1. 类和对象
1.1 类和对象的理解
客观存在的事物皆为对象 ,所以我们也常常说万物皆对象。
- 类
- 类的理解
- 类是对现实生活中一类具有共同属性和行为的事物的抽象
- 类是对象的数据类型,类是具有相同属性和行为的一组对象的集合
- 简单理解:类就是对现实事物的一种描述
- 类的组成
- 属性:指事物的特征,例如:手机事物(品牌,价格,尺寸)
- 行为:指事物能执行的操作,例如:手机事物(打电话,发短信)
- 类的理解
- 类和对象的关系
- 类:类是对现实生活中一类具有共同属性和行为的事物的抽象
- 对象:是能够看得到摸的着的真实存在的实体
- 简单理解:类是对事物的一种描述,对象则为具体存在的事物
1.2 类的定义
类的组成是由属性和行为两部分组成
- 属性:在类中通过成员变量来体现(类中方法外的变量)
- 行为:在类中通过成员方法来体现(和前面的方法相比去掉static关键字即可)
类的定义步骤:
①定义类
②编写类的成员变量
③编写类的成员方法
2. 对象内存图
2.1 单个对象内存图
- 成员变量使用过程
- 成员方法调用过程
2.2 多个对象内存图
- 成员变量使用过程
- 成员方法调用过程
总结:
多个对象在堆内存中,都有不同的内存划分,成员变量存储在各自的内存区域中,成员方法多个对象共用的一份
3. 成员变量和局部变量
3.1 成员变量和局部变量的区别
类中位置不同:成员变量(类中方法外)局部变量(方法内部或方法声明上)
内存中位置不同:成员变量(堆内存)局部变量(栈内存)
生命周期不同:成员变量(随着对象的存在而存在,随着对象的消失而消失)局部变量(随着方法的调用而存在,醉着方法的调用完毕而消失)
初始化值不同:成员变量(有默认初始化值)局部变量(没有默认初始化值,必须先定义,赋值才能使用)
4. 封装
4.1 封装思想
封装概述
是面向对象三大特征之一(封装,继承,多态)对象代表什么,就得封装对应的数据,并提供数据对应的行为
封装代码实现
将类的某些信息隐藏在类内部,不允许外部程序直接访问,而是通过该类提供的方法来实现对隐藏信息的操作和访问
成员变量private,提供对应的getXxx()/setXxx()方法
4.2 this关键字
- this代表所在类的当前对象的引用(地址值),即代表当前对象。
- this修饰的变量用于指代成员变量,其主要作用是(区分局部变量和成员变量的重名问题)
- 方法的形参如果与成员变量同名,不带this修饰的变量指的是形参,而不是成员变量
- 方法的形参没有与成员变量同名,不带this修饰的变量指的是成员变量
4.2.1 用于普通的gettter与setter方法
this出现在实例方法中,谁调用这个方法(哪个对象调用这个方法),this就代表谁(this就代表哪个对象)。
4.2.2 用于构造方法中
this出现在构造方法中,代表构造方法正在初始化的那个对象。
5. static关键字
5.1 概述
我们已经知道面向对象中,存在类和对象的概念,我们在类中定义了一些成员变量,例如name,age,sex ,结果发现这些成员变量,每个对象都存在(因为每个对象都可以访问)。
而像name ,age , sex确实是每个学生对象都应该有的属性,应该属于每个对象。
所以Java中成员(变量和方法)等是存在所属性的,Java是通过static关键字来区分的。static关键字在Java开发非常的重要,对于理解面向对象非常关键。
关于 static
关键字的使用,它可以用来修饰的成员变量和成员方法,被static修饰的成员是属于类的是放在静态区中,没有static修饰的成员变量和方法则是属于对象的。我们上面案例中的成员变量都是没有static修饰的,所以属于每个对象。
5.2 静态变量及其访问
有static修饰成员变量,说明这个成员变量是属于类的,这个成员变量称为类变量或者静态成员变量。 直接用类名访问即可。因为类只有一个,所以静态成员变量在内存区域中也只存在一份。所有的对象都可以共享这个变量。
5.3 静态方法及其访问
有static修饰成员方法,说明这个成员方法是属于类的,这个成员方法称为类方法或者静态方法。 直接用类名访问即可。因为类只有一个,所以静态方法在内存区域中也只存在一份。所有的对象都可以共享这个方法。
与静态成员变量一样,静态方法也是直接通过类名.方法名称即可访问。
5.4 小结
1.当 static
修饰成员变量或者成员方法时,该变量称为静态变量,该方法称为静态方法。该类的每个对象都共享同一个类的静态变量和静态方法。任何对象都可以更改该静态变量的值或者访问静态方法。但是不推荐这种方式去访问。因为静态变量或者静态方法直接通过类名访问即可,完全没有必要用对象去访问。
2.无static修饰的成员变量或者成员方法,称为实例变量,实例方法,实例变量和实例方法必须创建类的对象,然后通过对象来访问。
3.static修饰的成员属于类,会存储在静态区,是随着类的加载而加载的,且只加载一次,所以只有一份,节省内存。存储于一块固定的内存区域(静态区),所以,可以直接被类名调用。它优先于对象存在,所以,可以被所有对象共享。
4.无static修饰的成员,是属于对象,对象有多少个,他们就会出现多少份。所以必须由对象调用。
6. 继承
6.1 继承的含义
继承描述的是事物之间的所属关系,这种关系是:is-a
的关系。例如,兔子属于食草动物,食草动物属于动物。可见,父类更通用,子类更具体。我们通过继承,可以使多种事物之间形成一种关系体系。
继承:就是子类继承父类的属性和行为,使得子类对象可以直接具有与父类相同的属性、相同的行为。子类可以直接访问父类中的非私有的属性和行为。
需要注意:Java是单继承的,一个类只能继承一个直接父类,跟现实世界很像,但是Java中的子类是更加强大的。
6.2 子类不能继承的内容
并不是父类的所有内容都可以给子类继承的:
子类不能继承父类的构造方法。
值得注意的是子类可以继承父类的私有成员(成员变量,方法),只是子类无法直接访问而已,可以通过getter/setter方法访问父类的private成员变量。
6.3 继承后的特点—成员变量
当类之间产生了继承关系后,其中各类中的成员变量,又产生了哪些影响呢?
6.3.1 成员变量不重名
如果子类父类中出现不重名的成员变量,这时的访问是没有影响的。
6.3.2 成员变量重名
如果子类父类中出现重名的成员变量,这时的访问是有影响的。
子父类中出现了同名的成员变量时,子类会优先访问自己对象中的成员变量。如果此时想访问父类成员变量如何解决呢?我们可以使用super关键字。
6.3.3 super访问父类成员变量
子父类中出现了同名的成员变量时,在子类中需要访问父类中非私有成员变量时,需要使用super
关键字,修饰父类成员变量,类似于之前学过的 this
。
需要注意的是:super代表的是父类对象的引用,this代表的是当前对象的引用。
6.4 继承后的特点—成员方法
当类之间产生了关系,其中各类中的成员方法,又产生了哪些影响呢?
6.4.1 成员方法不重名
如果子类父类中出现不重名的成员方法,这时的调用是没有影响的。对象调用方法时,会先在子类中查找有没有对应的方法,若子类中存在就会执行子类中的方法,若子类中不存在就会执行父类中相应的方法。代码如下:
6.4.2 成员方法重名
如果子类父类中出现重名的成员方法,则创建子类对象调用该方法的时候,子类对象会优先调用自己的方法。
6.5 方法重写
6.5.1 概念
方法重写 :子类中出现与父类一模一样的方法时(返回值类型,方法名和参数列表都相同),会出现覆盖效果,也称为重写或者复写。声明不变,重新实现。
6.5.2 注意事项
- 方法重写是发生在子父类之间的关系。
- 子类方法覆盖父类方法,必须要保证权限大于等于父类权限。
- 子类方法覆盖父类方法,返回值类型、函数名和参数列表都要一模一样。
6.6 super(…)和this(…)
6.6.1 super(…)案例图解
父类空间优先于子类对象产生
在每次创建子类对象时,先初始化父类空间,再创建其子类对象本身。目的在于子类对象中包含了其对应的父类空间,便可以包含其父类的成员,如果父类成员非private修饰,则子类可以随意使用父类成员。代码体现在子类的构造七调用时,一定先调用父类的构造方法。理解图解如下:
6.6.2 this(…)用法演示
this(…)
- 默认是去找本类中的其他构造方法,根据参数来确定具体调用哪一个构造方法。
- 为了借用其他构造方法的功能。
6.6.3 小结
子类的每个构造方法中均有默认的super(),调用父类的空参构造。手动调用父类构造会覆盖默认的super()。
super() 和 this() 都必须是在构造方法的第一行,所以不能同时出现。
super(..)和this(…)是根据参数去确定调用父类哪个构造方法的。
super(..)可以调用父类构造方法初始化继承自父类的成员变量的数据。
this(..)可以调用本类中的其他构造方法。
6.7 继承的特点
Java只支持单继承,不支持多继承。
一个类可以有多个子类。
可以多层继承。
顶层父类是Object类。所有的类默认继承Object,作为父类。
7.多态
7.1 多态的形式
多态是继封装、继承之后,面向对象的第三大特性。
多态是出现在继承或者实现关系中的。
多态体现的格式:
1 | 父类类型 变量名 = new 子类/实现类构造器; |
多态的前提:有继承关系,子类对象是可以赋值给父类类型的变量。例如Animal是一个动物类型,而Cat是一个猫类型。Cat继承了Animal,Cat对象也是Animal类型,自然可以赋值给父类类型的变量。
要注意的是:
- 当一个方法的形参是一个类,我们可以传递这个类所有的子类对象。
- 当一个方法的形参是一个接口,我们可以传递这个接口所有的实现类对象(后面会学)。
- 而且多态还可以根据传递的不同对象来调用不同类中的方法。
7.2 多态的定义和前提
多态: 是指同一行为,具有多个不同表现形式。
前提【重点】
有继承或者实现关系
方法的重写【意义体现:不重写,无意义】
父类引用指向子类对象【格式体现】
父类类型:指子类对象继承的父类类型,或者实现的父接口类型。
7.3 多态的运行特点
调用成员变量时:编译看左边,运行看左边
调用成员方法时:编译看左边,运行看右边
代码示例:
1 | Fu f = new Zi(); |
7.4 多态的弊端
我们已经知道多态编译阶段是看左边父类类型的,如果子类有些独有的功能,此时多态的写法就无法访问子类独有功能了。
7.5 引用类型转换
7.5.1 为什么要转型
多态的写法就无法访问子类独有功能了。
当使用多态方式调用方法时,首先检查父类中是否有该方法,如果没有,则编译错误。也就是说,不能调用子类拥有,而父类没有的方法。编译都错误,更别说运行了。这也是多态给我们带来的一点”小麻烦”。所以,想要调用子类特有的方法,必须做向下转型。
多态的转型分为向上转型(自动转换)与向下转型(强制转换)两种。
7.5.2 向上转型(自动转换)
- 向上转型:多态本身是子类类型向父类类型向上转换(自动转换)的过程,这个过程是默认的。
当父类引用指向一个子类对象时,便是向上转型。
使用格式:
1 | 父类类型 变量名 = new 子类类型(); |
7.5.3 向下转型(强制转换)
- 向下转型:父类类型向子类类型向下转换的过程,这个过程是强制的。
一个已经向上转型的子类对象,将父类引用转为子类引用,可以使用强制类型转换的格式,便是向下转型。
使用格式:
1 | 子类类型 变量名 = (子类类型) 父类变量名; |
7.5.4 instanceof关键字
为了避免ClassCastException(类型转换异常)的发生,Java提供了 instanceof
关键字,给引用变量做类型的校验,格式如下:
1 | 变量名 instanceof 数据类型 |
JDK14的时候提出了新特性,把判断和强转合并成了一行
1 | //新特性 |
8. 权限修饰符
8.1 权限修饰符
在Java中提供了四种访问权限,使用不同的访问权限修饰符修饰时,被修饰的内容会有不同的访问权限,我们之前已经学习过了public 和 private,接下来我们研究一下protected和默认修饰符的作用。
public:公共的,所有地方都可以访问。
protected:本类 ,本包,其他包中的子类都可以访问。
默认(没有修饰符):本类 ,本包可以访问。
注意:默认是空着不写,不是default
private:私有的,当前类可以访问。
public > protected > 默认 > private
8.2 不同权限的访问能力
public | protected | 默认 | private | |
---|---|---|---|---|
同一类中 | √ | √ | √ | √ |
同一包中的类 | √ | √ | √ | |
不同包的子类 | √ | √ | ||
不同包中的无关类 | √ |
可见,public具有最大权限。private则是最小权限。
编写代码时,如果没有特殊的考虑,建议这样使用权限:
- 成员变量使用
private
,隐藏细节。 - 构造方法使用
public
,方便创建对象。 - 成员方法使用
public
,方便调用方法。
小贴士:不加权限修饰符,就是默认权限
9. final关键字
9.1 概述
学习了继承后,我们知道,子类可以在父类的基础上改写父类内容,比如,方法重写。
如果有一个方法我不想别人去改写里面内容,该怎么办呢?
Java提供了final
关键字,表示修饰的内容不可变。
- final: 不可改变,最终的含义。可以用于修饰类、方法和变量。
- 类:被修饰的类,不能被继承。
- 方法:被修饰的方法,不能被重写。
- 变量:被修饰的变量,有且仅能被赋值一次。
9.2 使用方式
final修饰的类,不能被继承。
final修饰的方法,不能被重写。
局部变量——基本类型
基本类型的局部变量,被final修饰后,只能赋值一次,不能再更改。修饰变量-成员变量
成员变量涉及到初始化的问题,初始化方式有显示初始化和构造方法初始化,只能选择其中一个:
- 显示初始化(在定义成员变量的时候立马赋值)(常用);
1 | public class Student { |
- 构造方法初始化(在构造方法中赋值一次)(不常用,了解即可)。
1 | public class Student { |
被final修饰的常量名称,一般都有书写规范,所有字母都大写。
10.抽象类
10.1 概述
10.1.1 抽象类引入
父类中的方法,被它的子类们重写,子类各自的实现都不尽相同。那么父类的方法声明和方法主体,只有声明还有意义,而方法主体则没有存在的意义了(因为子类对象会调用自己重写的方法)。换句话说,父类可能知道子类应该有哪个功能,但是功能具体怎么实现父类是不清楚的(由子类自己决定),父类只需要提供一个没有方法体的定义即可,具体实现交给子类自己去实现。我们把没有方法体的方法称为抽象方法。Java语法规定,包含抽象方法的类就是抽象类。
- 抽象方法 : 没有方法体的方法。
- 抽象类:包含抽象方法的类。
10.2 abstract使用格式
abstract是抽象的意思,用于修饰方法方法和类,修饰的方法是抽象方法,修饰的类是抽象类。
10.2.1 抽象方法
使用abstract
关键字修饰方法,该方法就成了抽象方法,抽象方法只包含一个方法名,而没有方法体。
定义格式:
1 | 修饰符 abstract 返回值类型 方法名 (参数列表); |
10.2.2 抽象类
如果一个类包含抽象方法,那么该类必须是抽象类。注意:抽象类不一定有抽象方法,但是有抽象方法的类必须定义成抽象类。
定义格式:
1 | abstract class 类名字 { |
10.2.3 抽象类的使用
要求:继承抽象类的子类必须重写父类所有的抽象方法。否则,该子类也必须声明为抽象类。
此时的方法重写,是子类对父类抽象方法的完成实现,我们将这种方法重写的操作,也叫做实现方法。
10.3 抽象类的特征
抽象类不能创建对象,如果创建,编译无法通过而报错。只能创建其非抽象子类的对象。
理解:假设创建了抽象类的对象,调用抽象的方法,而抽象方法没有具体的方法体,没有意义。
抽象类中,可以有构造方法,是供子类创建对象时,初始化父类成员使用的。
理解:子类的构造方法中,有默认的super(),需要访问父类构造方法。
抽象类中,不一定包含抽象方法,但是有抽象方法的类必定是抽象类。
理解:未包含抽象方法的抽象类,目的就是不想让调用者创建该类对象,通常用于某些特殊的类结构设计。
抽象类的子类,必须重写抽象父类中所有的抽象方法,否则子类也必须定义成抽象类,编译无法通过而报错。
理解:假设不重写所有抽象方法,则类中可能包含抽象方法。那么创建对象后,调用抽象的方法,没有意义。
抽象类存在的意义是为了被子类继承。
理解:抽象类中已经实现的是模板中确定的成员,抽象类不确定如何实现的定义成抽象方法,交给具体的子类去实现。
11.接口
11.1 概述
我们已经学完了抽象类,抽象类中可以用抽象方法,也可以有普通方法,构造方法,成员变量等。那么什么是接口呢?接口是更加彻底的抽象,JDK7之前,包括JDK7,接口中全部是抽象方法。接口同样是不能创建对象的。
11.2 定义格式
1 | //接口的定义格式: |
11.3 接口成分的特点
在JDK7,包括JDK7之前,接口中的只有包含:抽象方法和常量
11.3.1.抽象方法
注意:接口中的抽象方法默认会自动加上public abstract修饰程序员无需自己手写!!
按照规范:以后接口中的抽象方法建议不要写上public abstract。因为没有必要,默认会加上。
11.3.2 常量
在接口中定义的成员变量默认会加上: public static final修饰。也就是说在接口中定义的成员变量实际上是一个常量。这里是使用public static final修饰后,变量值就不可被修改,并且是静态化的变量可以直接用接口名访问,所以也叫常量。常量必须要给初始值。常量命名规范建议字母全部大写,多个单词用下划线连接。
11.4 基本的实现
11.4.1 实现接口的概述
类与接口的关系为实现关系,即类实现接口,该类可以称为接口的实现类,也可以称为接口的子类。实现的动作类似继承,格式相仿,只是关键字不同,实现使用 implements
关键字。
11.4.2 类实现接口的要求和意义
- 必须重写实现的全部接口中所有抽象方法。
- 如果一个类实现了接口,但是没有重写完全部接口的全部抽象方法,这个类也必须定义成抽象类。
- 意义:接口体现的是一种规范,接口对实现类是一种强制性的约束,要么全部完成接口申明的功能,要么自己也定义成抽象类。这正是一种强制性的规范。
- 类与接口之间的关系是多实现的,一个类可以同时实现多个接口。
11.5 扩展:接口的细节
关于接口的使用,以下为语法上要注意的细节,虽然条目较多,但若理解了抽象的本质,无需死记硬背。
- 当两个接口中存在相同抽象方法的时候,该怎么办?
只要重写一次即可。此时重写的方法,既表示重写1接口的,也表示重写2接口的。
- 实现类能不能继承A类的时候,同时实现其他接口呢?
继承的父类,就好比是亲爸爸一样
实现的接口,就好比是干爹一样
可以继承一个类的同时,再实现多个接口,只不过,要把接口里面所有的抽象方法,全部实现。
- 实现类能不能继承一个抽象类的时候,同时实现其他接口呢?
实现类可以继承一个抽象类的同时,再实现其他多个接口,只不过要把里面所有的抽象方法全部重写。
- 实现类Zi,实现了一个接口,还继承了一个Fu类。假设在接口中有一个方法,父类中也有一个相同的方法。子类如何操作呢?
处理办法一:如果父类中的方法体,能满足当前业务的需求,在子类中可以不用重写。
处理办法二:如果父类中的方法体,不能满足当前业务的需求,需要在子类中重写。
- 如果一个接口中,有10个抽象方法,但是我在实现类中,只需要用其中一个,该怎么办?
可以在接口跟实现类中间,新建一个中间类(适配器类)
让这个适配器类去实现接口,对接口里面的所有的方法做空重写。
让子类继承这个适配器类,想要用到哪个方法,就重写哪个方法。
因为中间类没有什么实际的意义,所以一般会把中间类定义为抽象的,不让外界创建对象
12. 内部类
12.1 概述
12.1.1 什么是内部类
将一个类A定义在另一个类B里面,里面的那个类A就称为内部类,B则称为外部类。可以把内部类理解成寄生,外部类理解成宿主。
12.1.2 内部类的分类
按定义的位置来分
- 成员内部内,类定义在了成员位置 (类中方法外称为成员位置,无static修饰的内部类)
- 静态内部类,类定义在了成员位置 (类中方法外称为成员位置,有static修饰的内部类)
- 局部内部类,类定义在方法内
- 匿名内部类,没有名字的内部类,可以在方法中,也可以在类中方法外。
12.2 成员内部类
成员内部类特点:
- 无static修饰的内部类,属于外部类对象的。
- 宿主:外部类对象。
内部类的使用格式:
1 | 外部类.内部类。 // 访问内部类的类型都是用 外部类.内部类 |
获取成员内部类对象的两种方式:
方式一:外部直接创建成员内部类的对象
1 | 外部类.内部类 变量 = new 外部类().new 内部类(); |
方式二:在外部类中定义一个方法提供内部类的对象
12.3 成员内部类的细节
编写成员内部类的注意点:
- 成员内部类可以被一些修饰符所修饰,比如: private,默认,protected,public,static等
- 在成员内部类里面,JDK16之前不能定义静态变量,JDK16开始才可以定义静态变量。
- 创建内部类对象时,对象中有一个隐含的Outer.this记录外部类对象的地址值。
详解:
内部类被private修饰,外界无法直接获取内部类的对象,只能通过上面的方式二获取内部类的对象
被其他权限修饰符修饰的内部类一般用方式一直接获取内部类的对象
内部类被static修饰是成员内部类中的特殊情况,叫做静态内部类下面单独学习。
内部类如果想要访问外部类的成员变量,外部类的变量必须用final修饰,JDK8以前必须手动写final,JDK8之后不需要手动写,JDK默认加上。
12.4 成员内部类内存图
12.5 静态内部类
静态内部类特点:
- 静态内部类是一种特殊的成员内部类。
- 有static修饰,属于外部类本身的。
- 总结:静态内部类与其他类的用法完全一样。只是访问的时候需要加上外部类.内部类。
- 拓展1:静态内部类可以直接访问外部类的静态成员。
- 拓展2:静态内部类不可以直接访问外部类的非静态成员,如果要访问需要创建外部类的对象。
- 拓展3:静态内部类中没有Outer.this。
内部类的使用格式:
1 | 外部类.内部类。 |
静态内部类对象的创建格式:
1 | 外部类.内部类 变量 = new 外部类.内部类构造器; |
调用方法的格式:
- 调用非静态方法的格式:先创建对象,用对象调用
- 调用静态方法的格式:外部类名.内部类名.方法名();
12.6 局部内部类
- 局部内部类 :定义在方法中的类。
12.7 匿名内部类【重点】
12.7.1 概述
匿名内部类 :是内部类的简化写法。他是一个隐含了名字的内部类。开发中,最常用到的内部类就是匿名内部类了。
12.7.2 格式
1 | new 类名或者接口名() { |
包含了:
继承或者实现关系
方法重写
创建对象
所以从语法上来讲,这个整体其实是匿名内部类对象
我们的目的,最终只是为了调用方法,那么能不能简化一下,把以上四步合成一步呢?匿名内部类就是做这样的快捷方式。
12.7.3 匿名内部类前提和格式
匿名内部类必须继承一个父类或者实现一个父接口。
匿名内部类格式
1 | new 父类名或者接口名(){ |
12.7.4 匿名内部类的特点
- 定义一个没有名字的内部类
- 这个类实现了父类,或者父类接口
- 匿名内部类会创建这个没有名字的类的对象
12.7.5 匿名内部类的使用场景
通常在方法的形式参数是接口或者抽象类时,也可以将匿名内部类作为参数传递。