1. 面向对象五大基本特征
（1）万物皆对象。你可以将对象想象成一种特殊的变量。它存储数据，但可以在你对其“发出请求”时执行本身的操作。理论上讲，你总是可以从要解决的问题身上抽象出概念性的组件，然后在程序中将其表示为一个对象。
（2）程序是一组对象，通过消息传递来告知彼此该做什么。要请求调用一个对象的方法，你需要向该对象发送消息。
（3）每个对象都有自己的存储空间，可容纳其他对象。或者说，通过封装现有对象，可制作出新型对象。所以，尽管对象的概念非常简单，但在程序中却可达到任意高的复杂程度。
（4）每个对象都有一种类型。根据语法，每个对象都是某个“类”的一个“实例”。其中，“类”（Class）是“类型”（Type）的同义词。一个类最重要的特征就是“能将什么消息发给它？”
（5）同一类所有对象都能接收相同的消息。这实际是别有含义的一种说法，大家不久便能理解。由于类型为“圆”（Circle）的一个对象也属于类型为“形状”（Shape）的一个对象，所以一个圆完全能接收发送给"形状”的消息。这意味着可让程序代码统一指挥“形状”，令其自动控制所有符合“形状”描述的对象，其中自然包括“圆”。这一特性称为对象的“可替换性”，是OOP最重要的概念之一。
对象更简洁的描述：一个对象具有自己的状态，行为和标识。这意味着对象有自己的内部数据(提供状态)、方法 (产生行为)，并彼此区分（每个对象在内存中都有唯一的地址）。
2. 接口
每个对象仅能接受特定的请求。我们向对象发出的请求是通过它的“接口”（Interface）定义的，对象的“类型”或“类”则规定了它的接口形式。“类型”与“接口”的对应关系是面向对象程序设计的基础。
3. 服务提供
软件设计的基本原则是高内聚：每个组件的内部作用明确，功能紧密相关。
每个对象都提供了一组紧密的服务。在良好的面向对象设计中，每个对象功能单一且高效。这样的程序设计可以提高我们代码的复用性，同时也方便别人阅读和理解我们的代码。只有让人知道你提供什么服务，别人才能更好地将其应用到其他模块或程序中。
4. 封装
我们可以把编程的侧重领域划分为研发和应用。应用程序员调用研发程序员构建的基础工具类来做快速开发。研发程序员开发一个工具类，该工具类仅向应用程序员公开必要的内容，并隐藏内部实现的细节。这样可以有效地避免该工具类被错误的使用和更改，从而减少程序出错的可能。彼此职责划分清晰，相互协作。当应用程序员调用研发程序员开发的工具类时，双方建立了关系。应用程序员通过使用现成的工具类组装应用程序或者构建更大的工具库。如果工具类的创建者将类的内部所有信息都公开给调用者，那么有些使用规则就不容易被遵守。因为前者无法保证后者是否会按照正确的规则来使用，甚至是改变该工具类。只有设定访问控制，才能从根本上阻止这种情况的发生。
因此，使用访问控制的原因有以下2点：
（1）让应用程序员不要触摸他们不应该触摸的部分。（请注意，这也是一个哲学决策。部分编程语言认为如果程序员有需要，则应该让他们访问细节部分。）；
（2）使类库的创建者（研发程序员）在不影响后者使用的情况下完善更新工具库。例如，我们开发了一个功能简单的工具类，后来发现可以通过优化代码来提高执行速度。假如工具类的接口和实现部分明确分开并受到保护，那我们就可以轻松地完成改造。
Java 有三个显式关键字来设置类中的访问权限：public（公开），private（私有）,protected（受保护）。这些访问修饰符决定了谁能使用它们修饰的方法、变量或类。
-
public（公开） 表示任何人都可以访问和使用该元素； -
private（私有） 除了类本身和类内部的方法，外界无法直接访问该元素。private是类和调用者之间的屏障。任何试图访问私有成员的行为都会报编译时错误； -
protected（受保护） 类似于private，区别是子类（下一节就会引入继承的概念）可以访问protected的成员，但不能访问private成员； -
default（默认） 如果你不使用前面的三者，默认就是default访问权限。default被称为包访问，因为该权限下的资源可以被同一包（库组件）中其他类的成员访问
5. 复用
一个类经创建和测试后，理应是可复用的。
代码和设计方案的复用性是面向对象程序设计的优点之一。我们可以通过重复使用某个类的对象来达到这种复用性。
同时，我们也可以将一个类的对象作为另一个类的成员变量使用。新的类可以是由任意数量和任意类型的其他对象构成。
这里涉及到“组合”和“聚合”的概念：
- 组合（Composition）经常用来表示“拥有”关系（has-a relationship）。例如，“汽车拥有引擎”。
- 聚合（Aggregation） 动态的 组合。
上图中实心菱形指向“ Car ”表示 组合 的关系；如果是 聚合 关系，可以使用空心菱形。
（注：组合和聚合都属于关联关系的一种，只是额外具有整体-部分的意义。至于是聚合还是组合，需要根据实际的业务需求来判断。可能相同超类和子类，在不同的业务场景，关联关系会发生变化。只看代码是无法区分聚合和组合的，具体是哪一种关系，只能从语义级别来区分。聚合关系中，整件不会拥有部件的生命周期，所以整件删除时，部件不会被删除。再者，多个整件可以共享同一个部件。组合关系中，整件拥有部件的生命周期，所以整件删除时，部件一定会跟着删除。而且，多个整件不可以同时共享同一个部件。这个区别可以用来区分某个关联关系到底是组合还是聚合。两个类生命周期不同步，则是聚合关系，生命周期同步就是组合关系。）
在面向对象编程中经常重点强调“继承”。在新手程序员的印象里，或许先入为主地认为“继承应当随处可见”。沿着这种思路产生的程序设计通常拙劣又复杂。相反，在创建新类时首先要考虑“组合”，因为它更简单灵活，而且设计更加清晰。等我们有一些编程经验后，一旦需要用到继承，就会明显意识到这一点。
6. 继承
通过使用 class 关键字，这些概念形成了编程语言中的基本单元。遗憾的是，这么做还是有很多麻烦：在创建了一个类之后，即使另一个新类与其具有相似的功能，你还是得重新创建一个新类。但我们若能利用现成的数据类型，对其进行“克隆”，再根据情况进行添加和修改，情况就显得理想多了。“继承”正是针对这个目标而设计的。但继承并不完全等价于克隆。在继承过程中，若原始类（正式名称叫作基础类、超类或父类）发生了变化，修改过的“克隆”类（正式名称叫作继承类或者子类）也会反映出这种变化。
继承通过基本类型和派生类型的概念来表达这种相似性。基本类型包含派生自它的类型之间共享的所有特征和行为。创建基本类型以表示思想的核心。从基类型中派生出其他类型来表示实现该核心的不同方式。
尽管继承有时意味着你要在接口中添加新方法（尤其是在以extends关键字表示继承的Java中），但并非总需如此。第二种也是更重要地区分派生类和基类的方法是改变现有基类方法的行为，这被称为覆盖(overriding)。要想覆盖一个方法，只需要在派生类中重新定义这个方法即可。
7. 多态
如果我们把派生的对象类型统一看成是它本身的基础类型（“圆”当作“形状”，“自行车”当作“车”，“鸬鹚”当作“鸟”等等），编译器（compiler）在编译时期就无法准确地知道什么“形状”被擦除，哪一种“车”在行驶，或者是哪种“鸟”在飞行。
这就是关键所在：当程序接收这种消息时，程序员并不想知道哪段代码会被执行。“绘图”的方法可以平等地应用到每种可能的“形状”上，形状会依据自身的具体类型执行恰当的代码。
如果不需要知道执行了哪部分代码，那我们就能添加一个新的不同执行方式的子类而不需要更改调用它的方法。那么编译器在不确定该执行哪部分代码时是怎么做的呢？
举个例子，下图的 BirdController 对象和通用 Bird 对象中，BirdController 不知道 Bird 的确切类型却还能一起工作。从 BirdController 的角度来看，这是很方便的，因为它不需要编写特别的代码来确定 Bird 对象的确切类型或行为。那么，在调用 move() 方法时是如何保证发生正确的行为（鹅走路、飞或游泳、企鹅走路或游泳）的呢？
通过继承，程序直到运行时才能确定代码的地址，因此发送消息给对象时，还需要其他一些方案。为了解决这个问题，面向对象语言使用后期绑定的概念。
当向对象发送信息时，被调用的代码直到运行时才确定。编译器确保方法存在，并对参数和返回值执行类型检查，但是它不知道要执行的确切代码。
为了执行后期绑定，Java 使用一个特殊的代码位来代替绝对调用。这段代码使用对象中存储的信息来计算方法主体的地址。
因此，每个对象的行为根据特定代码位的内容而不同。当你向对象发送消息时，对象知道该如何处理这条消息。
在某些语言中，必须显式地授予方法后期绑定属性的灵活性。例如，C++ 使用virtual关键字。在这些语言中，默认情况下方法不是动态绑定的。
在 Java 中，动态绑定是默认行为，不需要额外的关键字来实现多态性。
为了演示多态性，我们编写了一段代码，它忽略了类型的具体细节，只与基类对话。该代码与具体类型信息分离，因此更易于编写和理解。而且，如果通过继承添加了一个新类型（例如，一个六边形），那么代码对于新类型的 Shape 就像对现有类型一样有效。因此，该程序是可扩展的。
代码示例：
1 void doSomething(Shape shape) { 2 shape.erase(); 3 // ... 4 shape.draw(); 5 }
此方法与任何 Shape 对话，因此它与所绘制和擦除的对象的具体类型无关。如果程序的其他部分使用 doSomething() 方法：
1 Circle circle = new Circle(); 2 Triangle triangle = new Triangle(); 3 Line line = new Line(); 4 doSomething(circle); 5 doSomething(triangle); 6 doSomething(line);
可以看到无论传入的“形状”是什么，程序都正确的执行了。
这是一个非常令人惊奇的编程技巧。分析下面这行代码：
1 doSomething(circle);
当预期接收 Shape 的方法被传入了 Circle，会发生什么。由于 Circle 也是一种 Shape，所 以 doSomething(circle) 能正确地执行。也就是说，doSomething() 能接收任意发送给 Shape 的消息。这是完全安全和合乎逻辑的事情。
这种把子类当成其基类来处理的过程叫做“向上转型”（upcasting）。在面向对象的编程里，经常利用这种方法来给程序解耦。再看下面的 doSomething() 代码示例
1 shape.erase(); 2 // ... 3 shape.draw();
我们可以看到程序并未这样表达：“如果你是一个 Circle ，就这样做；如果你是一个 Square，就那样做…...”。若那样编写代码，就需检查 Shape 所有可能的类型，如圆、矩形等等。这显然是非常麻烦的，而且每次添加了一种新的 Shape 类型后，都要相应地进行修改
。在这里，我们只需说：“你是一种几何形状，我知道你能删掉 erase() 和绘制 draw() 你自己，去做吧，注意细节。”
尽管我们确实可以保证最终会为 Shape 调用 erase()、 draw()，但并不能确定特定的 Circle，Square 或者 Line 调用什么。最后，程序执行的操作却依然是正确的，这是怎么做到的呢？
发送消息给对象时，如果程序不知道接收的具体类型是什么，但最终执行是正确的，这就是对象的“多态性”（Polymorphism）。面向对象的程序设计语言是通过“动态绑定”的方式来实现对象的多态性的。
编译器和运行时系统会负责对所有细节的控制；我们只需知道要做什么，以及如何利用多态性来更好地设计程序。
8. 单继承结构
所有的类都应该默认从一个基类继承：在 Java 中，这个最终的基类的名字就是 Object。
Java 的单继承结构有很多好处。由于所有对象都具有一个公共接口，因此它们最终都属于同一个基本类型。
单继承的结构使得垃圾收集器的实现更为容易。
由于运行期的类型信息会存在于所有对象中，所以我们永远不会遇到判断不了对象类型的情况。这对于系统级操作尤其重要，例如异常处理。同时，这也让我们的编程具有更大的灵活性。
9. 集合
在一些库中，一两个集合泛型集合就能满足我们所有的需求了，而在其他（Java）中，不同类型的集合对应不同的需求：常见的有 List，常用于保存序列；Map，也称为关联数组，常用于将对象与其他对象关联）；Set，只能保存非重复的值；
其他还包括如队列（Queue）、树（Tree）、堆（Stack）等等。
从设计的角度来看，我们真正想要的是一个能够解决某个问题的集合。如果一种集合就满足所有需求，那么我们就不需要剩下的了。之所以选择集合有以下两个原因：
（1）集合可以提供不同类型的接口和外部行为。堆栈、队列的应用场景和集合、列表不同，它们中的一种提供的解决方案可能比其他灵活得多。
（2）不同的集合对某些操作有不同的效率。例如，List 的两种基本类型：ArrayList 和 LinkedList。虽然两者具有相同接口和外部行为，但是在某些操作中它们的效率差别很大。在 ArrayList 中随机查找元素是很高效的，而 LinkedList 随机查找效率低下。反之，在 LinkedList 中插入元素的效率要比在 ArrayList 中高。由于底层数据结构的不同，每种集合类型在执行相同的操作时会表现出效率上的差异。
我们可以一开始使用 LinkedList 构建程序，在优化系统性能时改用 ArrayList。通过对 List 接口的抽象，我们可以很容易地将 LinkedList 改为 ArrayList。
在 Java 5 泛型出来之前，集合中保存的是通用类型 Object。Java 单继承的结构意味着所有元素都基于 Object 类，所以在集合中可以保存任何类型的数据，易于重用。要使用这样的集合，我们先要往集合添加元素。
由于 Java 5 版本前的集合只保存 Object，当我们往集合中添加元素时，元素便向上转型成了 Object，从而丢失自己原有的类型特性。这时我们再从集合中取出该元素时，元素的类型变成了 Object。那么我们该怎么将其转回原先具体的类型呢？
这里，我们使用了强制类型转换将其转为更具体的类型，这个过程称为对象的“向下转型”。
通过“向上转型”，我们知道“圆形”也是一种“形状”，这个过程是安全的。可是我们不能从“Object”看出其就是“圆形”或“形状”，所以除非我们能确定元素的具体类型信息，否则“向下转型”就是不安全的。
也不能说这样的错误就是完全危险的，因为一旦我们转化了错误的类型，程序就会运行出错，抛出“运行时异常”（RuntimeException）。（后面的章节会提到）
无论如何，我们要寻找一种在取出集合元素时确定其具体类型的方法。另外，每次取出元素都要做额外的“向下转型”对程序和程序员都是一种开销。
以某种方式创建集合，以确认保存元素的具体类型，减少集合元素“向下转型”的开销和可能出现的错误难道不好吗？这种解决方案就是：参数化类型机制（Parameterized Type Mechanism）。
参数化类型机制可以使得编译器能够自动识别某个 class 的具体类型并正确地执行。
举个例子，对集合的参数化类型机制可以让集合仅接受“形状”这种类型的元素，并以“形状”类型取出元素。Java 5 版本支持了参数化类型机制，称之为“泛型”（Generic）。泛型是 Java 5 的主要特性之一。你可以按以下方式向 ArrayList 中添加 Shape（形状）：
1 ArrayList<Shape> shapes = new ArrayList<>();
10. 对象创建与生命周期
每个对象的生存都需要资源，尤其是内存。为了资源的重复利用，当对象不再被使用时，我们应该及时释放资源，清理内存。
Java 使用动态内存分配。每次创建对象时，使用 new 关键字构建该对象的动态实例。这又带来另一个问题：对象的生命周期。较之堆内存，在栈内存中创建对象，编译器能够确定该对象的生命周期并自动销毁它；
然而如果你在堆内存创建对象的话，编译器是不知道它的生命周期的。在 C++ 中你必须以编程方式确定何时销毁对象，否则可能导致内存泄漏。Java 的内存管理是建立在垃圾收集器上的，它能自动发现对象不再被使用并释放内存。
垃圾收集器的存在带来了极大的便利，它减少了我们之前必须要跟踪的问题和编写相关代码的数量。
Java 的垃圾收集器被设计用来解决内存释放的问题（虽然这不包括对象清理的其他方面）。垃圾收集器知道对象什么时候不再被使用并且自动释放内存。
11. 异常处理
异常处理机制将程序错误直接交给编程语言甚至是操作系统。
“异常”（Exception）是一个从出错点“抛出”（thrown）后能被特定类型的异常处理程序捕获(catch)的一个对象。它不会干扰程序的正常运行，仅当程序出错的时候才被执行。
最后，“异常机制”提供了一种可靠地从错误状况中恢复的方法，使得我们可以编写出更健壮的程序。有时你只要处理好抛出的异常情况并恢复程序的运行即可，无需退出。
完！
转载：https://github.com/LingCoder/OnJava8/blob/master/docs/book/01-What-is-an-Object.md