 由编译器来决定最终调用方法的哪一个实现 3 2 6 1方法的重载 overload 重载的多个方法必须要有不同的参数表 只能通过参数表分辨 不能通过返回值 wrongwayofoverloadintmax inta intb longmax inta intb 3 2 6 2方法的重载 overload 选择被执行方法的原则 最相近原则 通过参数的个数 必须与提供的参数相同通过参数的类型 必须与提供的参数兼容在有多个重载版本与提供的参数兼容时 选择与提供的参数完全相同的选择需要隐式转型的参数个数最少的选择对需要转型的参数类型改变最小的 练习 编写一个类 用于计算整数的和 该类中有三个重载的方法count 分别计算2个 3个和4个整数的和 调用某个count方法计算348和578的和 并将结果显示出来 classHuman Human System out println AHumanhasbeencreated publicstaticvoidmain String args Humanh1 newHuman 3 2 7构造方法 构造方法在创建对象时被自动调用构造方法的功能通常是进行对象的初始化工作 在构造方法执行之后才完成对象的创建一个类一定有至少一个构造方法 如果程序没有明确定义一个构造方法 编译器会自动生成一个缺省的的构造方法 3 2 7 1构造方法的语法 无参的构造方法classHuman Human age 0 sex M System out println Ahumanhasbenncreated 3 2 7 2构造方法的语法 带有参数的构造方法classHuman Human inta chars age a sex s System out println Ahumanhasbeencreated 3 2 7 3构造方法的语法 构造方法的名字同类名完全一致构造方法没有返回值字段 构造方法一般都是public的 因为它们在产生对象时会被系统自动调用构造方法也可以重载 3 2 7 4构造方法的重载 classHuman Human Human inta Human chars Human chars inta Human inta chars age a sex s System out println Ahumanhascreated 3 2 7 5构造方法创建对象 如果类声明了带参数的构造方法 则需要在创建类时传递所需的参数 classApple Apple classOrange Orange into Appleapple newApple OK Orangeorange newOrange 4 OK Orangeorange newOrange ERROR 初始化块 在一个构建器中设定一个值在声明中分配一个值所有的数据字段 按其声明的顺序初始化按其在类声明中的顺序 执行所有初始化块如果在这个构建器中调用另外一个构建器 就会先执行调用那个执行构建器的主体 classTag Tag intmarker System out println Tag marker classCard Tagt1 newTag 1 BeforeconstructorCard Indicatewe reintheconstructor System out println Card t3 newTag 33 Reinitializet3 Tagt2 newTag 2 Afterconstructorvoidf System out println f Tagt3 newTag 3 Atend publicclassOrderOfInitialization publicstaticvoidmain String args Cardt newCard t f Showsthatconstructionisdone 3 2 7 6this关键字 this 关键字的两个作用 在类的定义中 this代表当前正在处理的对象 classMyDate intyear month day voidsetDate intyear month day this year year this month month this day day publicclassTryThis intvalue 10 成员变量publicvoidshowValue intvalue 20 临时变量System out println value value System out println this value this value publicstaticvoidmain Stringargs TryThist newTryThis t showValue 就是指向对象的本身例 publicclassLeaf inti 0 Leafincrement i returnthis voidprint System out println i i publicstaticvoidmain String args Leafx newLeaf x increment increment increment print 3 2 7 7this关键字 构造方法互相调用时 方法名称应该使用this来替代classHuman Stringname intage publicHuman Stringname this name name publicHuman Stringname intage this name this age age PublicclassFlower intpetalCount 0 Strings newString null Flower intpetals petalCount petals System out println Constructor petalCount petalCount Flower Stringss System out println Constructor s ss s ss Flower Strings intpetals this petals This s Can tcalltwo this s s anotheruseof this System out println String 3 2 8Java的存储结构 Java虚拟机对存储器的划分基本类型的储存引用与对象在内存中的储存变量在内存中的示意 3 2 8 1Java虚拟机对存储器的划分 寄存器 register CPU内部的存储器 数量很少但速度极快 寄存器的使用由编译程序控制 不受编程者控制 3 2 8 2Java虚拟机对存储器的划分 栈 stack 栈中的变量有着确定的大小和生存周期 Java中基本类型变量和对象引用所需的内存都在栈中分配堆 heap 堆中变量的大小和生存周期都是不确定的 在使用new创建新对象时 创建的对象所需的内存将在堆中分配 3 2 8 3Java虚拟机对存储器的划分 静态存储区 Java中一切静态的 static 变量都在静态存储区中进行分配常量存储区 Java中一切常量 final 都在常量存储区中进行分配 3 2 8 4基本类型的储存 方法中声明的基本类型变量被储存在栈 Stack 中 储存空间在方法被调用时进行分配 在方法返回时分配的空间被释放类中的静态成员变量被储存在静态存储区中 存储空间在类被装入虚拟机时分配作为类中普通变量的基本类型将在类创建时分配在对象所占的内存中 这些内存在堆 Heap 中分配 3 2 8 5对象的引用在内存中的储存 对象的引用是一个单独的变量为引用分配内存的原则同基本类型的分配原则是一样的 3 2 8 6对象在内存中的储存 对象所需的内存在堆中分配 在创建对象时JVM为对象分配所需的内存 这些内存将一直被占用着 直到垃圾回收器将其回收对象占据的内存中可能包括对其他对象的引用 3 2 8 7变量在内存中的示意图 inti 8 charc a doubled 10 0 intj i Strings Hello Humanman1 newHuman Humanman2 man1 s man1 man2 3 2 8 8变量在内存中的示意图 classWheel intr 5 classBike Wheelfornt newWheel Wheelback newWheel Bikeb1 newBike b1 5 5 back 3 2 9方法参数的传递 Java语言中方法的参数传递采用值传递 passbyvalue 规则在方法中对参数进行的一切修改都不会影响方法外的变量 3 2 9 1方法参数的传递 voidchange1 inti i 100 System out println iinchangeis i 打印出 inti 10 System out println ibeforechangeis i 打印出 change1 i System out println iafterchangeis i 打印出 3 2 9 2方法参数的传递 i i i 10 i 10 i 100 3 2 9 3方法参数的传递 注意 方法中改变引用变量指向的对象不会影响方法外的引用变量 方法中改变引用变量指向对象的值会对方法外的该对象产生影响 3 2 9 4方法参数的传递 voidchange2 Humanh h name Bob System out println Humaninchange h name Humanm newHuman m name Bill System out println Humanbeforechange m name change2 m System out println Humanafterchange m name 3 2 9 5方法参数的传递 m h Bill Bob 3 2 9 6方法参数的传递 voidchange3 Humanh h newHuman h name Bob System out println Humaninchange h name Humanm newHuman m name Bill System out println Humanbeforechange m name change3 m System out println Humanafterchange m name 3 2 9 7方法参数的传递 m Bill h Bob 3 2 10垃圾回收机制 在Java语言中对象所占据的内存在创建对象时分配Java中不需要自己释放对象占据的内存 JVM会自动利用垃圾回收机制回收不再使用的对象占据的内存当一个对象不能被程序再次访问时它就成为垃圾 垃圾回收机制就可能将其回收 并释放它所占据的内存 3 2 10 1什么样的对象是垃圾 不再被任何引用指向的对象将成为垃圾 请考虑下面一段程序 Humanh1 newHuman Humanh2 newHuman h2 h1 此时h2原来指向的对象成为垃圾 3 2 10 2什么样的对象是垃圾 几个对象相互引用 但只这几个对象都不能从其他的引用访问到 例如 classRubbish Rubbishr Rubbishr1 newRubbish r2 newRubbish r1 r r2 r2 r r1 r1 r2 null 此时r1和r2都成为垃圾 r1 r r2 r 3 2 10 3垃圾回收机制的工作原理 通常JVM采用mark sweep compress方法工作从一个根对象出发搜索所有由根对象开始能够访问到的对象 在能够搜索到的对象上做一个标记 mark 在内存不足时 将所有未做标记的对象释放 回收它们的内存 sweep 移动将保留下来的对象所占用的内存 使占用的内存相连 compress 3 2 10 4垃圾回收机制的特点 垃圾回收时系统自动进行的 通常不需要程序员干预垃圾回收可能在任何时间进行 进行垃圾回收的时机由JVM决定 程序员不能加以干涉不同版本的JVM有着不同的垃圾回收方式 不能对垃圾回收方式加以任何假定 3 2 10 5finalize方法 每个类中都有一个finalize方法 它将在JVM进行垃圾回收之前被调用protectedvoidfinalize 虽然可以直接由程序调用finalize方法 但是通常不要这样做JVM调用finalize方法的时机是不确定的 3 2 10 6System gc的作用 垃圾回收机制执行的偶然性有时会给程序带来麻烦System gc 方法可以强制启动垃圾回收器 及时进行垃圾清理 3 2 11数组 数组初步知识数组的声明数组的创建数组的初始化多维数组数组定义与创建举例 3 2 11 1数组初步知识 访问数组的语法 使用 数组即可以容纳基本类型也可以容纳引用类型Java中的数组是对象 数组类型属于引用类型容纳不同类型成员的数组也属于不同的类型Java数组类的成员变量 lengthJava中的数组使用固定的基数0 3 2 11 2数组的声明 Java中声明数组有两种写法 char s Human h chars Humanh 数组的声明只是声明了对象的引用 在使用之前需要创建数组对象 3 2 11 3数组的创建 使用关键字new创建数组对象 在创建对象时需要指明数组的大小 例如 char s newchar 16 Human h h newHuman 32 数组的下标范围是0 size 1 比如h的下标范围是0 31 3 2 11 4数组 栈内存 堆内存 x null int x newint 100 3 2 11 5数组的初始化 数组的显式初始化 数组可以在定义的同时被初始化为指定值 显示初始化的语法如下 char s a b c d Point p newPoint 0 0 newPoint 50 0 newPoint 50 0 初始化时不必指出数组的大小 数组的大小将根据所给对象的数量决定 3 2 11 6数组的初始化 数组的自动初始化 如果数组在创建之后不进行显式初始化 则数组中的每个成员都会被初始化为0值 各种类型的0值 整数类型 0浮点类型 0 0字符类型 u0000 逻辑类型 false引用类型 null 3 2 11 7多维数组 Java中没有真正意义上的多维数组 而是通过数组的数组来实现的多维数组的声明方式如下 以二维为例 int a 多维数组可以用以下方式进行创建 int a newint 10 8 3 2 11 8多维数组 多维数组可以看作容纳数组对象的数组intxx xx newintxx 3 intxx 0 int xx 1 int xx 2 3 2 11 9多维数组 多维数组不一定是矩阵形式xx 0 newint 3 xx 1 newint 2 xx 2 newint 1 xx 1 1 xx 0 0 xx 0 1 xx 0 2 xx 1 0 xx 2 0 xx 1 1 3 2 11 10数组定义与创建举例 正确的数组定义与创建 int a newint 8 a 0 newint 3 a 4 newint 5 int a newint 6 4 错误的数组定义与创建 int a newint int b newint 4 int 3 c newint 3 int d newint 1 2 3 int e newint 3 1 2 3 int f 1 2 3 4 5 6 3 2 12静态变量与静态方法 在声明类的变量或方法时使用static关键字可以将变量和方法声明为类的静态变量或静态方法类中的静态变量属于类本身 所有这个类的对象共享同样的静态变量静态变量和方法通常用于表示类自身的某些特性或操作 3 2 12 1静态变量与静态方法 classHuman intage booleansex Stringname staticlongpopulation 静态变量staticvoidprintPopulation 静态方法 3 2 12 2访问类的静态成员 对于类中的静态变量和静态方法 即可通过引用访问也可以通过类名本身访问Humanman newHuman man population 100 System out println Human population 100注意 不论通过引用还是通过类名来访问 访问到的静态变量都是同一个 利用这个特性 有特殊用途 classA privatestaticintcount 0 publicA count count 1 练习 创建多个A类的实例 输出A count的值 3 2 12 3访问类的静态成员 不能在类的静态方法中直接访问类中的变量或方法 除非被访问的成员也是静态的classHuman staticlongpopulation intage Stringname staticvoidprint System out println population System out println age 错误 不能访问 3 2 12 4理解main方法的语法 publicstaticvoidmain String args publicclassTestMain publicstaticvoidmain String args for inti 0 i args length i System out println args i 3 2 13内部类 内部类 InnerClass 是定义在其他类中或方法中的类 包含内部类的类通常称作EnclosingClass内部类的功能通常与包含它的类的功能有紧密的关联内部类的存取控制方式与同他在同一位置上的成员是相同的 3 2 13 1内部类 Java语言的内部类有以下几种类型 静态内部类 Staticinnerclass 成员内部类 Memberinnerclass 本地内部类 Localinnerclass 匿名内部类 Anonymousinnerclass 3 2 13 2静态内部类 定义静态内部类的方法类似于声明类的一个静态成员 publicclassEnclosing privatestaticintstaticMember 0 publicstaticclassStaticInner publicvoidinnerMethod System out println staticMember 3 2 13 3静态内部类 声明静态内部类的引用 Enclosing StaticInnerinnerRef 创建静态内部类的对象 innerRef newEnclos