Java面向对象编程

2021/8/3 22:05:57

编程Tag： 方法异常 new Java system 子类父类面向对象编程

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()
类
- 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 IO_Scanner

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