面向对象（基础篇）

ygcDiary / 2023-09-02 / 原文

面向对象（基础篇）

1. 概述

1.1 什么是面向对象

面向对象关注的是类：在计算机程序设计的过程中，参照现实的事物，将事物的属性特征、行为特征抽象出来，用类来表示。
代码结构：以类为组织单位，每种事物都具备自己的属性和行为/功能
是一种设计者思维，适合解决复杂问题，代码扩展性强，可维护性高。

1.2 面向对象内容的三条主线

JAVA类及；类的成员：（重点）属性、方法、（熟悉）构造器、代码块，内部类。
面向对象的三大特征：封装，继承，多态，（抽象）。
其他关键字的使用：this、super、package、import、static、final、interface、abstract...等

1.3 面向对象完成具体功能的操作流程（重要）

创建类，设计类的内部成员（属性，方法）
创建类的对象例如Phone phone = new Phone();（类的实例化）
通过对象，调用类中定义的方法和属性实现具体的功能

2. 基本元素（类，对象）

2.1 类

类：具有相同特征的事物的抽象描述，是抽象的、概念上的定义。

设计类，其实就是设计类的成员

类的实例化
- 等价描述：类的实例化<=>创建类的对象<=>创建类的实例
- 格式：类的类型对象名 = 通过new创建对象的实体
- ```
//创建一个对象
Phone phone = new Phone();
```

2.2 类的内部成员

成员之一：属性（成员变量，filed）
成员至二：（成员方法）方法，（函数、method）

2.3 类的成员之一：属性（成员变量，filed）

变量的分类：

角度一：按照数据类型，基本数据类型：8种。引用数据类型：（数组，类，枚举，注解，记录）
角度二：按照定义的位置分类，成员变量（属性），局部变量（方法内，构造器内，代码块内）

属性的几个称谓：成员变量，filed,
区分成员变量 vs 局部变量

3.1 相同点：

都是变量，符合变量的定义规范
必须先定义后使用
有各自的作用域，出了作用域就失效

3.2 不同点：

① 类中声明的位置的不同：

成员变量声明在类里
局部变量声明在方法里

② 在内存中分配的位置不同：

成员变量存放在堆中
局部变量存储在栈中

③ 生命周期：

成员变量：随着对象的创建而创建
局部变量：随着方法的栈帧进入栈中被激活，随着方法的栈帧出栈消亡

④ 作用域：

成员变量：作用在整个类中
局部变量：只作用在定义局部变量的方法或构造器，代码块中

⑤ 是否可以有权限修饰符进行修饰：

public，protect，缺省，private
只有成员变量可以被权限修饰符修饰

⑥ 是否有默认值：

成员变量：具有初始值，与数组的初始值相同
局部变量：没有初始值，定义时必须赋给初始值，才能使用，否则会报错
注意：对于方法的形参而言，在调用方法时，给此形参赋值即可。

public void sleep(int hour) {
    System.out.println("人每天至少睡眠" + hour + "小时");
}
//在调用方法时给huor赋值，不赋值无法调用方法
p1.sleep(8);

2.3.1 任何一个数据类型都可以是成员变量的类型。

举例

2.4 类的成员之二：方法（method）

方法是类或对象行为的抽象，用来完成具体的功能
将功能封装在方法里面，可以实现代码的重用，减少代码的冗余，简化代码
JAVA中方法不能单独存在，必须声明在类中
方法在使用完成之后就出栈。

方法的声明

权限修饰符 [其他修饰符] 返回值类型 方法名(形参列表){
//方法体
}
//[其他修饰符]不是必须要写的

1.1 权限修饰符

public ，private，protect，缺省

1.2 返回值类型：描述调用完此方法，是否需要返回一个结果
无返回值：void
有返回值：可以是基本数据类型，也可以是引用数据类型。
- 在有返回值的类型中需要配合return+返回值类型的数据或常量
- 【经验：】根据方法实现的功能，来判断是否需要返回值

1.3 形参列表：是局部变量

格式：(形参类型1 形参1,形参类型2 形参2,......)
有形参：根据方法调用时不确定因素的个数，确定形参的个数
无形参：不可以省略()

return返回值

作用1：结束一个方法
作用2：结束方法的同时返回数据给方法的调用者
return后不能有执行语句

2.4.1 注意事项

JAVA中的方法，不调用不执行，调用一次，执行一次，在main开始之前，先在方法区加载类
方法的定义不分先后顺序。在方法中可以调用其他的方法，不分前后。
方法中可以调用方法或属性
方法内不能定义方法，方法与方法是平级关系

举例：

2.4.2 方法的使用

System.out.println(employee1.show());无返回值报错，有返回值不报错

2.4.3 方法的内存结构

2.4.4 方法的使用（练习）

2.4.4.1数组工具类

数组工具类测试

2.4.5 方法的重载

在类中不允许定义相同的方法

定义：在同一个类中，允许存在多个重名，但参数列表不同的方法
两同一不同：
- 两同：同一个类中。方法名相同
- 不同：参数列表不同
方法的重载与权限修饰符，形参名，返回值类型都没有关系
举例
- 经典面试题

2.4.6 可变形参个数的方法

在定义方法时，形参类型确定，但是参数的个数不确定
格式：(参数类型...参数名)
可以构成重载（除了数组类型之外）
可以类比成数组
可变个数的形参必须放在参数列表的最后(int a,int...num)
可变个数的形参在同一个方法的参数列表，最多只能出现一次

举例：

练习

2.4.7 递归方法

定义一个方法，方法自己调用自己
分类：直接递归，间接递归
说明：

递归方法是一种隐式的循环
如果这种循环不能停止，则会报错（栈内存溢出）

递归调用会占用大量的系统堆栈，内存耗用多，在递归调用层次多时速度要比循环慢的多，所以在使用递归时要慎重。

在要求高性能的情况下尽量避免使用递归，递归调用既花时间又耗内存。考虑使用循环迭代

2.4.7.1 练习

2.6 值传递机制

2.6.1 基本数据类型和引用数据类型的值传递机制

2.6.2 方法的值传递机制

实例引入

2.6.2.1 总结（不管是基本数据类型，引用数据类型，还是方法，都是值传递的机制）

对于方法内声明的变量，出现赋值操作，分为两种情况

如果是基本数据类型的变量：直接赋数据
如果是引用数据类型的变量：赋值操作，赋值的是地址值

2.6.4 练习

2. 7对象

对象：实际存在的该类事物，每个个体，是具体的，因此也称为实例(insrance)。

2.7.1 对象在内存中分配涉及到的内存结构

栈：方法内定义的变量，存储在栈中。
堆：new出来的结构（比如：数组的实体，对象的实体）。包括对象的属性
方法区：存放类的字节码文件，（类的模板）

2..2 对象的内存解析

2..2.1 创建类的一个对象

2..2.2 多个类的多个对象

2..3 注意事项

Person p1 = new Person();
Person p2 = new Person();
//创建两个对象

创建类的多个对象时，每个对象在堆空间中有一个对象的实体，每个对象的实体保存着一份属性
如果修改对象的某个属性时不会影响其他对象的属性

【相互独立】

Person p1 = new Person();
Person p3 = p1;//赋值操作
//创建一个对象

此时相当于将p1的地址值赋值给p3，在堆空间没有开辟新的空间存储新的对象属性，而是p1，p3公用一个对象的属性
此时通过p3修改对象的属性，p1相对应的属性也会被修改。

2..4 对象数组（与二维数组类似）

什么是对象数组：

数组中的数据可以是基本数据类型，也可以是引用数据类型，因此，数组中的元素全部为对象，称为对象数组

举例：

String[]，Person[].....

案例

内存解析

关键字

import：同名类导入，需要使用全类名的方式区分。

Date date = new Date();
java.sql.Date sqlDate = new java.sql.Date(123456);

3. 面向过程

3.1 什么是面向过程

以函数组织单位
是一种执行者思维，适用于解决简单的问题。扩展能力差，不便于后期的维护。

4. 封装性

4.1 为什么需要封装性

高内聚，低耦合的体现：

高内聚：类的内部数据和操作细节由自己完成，不允许外界干涉
低耦合：仅仅暴露少量方法给外部使用。尽量方便外界调用。

高内聚、低耦合是软件工程中的概念，也是UNIX 操作系统设计的经典原则。

内聚，指一个模块内各个元素彼此结合的紧密程度；耦合指一个软件结构内不同模块之间互连程度的度量。内聚意味着重用和独立，耦合意味着多米诺效应牵一发动全身。

通俗的说：把该隐藏的隐藏，该暴露的暴露

4.2 如何实现数据封装

通过权限修饰符：

Java 提供了四个权限修饰符public，protected，缺省，private
使用四种权限修饰符修饰类的内部成员，当这些成员被调用时体现可见性的大小

实际案例

说明：

在正常的条件下legs是不能小于0的，为了避免外部类赋值错误，我们可以将legs属性私有化，使外部类无法调用该属性，在内部类中可以提供一个暴露的方法，给外部类实现赋值操作
同时内部类也提供了一个暴露的方法，可以让外部类得到该属性的值
这就是数据的封装。

4.3 权限修饰符的范围

public > protected > 缺省 > private

修饰符	本类内部	本包内	其他包的子类	其他包非子类
private	√	×	×	×
缺省	√	×	×	×
protected	√	√	√	×
public	√	√	√	√

4.4 四种权限的使用

4.1 权限修饰符的使用规则：

类：只能用public 和缺省修饰
类的内部成员：可以用4种权限修饰符修饰

4.2 使用频率

开发中4种权限修饰使用频率

比较高：public，private
不常用：缺省，protected

4.3 封装性的体现

私有化（private）属性，通提供公共的（public）get()，set()方法，对这个属性进行修改和获取
将类种不需要对外暴露的方法私有化
单例模式构造器私有化，避免在类的外部创建实例

4.4.1 练习

4.4.1.1 练习1，封装员工属性，并在键盘输入信息

5. 构造器（constructor）

凡是一个类，他都有自己的构造器

5.1 构造器概述

new对象，并在new对象的时候为实例变量赋值。

举例：Person p = new Person(“Peter”,15);

构造器的作用：

搭配关键字new 创建类的对象
在创建对象的同时，可以给相关的属性赋值

构造器的使用说明：

构造器的格式

[修饰符] class 类名{
    [修饰符] 构造器名(){
    	// 实例初始化代码
    }
    [修饰符] 构造器名(参数列表){
        // 实例初始化代码
    }
}

构造器名必须与它所在的类名必须相同。
它没有返回值，所以不需要返回值类型，也不需要void。
构造器的修饰符只能是权限修饰符public，private，缺省，protected，不能是其他的
创建类之后，在没有显示提供任何构造器的情况下，系统在编译时会自动提供一个空参的构造器
默认的空参构造器的权限与该类的权限相同
显示的创建了构造器，系统将不再提供默认的构造器
构造器可以发生重载
快捷键：在构建类的对象时，显示构造器的参数ctrl+p

5.2 举例

5.3 综合练习

银行类

用户类

用户测试类

6. 类中的属性赋值的过程

类的属性有哪些赋值方式：
- ① 默认赋值
- ② 显示赋值
- ③ 构造器赋值
- ④ 对象.方法赋值
- ⑤ 对象.属性赋值

顺序是：① - ② - ③ - ④/⑤

其中 ① - ② - ③只能执行一次
④/⑤可以多次调用执行

7. JavaBean

JavaBean就是一个公共的类，里面含有一个无参构造器，和Get，Set方法。方便后期动态的创建对象

所谓JavaBean，是指符合如下标准的Java类：
- 类是公共的
- 有一个无参的公共的构造器
- 有属性，且有对应的get、set方法
JavaBean举例

8. UML类图

在软件开发中，使用UML类图可以更加直观地描述类内部结构（类的属性和操作）以及类之间的关系（如关联、依赖、聚合等）。
- +表示 public 类型， - 表示 private 类型，#表示protected类型
- 方法的写法:
  方法的类型(+、-) 方法名(参数名：参数类型)：返回值类型
- 斜体表示抽象方法或类。