Java對(duì)象與類

面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)

面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)，簡(jiǎn)稱OOP，Java語(yǔ)言就是完全面向?qū)ο蟮摹?/p>

類

類（class）是創(chuàng)建對(duì)象的模板和藍(lán)圖，是一組類似對(duì)象的共同抽象定義火诸。類是一個(gè)抽象的概念，不是一個(gè)具體的東西涵叮。由類構(gòu)造 (construct) 對(duì)象的過(guò)程稱為創(chuàng)建類的實(shí)例 (instance)惭蹂。
一個(gè)類可以包含：

1. 局部變量：在方法伞插、構(gòu)造方法或者語(yǔ)句塊中定義的變量被稱為局部變量割粮。變量聲明和初始化都是在方法中，方法結(jié)束后媚污，變量就會(huì)自動(dòng)銷毀舀瓢。
2. 成員變量：成員變量是定義在類中，方法體之外的變量耗美。這種變量在創(chuàng)建對(duì)象的時(shí)候?qū)嵗┧琛３蓡T變量可以被類中方法、構(gòu)造方法和特定類的語(yǔ)句塊訪問(wèn)商架。
3. 類變量：類變量也聲明在類中堰怨，方法體之外，但必須聲明為static類型蛇摸。
4. 方法：一個(gè)類可以擁有多個(gè)方法备图，用于操作變量。

封裝：實(shí)現(xiàn)封裝的關(guān)鍵在于絕對(duì)不能讓類中的方法直接地訪問(wèn)其他類的成員變量赶袄。程序僅通過(guò)對(duì)象的方法與對(duì)象數(shù)據(jù)進(jìn)行交互揽涮。

繼承：OOP的另一個(gè)原則就是可以通過(guò)擴(kuò)展一個(gè)類來(lái)建立另外一個(gè)新的類，在 Java 中饿肺，所有的類都源自于 Object蒋困。通過(guò)擴(kuò)展一個(gè)類來(lái)建立另外一個(gè)類的過(guò)程稱為繼承(inheritance)。

對(duì)象

對(duì)象是類的實(shí)例化結(jié)果敬辣，是實(shí)實(shí)在在的存在雪标，代表現(xiàn)實(shí)世界的某一事物。對(duì)象狀態(tài)的改變必須通過(guò)調(diào)用方法實(shí)現(xiàn)溉跃。

對(duì)象的三個(gè)主要特性：

對(duì)象的行為 (behavior)：可以對(duì)對(duì)象施加哪些操作村刨，或可以對(duì)對(duì)象施加哪些方法
對(duì)象的狀態(tài) (state)：當(dāng)施加那些方法時(shí)，對(duì)象如何響應(yīng)
對(duì)象標(biāo)識(shí) (identity)：如何辨別具有相同行為與狀態(tài)的不同對(duì)象

類之間的關(guān)系

依賴：uses-a 一個(gè)類的方法操縱另一個(gè)類的對(duì)象喊积，我們就說(shuō)一個(gè)類依賴于另一個(gè)類
聚合：has-a 一個(gè)類的對(duì)象包含另一個(gè)類的對(duì)象
繼承：is-a 一個(gè)類是另一個(gè)類的子類或者父類烹困，類之間進(jìn)行了擴(kuò)展。

預(yù)定義類

Java中有很多預(yù)定義類乾吻，例如Date類髓梅。并不是所有的類都具有面向?qū)ο筇卣髂怛撸?Math 類，只封裝了功能枯饿，它不需要也不必隱藏?cái)?shù)據(jù)酝锅，由于沒(méi)有數(shù)據(jù)，因此也不必?fù)?dān)心生成對(duì)象以及初始化實(shí)例域奢方。

對(duì)象與對(duì)象變量

在 Java 中搔扁，使用構(gòu)造器 (constructor) 構(gòu)造新實(shí)例，構(gòu)造器是一種特殊的方法蟋字，用來(lái)構(gòu)造并初始化對(duì)象稿蹲。構(gòu)造器的名字應(yīng)該與類名相同，要想構(gòu)造一個(gè)類的對(duì)象鹊奖，需要在構(gòu)造器前面加上 new 操作符苛聘。

Java中的對(duì)象變量類型只有一種，那就是引用

我們來(lái)看看這樣一行代碼到底做了什么工作：

String s = new String("Hello world");

1. 首先忠聚，在堆中開辟一塊空間創(chuàng)建并存放了一個(gè)String對(duì)象设哗，內(nèi)容為“Hello world”（String比較特殊，還會(huì)在字符串常量池中存入一個(gè)全局共享的實(shí)例）
2. 在棧中開辟一塊空間創(chuàng)建并存放了一個(gè)引用s
3. 引用s指向堆中的String對(duì)象“Hello world”
   這時(shí)候我們?cè)賹懸痪?/li>

s = new String("abc");

其實(shí)两蟀，原來(lái)堆里面內(nèi)容為“Hello world”的String對(duì)象并沒(méi)有發(fā)生改變网梢，而是s指向了堆中另一個(gè)內(nèi)容為“abc”的String對(duì)象。從指針上來(lái)說(shuō)赂毯，就是值傳遞战虏。

所以，一個(gè)對(duì)象變量并沒(méi)有實(shí)際包含一個(gè)對(duì)象欢瞪，而僅僅引用一個(gè)對(duì)象活烙。

更改器方法與訪問(wèn)器方法

Java中用于表示日期的預(yù)定義類為：LocalData，還有早期的GregorianCalendar遣鼓。

其中這兩個(gè)類對(duì)日期增加的實(shí)現(xiàn)原理是不一樣的

LocalDate c = LocalDate.now();
c.plusDays(1);
GregorianCalendar c = new GregorianCalendar(2018, 2, 6);
c.add(Calendar.DATA, 1);

LocalDate的plusDays方法回得到一個(gè)新的LocalData啸盏，并返回，不改動(dòng)原來(lái)的對(duì)象
而GregorianCalendar的add方法會(huì)改變?cè)瓉?lái)對(duì)象的狀態(tài)

只訪問(wèn)對(duì)象后修改對(duì)象的方法稱為更改器方法 (accessor method)
只訪問(wèn)對(duì)象而不修改對(duì)象的方法稱為訪問(wèn)器方法 (accessor method)

用戶自定義類

構(gòu)造器的基本特點(diǎn)

1. 構(gòu)造器與類同名
2. 每個(gè)類可以有一個(gè)以上的構(gòu)造器骑祟，構(gòu)造器可以有 0 個(gè)回懦、1 個(gè)或多個(gè)參數(shù)（多態(tài)）
3. 構(gòu)造器沒(méi)有返回值
4. 構(gòu)造器總是伴隨著 new 操作一起調(diào)用

封裝

使用 public getXXX()方法來(lái)代替 public XXX對(duì)實(shí)例對(duì)象的訪問(wèn)，將全局變量設(shè)置為 private 可以防止受到外界的破壞次企。

注意：不要編寫返回引用可變對(duì)象的 get 方法怯晕，因?yàn)樗旧硎强勺兊脑挘瑫?huì)破壞封裝性缸棵，我們應(yīng)該只能通過(guò) setXXX()方法來(lái)改變對(duì)象的狀態(tài)舟茶，如果必須要這樣做，那么我們可以使用 clone()來(lái)將對(duì)象的副本返回回來(lái)。

私有方法

有時(shí)吧凉，為了增強(qiáng)代碼的簡(jiǎn)潔性和可讀性隧出，我們會(huì)將一段代碼劃分為若干個(gè)獨(dú)立的方法。通常阀捅，這些輔助方法不應(yīng)該成為公有接口的一部分胀瞪，最好將這樣的方法設(shè)計(jì)為 private。

final關(guān)鍵字

final在Java中是一個(gè)保留的關(guān)鍵字饲鄙，可以聲明變量凄诞、方法、類

1. final變量忍级，一旦你將變量（對(duì)象引用）聲明作final帆谍，你將不能改變這個(gè)引用了，編譯器會(huì)檢查代碼颤练，如果你試圖將變量再次初始化的話既忆，編譯器會(huì)報(bào)編譯錯(cuò)誤驱负。但對(duì)象本身的屬性是可變的嗦玖。final經(jīng)常和static一起使用來(lái)聲明常量。
2. final方法跃脊，方法前面加上final關(guān)鍵字宇挫，代表這個(gè)方法不可以被子類的方法重寫。如果你認(rèn)為一個(gè)方法的功能已經(jīng)足夠完整了酪术，子類中不需要改變的話器瘪，你可以聲明此方法為final。
3. final類绘雁，final類通常功能是完整的橡疼，它們不能被繼承。Java中有許多類是final的庐舟，譬如String, Interger以及其他包裝類欣除。

final關(guān)鍵字的好處

1. final關(guān)鍵字提高了性能。JVM和Java應(yīng)用都會(huì)緩存final變量挪略。
2. final變量可以安全的在多線程環(huán)境下進(jìn)行共享历帚，而不需要額外的同步開銷。

靜態(tài)域與靜態(tài)方法 static

靜態(tài)變量

當(dāng)一個(gè)變量前面有了static這個(gè)修飾符杠娱，內(nèi)存會(huì)為它分配唯一的一塊存儲(chǔ)空間挽牢。
static 修飾的屬性屬于類，而不屬于任何獨(dú)立的對(duì)象摊求。

靜態(tài)常量

靜態(tài)變量用得比較少禽拔，但靜態(tài)常量卻使用得筆記多。例如 Math.PI

public class Math{
    public static final double PI = 3.14159265358979323846;
}

這樣做的好處就是，我們可以不需要構(gòu)建 Math 的對(duì)象睹栖，直接通過(guò) Math.PI 來(lái)進(jìn)行訪問(wèn)寥闪，同時(shí)，設(shè)置為 final磨淌，避免了被修改的問(wèn)題疲憋。

靜態(tài)方法

假如一個(gè)方法被static修飾，可以通過(guò)類直接訪問(wèn)梁只，不被static修飾缚柳，就需要用對(duì)象來(lái)訪問(wèn)了。

例如搪锣，Math 類的 pow 方法就是一個(gè)靜態(tài)方法秋忙。

在下面兩種情況下使用靜態(tài)方法：

1. 一個(gè)方法不需要訪問(wèn)對(duì)象狀態(tài)，其所需參數(shù)都是通過(guò)顯式參數(shù)提供构舟，例如：Math.pow
2. 一個(gè)方法只需要訪問(wèn)類的靜態(tài)域灰追。

靜態(tài)代碼塊

static塊可以置于類中的任何地方，類中可以有多個(gè)static塊狗超。在類初次被加載的時(shí)候弹澎，static塊會(huì)先于非static塊加載，按照static塊的順序來(lái)執(zhí)行每個(gè)static塊努咐，并且只會(huì)執(zhí)行一次苦蒿。

初始化例子：

class Parent {
    // 靜態(tài)變量
    public static String p_StaticField = "父類--靜態(tài)變量";
    // 變量
    public String p_Field = "父類--變量";
 
    // 靜態(tài)初始化塊
    static {
        System.out.println(p_StaticField);
        System.out.println("父類--靜態(tài)初始化塊");
    }
    // 初始化塊
    {
        System.out.println(p_Field);
        System.out.println("父類--初始化塊");
    }
 
    // 構(gòu)造器
    public Parent() {
        System.out.println("父類--構(gòu)造器");
    }
}
 
public class SubClass extends Parent {
    // 靜態(tài)變量
    public static String s_StaticField = "子類--靜態(tài)變量";
    // 變量
    public String s_Field = "子類--變量";
 
    // 靜態(tài)初始化塊
    static {
        System.out.println(s_StaticField);
        System.out.println("子類--靜態(tài)初始化塊");
    }
    // 初始化塊
    {
        System.out.println(s_Field);
        System.out.println("子類--初始化塊");
    }
 
    // 構(gòu)造器
    public SubClass() {
        System.out.println("子類--構(gòu)造器");
    }
 
    // 程序入口
    public static void main(String[] args) {
        new SubClass();
    }
}

上述代碼的輸出結(jié)果為：

輸出結(jié)果

所以，我們可以看出渗稍，父類的初始化的順序優(yōu)先于子類的初始化佩迟，但是靜態(tài)變量和靜態(tài)代碼塊的初始化順序又優(yōu)先于構(gòu)造器，且子類的靜態(tài)變量和靜態(tài)代碼塊是優(yōu)先于父類構(gòu)造器進(jìn)行初始化的竿屹。

這里要注意一點(diǎn)报强，靜態(tài)變量和靜態(tài)代碼塊初始化的先后順序是由代碼在類的位置決定的，沒(méi)有特殊的初始化順序拱燃。

方法參數(shù)

方法參數(shù)
按值傳遞 (call by value) 表示方法接收的是調(diào)用者提供的值秉溉。

而按引用傳遞 (call by reference) 表示方法接收的是調(diào)用者提供的變量地址。

Java 程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言總是采用按值傳遞~~

接下來(lái)扼雏，我們來(lái)細(xì)講一下Java的方法參數(shù)傳遞

先看幾個(gè)例子：

// 第一個(gè)例子：基本類型
static void fooNum(int value) {
    value = 100;
}
 
// 第二個(gè)例子：沒(méi)有提供改變自身方法的引用類型
static void fooStr(String text) {
    text = "world";
}
 
// 第四個(gè)例子：提供了改變自身方法的引用類型坚嗜，但是不使用，而是使用賦值運(yùn)算符
static void fooSb1(StringBuilder builder) {
    builder = new StringBuilder("world");
}
 
// 第三個(gè)例子：提供了改變自身方法的引用類型
static void fooSb2(StringBuilder builder) {
    builder.append(" world");
}
 
public static void main(String[] args) {
    int num = 10;
    fooNum(num);
    System.out.println(num); // num 沒(méi)有被改變
 
    String str = "hello";
    fooStr(str);
    System.out.println(str); // str 也沒(méi)有被改變
 
    StringBuilder sb = new StringBuilder("hello");
    fooSb1(sb);
    System.out.println(sb); // sb 被改變了诗充，變成了"hello world"
     
    fooSb2(sb);
    System.out.println(sb); // sb 沒(méi)有被改變苍蔬，還是 "hello"
}

輸出結(jié)果：

輸出結(jié)果

首先Java的方法參數(shù)有兩種數(shù)據(jù)類型，基本數(shù)據(jù)類型和引用類型蝴蜓。

1. 當(dāng)方法參數(shù)為基本數(shù)據(jù)類型時(shí)碟绑，方法不能修改一個(gè)基本數(shù)據(jù)類型的參數(shù)俺猿。因?yàn)閖ava中的方法內(nèi)部會(huì)對(duì)基本數(shù)據(jù)類型的參數(shù)進(jìn)行一次拷貝，所以我們對(duì)這個(gè)參數(shù)的處理并不會(huì)影響到外部的值格仲。
2. 當(dāng)方法參數(shù)為引用類型時(shí)押袍，我們可以去改變其對(duì)象參數(shù)的狀態(tài)，但是不能讓對(duì)象參數(shù)引用一個(gè)新的對(duì)象凯肋。因?yàn)閷?duì)象參數(shù)其實(shí)并不是一個(gè)完整的拷貝谊惭，而是傳進(jìn)來(lái)對(duì)象的引用，相當(dāng)于方法內(nèi)盒方法外是兩個(gè)不同的變量引用侮东，指向了同一個(gè)對(duì)象圈盔。因此，我們可以通過(guò)引用去修改對(duì)象內(nèi)部的狀態(tài)悄雅。但是驱敲，如果我們?cè)诜椒▋?nèi)部將傳進(jìn)來(lái)的對(duì)象參數(shù)進(jìn)行引用的切換，那么原來(lái)方法外的變量對(duì)對(duì)象的引用并不會(huì)發(fā)生變化宽闲。

對(duì)象構(gòu)造

由于Java中對(duì)象構(gòu)造非常重要众眨，所以 Java 提供了多種編寫構(gòu)造器的機(jī)制。

默認(rèn)變量初始化

如果在構(gòu)造器中沒(méi)有顯式地給變量賦予初值容诬，那么就會(huì)被自動(dòng)地賦為默認(rèn)值娩梨；數(shù)值為 0、布爾值為 false放案、對(duì)象引用為 null姚建。（只適用于實(shí)例變量，不適用于局部變量）

無(wú)參數(shù)的構(gòu)造器

只有當(dāng)類沒(méi)有提供任何構(gòu)造器時(shí)吱殉，系統(tǒng)才會(huì)提供一個(gè)默認(rèn)的無(wú)參構(gòu)造器。

重載

有很多類有很多個(gè)構(gòu)造函數(shù)厘托，例如String類

String類重載的構(gòu)造方法

多個(gè)方法有相同的名字友雳、不同的參數(shù)，這種特征叫做重載 (overloading)铅匹。
（Tips：重載與返回值無(wú)關(guān)）

調(diào)用另一個(gè)構(gòu)造函數(shù)

如果構(gòu)造器的第一個(gè)語(yǔ)句形如 this(...)押赊，這個(gè)構(gòu)造函數(shù)將調(diào)用同一個(gè)類的另一個(gè)構(gòu)造函數(shù)。下面是個(gè)典型的例子：

public Employee(double s){
    //調(diào)用Employee(String, double)的構(gòu)造函數(shù)
    this("Employee", s);
}

包

Java 允許使用包 (package) 將類組織起來(lái)包斑，借助于包可以方便地組織自己的代碼流礁。使用包的主要原因是確保類名的唯一性。

類的導(dǎo)入

1. 在每個(gè)類名之前添加完整的包名罗丰。

java.time.LocalDate today = java.time.LocalDate.now();

2. 使用import導(dǎo)包

import java.time.LocalDate; // 導(dǎo)入特定的類
import java.util.*; // 導(dǎo)入整個(gè)包

靜態(tài)導(dǎo)入

import 不僅可以導(dǎo)入類神帅，還增加導(dǎo)入靜態(tài)方法和靜態(tài)變量的功能。
例如：import static java.lang.System.*;
我們就可以使用 System 類的靜態(tài)方法和靜態(tài)域萌抵，而不必加類名前綴：

//還可以導(dǎo)入特定的方法或域
import static java.lang.System.out;
  
out.println("Goodbye,World!")找御；

將類放入包中

要想將一個(gè)類放入包中元镀，必須將包的名字放在源文件的開頭，包中定義類的代碼之前霎桅。

package java.lang;
......
public final class String
    implements java.io.Serializable, Comparable<String>, CharSequence {
        ......
}

作用域

1. public：可以被任意的類使用;
2. private：只能被定義它們的類使用;
3. 沒(méi)有指定(default)：可以被同一個(gè)包中的所有方法訪問(wèn)栖疑；

文檔注釋

JDK 包含一個(gè)很有用的工具，叫做 javadoc滔驶。它可以由源文件生成一個(gè) HTML 文檔遇革。如果在源代碼種 添加以專用的 /** 開始注釋，那么可以很容易地生成一個(gè)看上去具有專業(yè)水準(zhǔn)的文檔揭糕。

類注釋

類注釋必須放在 import 語(yǔ)句之后澳淑，類定義之前。

package java.lang;
/**
 * The {@code String} class represents character strings. All
 * string literals in Java programs, such as {@code "abc"}, are
 * implemented as instances of this class.
 * ............
 */
public final class String
    implements java.io.Serializable, Comparable<String>, CharSequence {
        ......
}

方法注釋

每一個(gè)方法注釋必須放在所描述的方法之前插佛。除了通用標(biāo)記之外杠巡，還可以使用下面的標(biāo)記：

@param 變量描述
@return 描述
@throws 類描述

/**
 * Returns the {@code char} value at the
 * specified index. An index ranges from {@code 0} to
 * {@code length() - 1}. The first {@code char} value of the sequence
 * is at index {@code 0}, the next at index {@code 1},
 * and so on, as for array indexing.
 * ............
 *
 * @param      index   the index of the {@code char} value.
 * @return     the {@code char} value at the specified index of this string.
 *             The first {@code char} value is at index {@code 0}.
 * @exception  IndexOutOfBoundsException  if the {@code index}
 *             argument is negative or not less than the length of this
 *             string.
 */
public char charAt(int index) {
    if ((index < 0) || (index >= value.length)) {
        throw new StringIndexOutOfBoundsException(index);
    }
    return value[index];
}

變量注釋

只需要對(duì)公有變量 (通常指的是靜態(tài)常量) 建立文檔。

public final class Math {
    /**
     * The {@code double} value that is closer than any other to
     * <i>pi</i>, the ratio of the circumference of a circle to its
     * diameter.
     */
    public static final double PI = 3.14159265358979323846;

通用注釋

下面的標(biāo)記可以用在類文檔的注釋中雇寇。

• @author 姓名氢拥，將產(chǎn)生一個(gè) "author" 條目，可以使用多個(gè)锨侯。
• @version 版本嫩海，這個(gè)標(biāo)記將產(chǎn)生一個(gè) "version" 條目
• @since 這個(gè)標(biāo)記將產(chǎn)生一個(gè) "since" 條目，這里的 text 可以是對(duì)引入特性的版本描述囚痴。
• @deprecated 這個(gè)標(biāo)記將對(duì)類叁怪、方法或變量添加一個(gè)不再使用的注釋。
• @see 引用深滚，它可以用于類中奕谭，也可以用于方法中。它有三種情況
  • package.class#feature label
  • <a href="...">label</a>
  • "text"
    @see 的第一種情況最常見痴荐。只要提供類血柳、方法或變量的名字，javadoc 就在文檔中插入一個(gè)超鏈接生兆。例如：
    @see com.horstmann.corejava.Employee#raiseSalary(double)
    @see com.example.GoGoGo#fuck(String)
    @see GoGoGo#fuck(String) 也可以省略包名难捌。
    如果 @see 標(biāo)記后面有一個(gè) < 字符，許久需要指定一個(gè)超鏈接鸦难，可以超鏈接到任何 URL根吁。

類設(shè)計(jì)技巧

1. 一定要保證數(shù)據(jù)私有，絕對(duì)不要破壞封裝性合蔽；
2. 一定要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行初始化
3. 不要在類中使用過(guò)多的基本類型击敌，可以組合成一個(gè)類去代替；
4. 不是所有的變量都需要getter和setter方法辈末；
5. 將職責(zé)太多的類進(jìn)行分解愚争，方法也一樣映皆；
6. 類名和方法名要能體現(xiàn)其職責(zé)，比如訪問(wèn)器的命名用get+訪問(wèn)的對(duì)象()轰枝；
7. 優(yōu)先使用不可變的類捅彻，這樣可以更加安全的在多個(gè)線程之間共享對(duì)象。