Java面向对象编程

2021/8/3 22:05:57

本文主要是介绍Java面向对象编程,对大家解决编程问题具有一定的参考价值,需要的程序猿们随着小编来一起学习吧!

面向对象编程

1. 初始面向对象

1.1 面向过程&面向对象

  • 面向过程的思想
    • 步骤清晰简单
    • 适合处理一些较为简单的问题
  • 面向对象思想
    • 物以类聚,分类的思维模式
    • 适合处理复杂的问题,需要多人协作的问题
    • 属性+方法=类
    • 人(对象)上厕所(方法)
  • 对于描述复杂的事物,为了从宏观上把握、从整体上合理分析,我们需要使用面向对象的思路来分析整个系统。但是具体到微观操作,仍然需要面向过程的思路去处理

1.2 什么是面向对象

  • 面向对象编程(Object-Oriented Programming,OOP)

  • 本质:以类的方式组织代码,以对象的组织(封装)数据

  • 抽象:把数据的有效共同点提出出来

  • 三大特性:

    • 封装:把数据包装起来
    • 继承:子继承父
    • 多态:存在优劣不同的各种方法
  • 从认识论考虑,先有对象后有类。对象,是具体事物;类,是抽象的,是对对象的抽象

  • 从代码运行角度考虑是先有类后有对象。类是对象的模板

2. 方法回顾和加深

  • 方法的定义

    • 修饰符
    • 返回类型
    • break和 return 的区别
      • break跳出switch,结束循环
      • return代表方法的结束,return后面就不能有语句了;return后的值与返回值类型要相同
    • 方法名:主要规范,简明知意
    • 参数列别:(参数类型,参数名)...
    • 异常抛出:疑问,后面讲解
  • 方法调用:递归

    • 静态方法

    • 非静态方法

      • 静态方法(加static)可以通过《类名.方法名》来直接调用方法,而非静态方法不能
      • 非静态方法需要实例化这个类new,方式:对象类型 对象名 = 对象值
      • 一个方法里调用另一个方法,需要同时为静态或者非静态
    • 形参和实参

    • 值传递和引用传递

    • this关键字

3. 对象的创建分析

3.1 类与对象的关系

  • 类是一种抽象的数据类型,它是对某一类事物整体描述/定义,但是并不能代表某一个具体的事物
    • 如Person类、Pet类、Car类等
  • 对象是抽象概念的具体实例
    • 张三就是人的一个具体实例

3.2 创建与初始化对象

  • 使用new关键字创建对象

    • 使用new关键字创建的时候,除了分配内存空间外,还会给创建好的对象进行默认的初始化以及对类中构造器的调用
  • 构造器

    • 构造器也称为构造方法,是在进行创建对象的时候必须要调用的。并且构造器有以下俩个特点:
      • 必须和类的名字相同
      • 必须没有返回值类型,void也不行
    public class Person {
        //一个类即使什么都不写,它也会存在一个构造方法(默认)
    
        //显示的定义构造器
    
        String name;
        int age;
    
        //构造器作用:实例化初始值
        //1.使用new关键字必须要有构造器
        //2.构造器一般用于初始化值
        public Person(){
            
        }
    
        //有参构造:一旦定义了有参构造,无参构造就必须显式定义
        public Person(String name){
            this.name = name;
        }
        
        //alt+insert: 生成构造器
    
    
        public Person(int age) {
            this.age = age;
        }
    }
    
    /*
        public static void main(String[] args) {
            
            //new 实例化
            Person person = new Person();
        }
        
        构造器:
            1.和类名相同
            2,没有返回值
        作用:
            1.new 本质是在调用构造器
            2.初始化对象的值
        注意点:
            1. 定义了有参构造后,如果想使用无参构造,必须显式定义无参构造
        
        快捷键:
            alt+insert
     */
    

3.3 小结

  • 类与对象:

    类是一个模板;对象是一个具体的实例

  • 方法

    定义,调用!

  • 对应的引用

    引用类型:基本类型(8)

    对象是通过引用来操作的:堆 ----> 栈

  • 属性:字段Field 成员变量

    ​ 默认初始化:

    ​ 数字:0 0.0

    ​ char:u0000

    ​ boolean:false

    ​ 引用:null

    ​ 修饰符 属性 属性名=属性值

  • 对象的创建和使用

    • 必须使用new关键字创造对象,构造器 Person rokin = new Person();
    • 对象的属性 rokin.name
    • 对象的方法 rokin.sleep()
    • 静态的属性 属性
    • 动态的行为 方法

4. 面向对象三大特性

4.1 封装

  • 该露的露,该藏的藏
    • 追求“高内聚,低耦合”。“高内聚”是类的内部数据操作细节自己完成,不允许外部干涉;“低耦合”:仅暴露少量方法给外部使用
  • 封装(数据的隐藏)
  • 记住:属性私有,get/set,set中可能进行安全性判断
  • 封装的意义
    • 提高程序的安全性,保护数据
    • 隐藏代码的实现细节
    • 统一接口
    • 系统可维护性增加了

4.2 继承

  • 继承的本质是对某一批类的抽象,从而对世界更好的建模

  • extends 的意思是“拓展”。子类是父类的拓展

  • Java中类只有单继承,没有多继承!(1个儿子只能有1个爸爸,但一个爸爸可以有多个儿子)

  • 继承是类和类之间的一种关系,除此之外,类和类之间的关系还有依赖、组合、聚合等。

  • 继承关系的两个类,一个为子类(派生类),一个为父类。子类继承父类,使用关键字extends来表示

  • 子类和父类之间,从意义上讲具有“is a” 的关系

  • 快捷键:Ctrl+H,用于查看类的继承关系

  • object类

//在Java中,所有的类,都默认直接或间接继承Object
//子类继承了父类,就会拥有父类的全部public方法和属性,但不拥有private
  • super类(- this)

    • 子类通过super访问父类的protected属性,private无法访问

    • 调用方法如果没有this或者super则采用就近原则

    • 子类默认调用了父类的无参构造

    • 调用父类的构造器必须要在子类构造器的第一行
      
      Super注意点:
          1. super调用父类的构造方法,必须在构造方法的第一个
          2. super 必须只能出现在子类的方法或者构造方法中!
          3. super 和 this 不能同时调用构造方法
          
      Vs this:
          代表对象不同:
              this:本身调用者这个对象
              super:代表父类对象的应用
          前提:
              this:没有继承也可以使用
              super:只能在继承条件才可以使用
          构造方法:
              this();本类构造
              super();父类构造
      
  • 方法重写

    • 重写都是方法的重写,和属性没有关系
    //静态的方法和非静态的方法区别很大
                // 静态方法:调用的方法只和左边,定义的数据类型有关
                // 非静态方法:重写
            //原因:
            /*
            静态方法是类的方法,而非静态方法是对象的方法
            有static时,b调用了B类的方法,因为b是B类定义的
            无static时,b调用的是对象的方法,而b是用A类new产生的
            即b是A new出来的对象,因此调用了A的方法
             */
            //注意:
            /*
            只有public才可能重写
             */
            //总结:
            /*
            重写:需要有继承关系,子类重写父类的方法!
                1. 方法名必须相同
                2. 参数列表必须相同
                3. 修饰符:范围可以扩大:  public>protected>default>private
                4. 抛出的异常:范围,可以被缩小,但不能扩大:ClassNotFoundException --> Exception(大)
                
            重写,子类的方法和父类必须要一致,方法体不同!
            
            为什么需要重写:
                1. 父类的功能,子类不一定需要,或不一定满足
                Alt+ Insert:Override 或者 Ctrl+O
                
             */
            A a = new A();
            a.test();//A
    
            //父类的引用指向了子类
            B b = new A();
            b.test();
    

4.3 多态

  • 即同一方法可以根据发送对象的不同而采取多种不同的行为方式
  • 一个对象的实际类型是确定的,但可以指向对象的引用类型有很多(父类,有关系的类)
  • 动态编译:类型:可拓展性
  • 多态存在的条件
    • 有继承关系
    • 子类重写父类方法
    • 父类引用指向子类对象
//一个对象的实际类型是确定的
        //new Student();
        //new Person();

        //可以指向的引用类型就不确定了:父类的引用指向子类的类型

        //Student 能调用的方法都是自己的或者继承父类的
        Student s1 = new Student();
        //Person 父类型,可以指向子类,但是不能调用子类独有的方法
        Person s2 = new Student();
        Object s3 = new Student();

        s2.run();//子类重写了父类的方法,执行子类的方法
        s1.run();

        //对象能执行哪些方法,主要看对象左边的类型,和右边关系不大
        //s2.eat();
        ((Student)s2).eat(); //强制转换
        s1.eat();

        /*
        多态注意事项:
        1. 多态是方法的多态,属性没有多态
        2. 父类和子类,有联系:类型转换异常!一定要有父子之间关系才能转换,异常名称:ClassCastException!
        3. 存在条件:继承关系,方法需要重写,父类的引用指向子类对象! father f1 = new Son();

        不能被重写的方法:
        1. static 方法,属于类,不属于实例
        2. final 常量
        3. private 私有方法
         */

  • instanceof (类型转换) 引用类型,判断一个对象是什么类型

    • instanceof 需要两者之间有一定的关系(父子关系),否则就会报错
            //Object > String
            //Object > Person > Teacher
            //Object > Person > Student
            Object object = new Student();
    
    //        System.out.println(X instanceof Y);// 能不能编译通过取决于X和Y之间是否存在父子关系,同一级无法通过
    
            System.out.println(object instanceof Student);//true
            System.out.println(object instanceof Person);//true
            System.out.println(object instanceof Object);//true
            System.out.println(object instanceof Teacher);//false
            System.out.println(object instanceof String);//false
            System.out.println("====================");
    
            Person person = new Student();
            System.out.println(person instanceof Student);//true
            System.out.println(person instanceof Person);//true
            System.out.println(person instanceof Object);//true
            System.out.println(person instanceof Teacher);//false
    //        System.out.println(person instanceof String);//编译报错
    
            System.out.println("====================");
            Student student = new Student();
            System.out.println(student instanceof Student);//true
            System.out.println(student instanceof Person);//true
            System.out.println(student instanceof Object);//true
    //        System.out.println(student instanceof Teacher);//编译报错
    //        System.out.println(student instanceof String);//编译报错
    
            //类型之间的转化:基本类型转化  高低64 32 16 8、父 -> 子
            // 高                低
            Person p1 = new Student();
    
            //将这个对象转化为Student类型,我们就可以使用Student类型的方法了
    //        person.go();
            ((Student)p1).go();
    
            //子类转化为父类可能会丢失一些自己的方法
            Student student = new Student();
            student.go();
            Person p2 = student;//类型转化
    
            /*
            1. 父类的引用指向子类的对象
            2. 把子类转化为父类,向上转型:
            3. 把父类转化为子类,向下转型:强制转化
            4. 方便方法的调用,减少重复的代码!简洁
    
            抽象:封装、继承、多态! 抽象类,接口
             */
    
    
  • static专项

    • 静态导入包 import static java.lang.Math.random;//静态导入包

    • final 修饰的类不能继承

    • static 属于这个类,其他人用不了,只能本类用

  • 代码初始化:

      //2:常用于赋初值
          {
              //代码块(匿名代码块)
              System.out.println("匿名代码块");
          }
      
          //1:只执行一次~
          static {
              //静态代码块
              System.out.println("静态代码块");
          }
      
          //3
          public Person() {
              System.out.println("构造方法");
          }
      
          public static void main(String[] args) {
              Person p1 = new Person();
              System.out.println("========");
              Person p2 = new Person();
          }
    

5. 抽象类和接口

5.1 抽象类

  • abstract 修饰符可以用来修饰方法也可以修饰类,如果修饰方法,那么该方法就是抽象方法,如果修饰类,那么该类就是抽象类
  • 抽象类中可以没有抽象方法,但是又抽象方法的类一定要声明为抽象类
  • 抽象类,不能使用new关键字来创建对象,它是用来让子类继承的
  • 抽象方法,只有方法的声明,没有方法的实现,它是用来让子类继承的
  • 子类继承抽象类,那么就必须要实现抽象类没有实现的抽象方法,否则该子类也要声明为抽象类
//abstract 抽象类:类,需要继承extends: 单继承~  (接口可以多继承)
public abstract class Action {

    //约束~有人帮我们实现
    //abstract, 抽象方法,只有方法的名字,没有方法的实现!(没有方法体)
    public abstract void doSomething();

    //特点
    //1. 不能new这个抽象类,只能靠子类去实现它:约束!
    //2. 抽象类可以写普通方法
    //3. 抽象方法必须在抽象类中
    //抽象的抽象:约束~
    
    //思考题? new,存在构造器吗?存在!
    public Action(){
        System.out.println("action");
    }
    //抽象存在的意义? 抽象出来,提高开发效率
    
}

5.2 接口

  • 普通类:只能具体实现

  • 抽象类:具体实现和规范(抽象方法)都有

  • 接口:只有规范!自己无法写方法专业的约束!约束和实现分离:面向接口编程

  • 接口就是规范,定义的是一组规则,体现了现实世界中“如果你是...则必须能...”的思想。如果你是汽车,则必须能跑

  • 接口的本质是契约,就像我们人间的法律一样,制定好后需要大家遵守

  • OO的精髓,是对 对象的抽象,最能体现这一点的就是接口

  • 声明类的关键字是class,声明接口的关键字是interface

  • 接口的作用:
        1. 约束
        2. 定义一些方法,让不同的人实现 ~ 10 -----> 1 10人实现1个接口
        3. 方法是public abstract
        4. 属性是public static final
        5. 接口不能被实例化~接口中没有构造方法
        6. implements 可以实现多个接口
        7. 必须要重写接口的方法
    

6. 内部类及OOP实战

6.1 内部类

  • 内部类就是在一个类的内部再定义一个类,比如,在A类中定义一个B类,那么B类相对于A类来水就称为内部类,而A类相对于B类来水就是外部类

6.1.1 成员内部类

//内部类访问外部类的一些私有属性
public class Outer{
    public class Inner{
        
    }
}

6.1.2 静态内部类

public class Outer{
    public static class Inner{
        
    }
}

6.1.3 局部内部类

  • 方法内的类
public class Outer{
    public void method(){
        class Inner{
            
        }
    }
}

6.1.4 匿名内部类

6.2 异常机制 Exception

6.2.1 什么是异常

  • 实际工作中,遇到的情况不可能是非常完美的,如用户输入不符合要求,文件不存在或格式不对等待。软件运行中,非常可能遇到上述异常问题,称为异常(Exception)
  • 异常指程序运行中出现的不期而至的各种状况,如:文件找不到,网络连接失败、非法参数等
  • 异常发生在程序运行期间,它影响力正常的程序执行流程
  • 简单分类:需要掌握三种类型的异常:
    • 检查性异常:最具代表性的检查性异常是用户错误或问题引起的异常,这是程序员无法预见的
    • 运行时异常:运行时异常是可能被程序员避免的异常。与检查性异常相反,运行时异常可以在编译时被忽略
    • 错误Error:错误不是异常,而是脱离程序员控制的问题。错误在代码中常被忽略。例如,当栈溢出了,一个错误就发生了,它们在编译中也查不到

6.2.2 异常体系结构(异常处理框架)

  • java把异常当作对象来处理,并定义了一个基类java.lang.Throwable作为所有异常的超类

  • 在Java API 中以及定义了许多异常类,这些异常类分类两大类,错误Error(不可预见)和异常Exception(可预见)

  • Error

    • Error类对象由Java虚拟机生成并抛出,大多数错误与代码编写者所执行的操作无关
    • Java虚拟机以下错误(Virtual MachineError),当JVM不再有继续执行操作所需的内存资源是,将出现OutOfMemoryError。发生这些异常时,JVM一般会选择线程终止;
    • 还有发生在虚拟机JVM试图执行应用时,如类定义错误(NoClassDefFoundError)、连接错误(LinkageError)。这些错误是不可查的,因为它们在应用程序的控制和处理能力之外,而且绝大多数是程序运行时不允许出现的情况。
  • Exception

    • 在Exception分支中有一个重要的子类RuntimeException(运行时异常)

      • ArrayIndexOutOfBoundsException(数组下标越界)

      • NullPointerException(空指针异常)

      • ArithmeticException(算数异常)

      • MissResourceException(丢失资源)

      • ClassNotFoundException(找不到类)

        等异常,这些异常是不坚持异常,程序中可以选择捕获处理,也可以不处理

    • 这些异常一般是由程序逻辑错误引起的,程序应该从逻辑角度京可能避免这类异常的发生

  • Error和Exception的区别:

    • Error通常是灾难性的致命错误,是程序无法控制和处理的,当出现这些异常时,JVM一般会选择终止线程
    • Exception通常情况下是可以被程序处理的,并且在程序中应该京可能的去处理这些异常

6.2.3 Java异常处理机制

  • 抛出异常

  • 捕获异常

  • 异常处理五个关键字

    • try、catch、finally、throw、throws
           //快捷键:Ctrl+Alt+T
            try {
                if (b==0){//主动抛出异常 throw throws
                    throw new ArithmeticException();
                }
                System.out.println(a/b);
            } catch (Exception e) {
    //            System.exit(0);//手动退出程序
                e.printStackTrace();//打印错误的栈信息
            } finally {
            }
    
    public class Test2 {
        public static void main(String[] args) {
    //        int a = 1;
    //        int b = 0;
    
            new Test2().test(1,0);
    
    //        //快捷键:Ctrl+Alt+T
    //        try {
    //            if (b==0){//主动抛出异常 throw throws
    //                throw new ArithmeticException();
    //            }
    //            System.out.println(a/b);
    //        } catch (Exception e) {
    ////            System.exit(0);//手动退出程序
    //            e.printStackTrace();//打印错误的栈信息
    //        } finally {
    //        }
        }
        //假设这个方法中处理不了这个异常,方法上抛出异常
        public void test(int a, int b) throws ArithmeticException{
            if (b==0){//主动抛出异常 throw throws
                throw new ArithmeticException();//主动抛出异常,一般在方法中使用
            }
        }
    }
    

6.2.4 处理异常

6.2.5 自定义异常

  • 使用Java内置的异常类可以描述在编程时出现的大部分异常情况。除此之外,用户还可以自定义异常。用户自定义异常类,只需继承Exception类即可
  • 在程序中使用自定义异常类,答题可分为以下几个步骤
    • 创建自定义异常类
    • 在方法中通过throw关键字抛出异常对象
    • 如果在当前抛出异常的方法中处理异常,可以使用try-catch语句捕获并处理;否则在方法的声明出通过throws关键字指明要抛出给方法调用者的异常,继续进行下一步操作
    • 在出现异常方法的i奥永哲中捕获并处理异常

6.2.6 总结

  • 处理运行异常时,采用逻辑去合理规避同时辅助 try-catch 处理

  • 在多重catch块后面,可以加一个catch(Exception) 来处理可能会被遗漏的异常

  • 对于不确定的代码,也可以加上try-catch,处理潜在异常

  • 集体如何处理异常,要根据不同的业务需求和异常类型去决定

  • 尽量添加finally语句块去释放占用的资源 IOScanner



这篇关于Java面向对象编程的文章就介绍到这儿,希望我们推荐的文章对大家有所帮助,也希望大家多多支持为之网!


扫一扫关注最新编程教程