Java编程基础-面向对象(上)

一、面向对象的概念

1、概念：面向对象是把解决的问题按照一定规则划分为多个独立的对象，然后通过调用对象的方法来解决问题。当然，一个应用程序会包含多个对象，通过多个对象的相互配合来实现应用程序的功能。这样当应用程序功能发生变动时，只需要修改个别对象就可以了，从而使代码更容易得到维护。面向对象强调的是对象，它使复杂的内容简单化了，让我们从执行者变成了指挥者。

2、特点：面向对象的特点概括起来就是继承性、封装性和多态性。

3、 封装性：封装是面向对象的核心思想，将对象的属性和行为封装起来，不需要让外界直到具体实现细节，这就是封装思想。（example:用户使用电脑，只要用手指敲击键盘就行了，不需要知道电脑内部是如何工作的。）封装隐藏了对象的属性实现的细节，仅对外提供公共访问形式。好处是将变化隔离，便于使用，提高重用性和安全性。

 封装的原则：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。

二、类的定义

1、类与对象：类是对某一类事物的抽象描述，而对象用于表示现实中该类事物的个体。也可以说类是一组相关的属性和行为的集合（成员变量和方法）。Java中最基本的单位是类。

2、类的定义内容：类是对象的抽象，它用于描述一组对象的共同特征和行为。类中可以定义成员变量和成员方法，其中成员变量用于描述对象的特征，也被称作属性，成员方法用于描述对象的行为，可简称为方法或函数。

代码示例：

public class Student {// class关键字表示类,后面紧跟类名,Student是类名,表示声明一个公有的学生类
    // 定义属性
    String name;// 成员变量name-->姓名,String是该变量的类型
    int age; // 成员变量age-->年龄,int是该变量的类型

    // 定义成员方法(函数)
    public void study() {// 定义一个学习方法
        System.out.println(name + "正在学习!");
        // 在成员方法study()中可以直接访问成员变量name
    }

}

注意：在java中，定义在类中的变量被称为成员变量，定义在方法中的变量被称为局部变量，如果在某一个方法中定义的局部变量与成员变量同名，这种情况是允许的，此时方法中通过变量名访问到的是局部变量，而并非成员变量。

三、创建与使用对象

1、创建对象：程序想要完成具体的功能，仅有类是远远不够的，还需要根据类创建实例对象。在java中可以使用new关键字来创建对象。创建对象的过程也称实例化。具体格式如下：

类型  变量名=new 类名();

如创建一个Student类的对象:Student stu=new Student();

在上面代码中，“new Student() “用于创建Student类的一个实例对象，” Student stu “则是声明了一个Student类型变量stu。中间等号用于将Student对象在内存中的地址值赋值给变量stu，这样变量stu便持有了对象的引用。

2、属性的赋值和访问：

赋值语法-->变量名.属性名=属性值;   

访问语法-->变量名.属性名  

3、方法的调用：变量名.方法名(<param>,..),如果该方法需要参数，则加入相应的参数。

4、成员变量的默认初始化值：在实例化对象时，java虚拟机会自动为成员变量进行初始化，针对不同类型的成员变量，java虚拟机会赋予不同的初始值。

byte、short和int类型的成员变量默认初始化值为0，long类型成员变量默认初始化值为0L，float和double类型成员变量的默认初始化值分别为0.0f和0.0d,char类型默认为空字符，boolean类型默认为false,引用类型默认为null.

代码示例：

public class Student {

    String name;// 成员变量name-->姓名,String是该变量的类型
    int age; // 成员变量age-->年龄,int是该变量的类型

    public void study() {// 定义一个学习方法
        int age = 21;// 同名的局部变量
        System.out.println(age + "岁的" + name + "正在学习!");

    }
}

测试：

public static void main(String[] args) {
        Student stu1 = new Student();// 创建第一个学生实例
        stu1.name = "张三";// 给第一个学生名字初始化为张三
        System.out.println(stu1.name + " " + stu1.age);// 打印第一个学生的姓名和年龄
        stu1.study();// 调用study()方法
        Student stu2 = new Student();// 创建第二个学生实例
        stu2.study();// 调用study()方法

    }

输出结果为：

张三 0
21岁的张三正在学习!
21岁的null正在学习!

简单分析：由于第一个学生对象的年龄并没有初始化，所以系统会使用默认值，int类型的默认值为0，所以输出结果为 ：张三 0

由于在study()方法中定义了同名的局部变量age，所以第一个学生对象在调用该方法是访问的是局部变量的age，而不是成员变量的age。所以输出21岁的张三正在学习！

第二个学生对象由于name属性没有赋初值，所以使用默认值null，同样调用study()方法访问的是局部变量age，所以输出结果为：21岁的null正在学习!
5、成员变量和局部变量的区别：

a)在作用域上，成员变量的作用域是整个类中都可以访问，而局部变量的作用域是定义它的方法内或语句中，执行完它就会被回收。

b)初始值，成员变量有默认初始化值，局部变量是没有默认初始化值的，必须定义、赋值，然后才能使用。

c)所在内存区域，成员变量在对象里，对象在堆内存里，成员变量也在堆里，不使用的对象会被垃圾回收机制在不确定的时候回收。而局部变量在方法运行的栈内存里，会自动释放。

d)生命周期，成员变量随着对象的创建而存在，随着对象的消失而消失。局部变量随着方法的调用而存在随着方法调用完毕而消失。

四、类的封装

1、类的封装：所谓类的封装是指在定义一个类时将类中的属性私有化，即使用private关键字来修饰，私有属性只能在它所在类中被访问，为了能让外界访问私有属性需要提供一些使用public修饰的公有方法，其中包括用于获取属性值的getXXX方法和设置属性值的setXXX方法。

注意：private仅仅是封装的一种体现，不能说封装就是私有，私有的访问权限最低，只有在本类中访问有效，比如protected也可以是实现封装。封装是一种思想，将具体实现隐藏，仅对外暴露访问方式。private修饰后的成员变量和成员方法,它们都不能在其他类中直接访问。

代码示例：

public class Student {

    private String name;// 将name属性私有化
    private int age;// 将age属性私有化

    // 下面是公有的setXXX和getXXX方法
    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 void study() {
        System.out.println("正在学习的" + name + ",今年" + age + "岁。");
    }

}

测试：

public class Test {

    public static void main(String[] args) {
        Student stu = new Student();// 创建Student对象
        stu.setName("张三");// 调用setName()方法赋值
        stu.setAge(21);// 调用setAge()方法赋值
        stu.study();// 调用study()方法
        System.out.println(stu.getName() + " " + stu.getAge());// 获取姓名和年龄

    }

}

输出结果为：

正在学习的张三,今年21岁。
张三 21

五、构造方法

1、前言：从前面所学知识可以发现，实例化一个对象后，如果要为这个对象中的属性赋值，必须通过直接访问对象的属性或调用setXXX方法的方式才可以。如果需要在实例化对象的同时就为这个对象的属性进行赋值，可以通过构造方法来实现。构造方法是类的一个特殊成员，它会在类实例化对象时被自动调用。

2、构造函数的满足条件：在一个类中定义的方法如果同时满足以下三个条件，该方法称为构造方法。

方法名与类名相同（大小写也要与类名一致），在方法名的前面没有返回值类型的声明（没有void），在方法中不能使用return语句返回一个值。

 作用：用于给对象的属性进行初始化

代码示例：

public class Student {

    private String name;// 将name属性私有化
    private int age;// 将age属性私有化

    public Student() {
        System.out.println("无参的构造函数被调用了");
    }

    public Student(String n) {
        name = n;
    }

    public void study() {
        System.out.println("正在学习的是" + name);
    }

}

测试：

public class Test {

    public static void main(String[] args) {
        Student stu1 = new Student();// 创建Student对象
        Student stu2 = new Student("张三丰");
        stu2.study();

    }

}

输出结果为：

无参的构造函数被调用了
正在学习的是张三丰

简单分析：创建第一个学生对象的同时调用了无参的构造方法Student(),执行了方法中的打印输出语句。创建第二个学生对象的同时调用了带一个int类型参数的构造方法，执行了该方法中的语句，将实际参数传递给成员变量age，所以调用study()方法时访问的是已经初始化后的成员变量name的值。

注意：

a) 当一个类中没有定义构造函数时，系统会默认给该类加入一个空参数的构造函数。如果定义了构造函数，无论是有参还是无参，系统都不会再给默认的构造函数了。

b)重载的构造方法是根据参数列表来区分是哪个构造方法。多个构造函数以重载形式存在。

c)构造函数间的调用只能用this语句。

d) 对象一建立就会调用与之对应的构造函数。

3、构造函数的重载：与普通方法一样，构造方法也可以重载，在一个类中可以定义多个构造方法，只要每个构造方法测参数类型或参数个数不同即可。在创建对象时，可以通过调用不同的构造方法来为不同属性进行赋值。如上面代码示例中所示，根据参数的不同分别调用了不同的构造函数。

4、构造函数与一般函数的区别：

a)构造函数和一般函数书写格式上有所不同，运行上也有不同。

b)构造函数是在对象一建立就运行，给对象初始化。而一般方法是对象调用才执行，是给对象添加对象具备的功能。

c)一个对象建立，构造函数只运行一次。而一般方法可以被该对象调用多次。

在实际中，一般都要写一个空参数的构造函数。

六、this关键字

1、this:每个对象都有一个指向自己的指针，就是this。this代表所在函数所属对象的应用。简单说：哪个对象在调用this所在函数，this就代表哪个对象。

this:用于区分局部变量和成员变量同名情况。

2、三种常见用法：

(1)、 通过this关键字可以明确的去访问一个类的成员变量，解决与局部变量名称冲突问题。

public class Student {

    private int age;// 将age属性私有化

    public Student() {
        super();
    }

    public Student(int age) {
        super();
        this.age = age;
    }

    public int getAge() {
        return age;
    }

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

构造方法的参数被定义为age，它是一个局部变量，它与类中的成员变量名称相同，在构造方法中使用age，访问的是局部变量，但如果使用this.age，则访问的是成员变量。

(2)、通过this关键字调用成员方法。

public class Student {
    public void study() {
        // .......
    }

    public void sleep() {
        // study();//省略this也可以
        this.study();
    }
}

在上面sleep()方法中，使用this关键字调用study()方法。this.study();和study();效果完全一样

(3)、 构造方法是在实例化对象时被java虚拟机自动调用的，在程序中不能像调用其他方法一样去调用构造方法，但可以在构造方法中使用”this([参数1,参数2,..])”的形式来调用其它的构造方法。

public class Student {
    private String name;
    public Student()
    {
        System.out.println("无参的构造函数被调用了");
    }
    public Student(String name)
    {
        this();//调用无参的构造方法
        System.out.println("有参的构造函数被调用了");
    }
}

public class Test {

    public static void main(String[] args) {
        Student stu = new Student("张三");
    }
}

输出结果为：

无参的构造函数被调用了
有参的构造函数被调用了

3、在使用this调用构造方法时，应注意以下几点：

a)    只能在构造方法中使用this调用其它的构造方法，不能在成员方法中使用。

b)   在构造方法中，使用this调用构造方法的语句必须位于第一行，且只能出现一次。

c)    不能在一个类的两个构造方法中不能使用this互相调用。

七、垃圾回收

1、垃圾回收机制：在java中，当一个对象成为垃圾后仍会占用内存空间，时间一长，就会导致内存空间不足。针对这种情况，java引入了垃圾回收机制。Java虚拟机会自动回收垃圾对象所占用的内存空间。一个对象在成为垃圾后会暂时的保留在内存中，当这样的垃圾积累到一定程度时，java虚拟机就会启动垃圾回收器将这些垃圾对象从内存中释放，从而使程序获得更多可用的内存空间。除了等待java虚拟机进行自动垃圾回收，也可以通过调用System.gc()方法来通知java虚拟机立即进行垃圾回收。当一个对象在内存中被释放时，它的finalize()方法会被自动调用，因此可以在类中定义finalize()方法来观察对象何时被释放。