面向对象

1、初始面向对象

面向过程 & 面向对象

  • 面向过程思想（线性思维）

    • 步骤清晰简单，第一步做什么，第二步做什么……
    • 面向过程适合处理一些较为简单的问题

  • 面向对象思想（更像上层架构）

    • 物以类聚，分类的思维模式，思考问题先解决问题需要哪些分类，然后对这些分类进行单独思考。最后才对某个分类下的细节进行面向过程的思索。
    • 面向对象适合处理复杂的问题，适合处理需要多人协作得问题！

  • 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。

什么是面向对象

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

  • 面向对象编程的本质就是：以类的方式组织代码，以对象的组织（封装）数据

  • 抽象（如将学生抽象为类 学生信息为类的成员）

  • 三大特性

    • 封装（封装代码 提供接口）

    • 继承（父类 子类 可以继承）

    • 多态（同一个方法 在不同子类上有不同效果）

      ​ 如：animal类中有cat类和dog类 cat.shout()输出喵喵 dog.shout()输出汪汪

  • 从认识论角度考虑是先有对象后有类。对象，是具体的事物。类，是抽象的，是对对象的抽象）

  • 从代码运行的角度考虑是先右类后有对象。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（跳出switch，结束循环）和return（结束方法）的区别
  • 方法名
  • 参数列表（参数类型，参数名）
  • 异常抛出

方法的调用

  • 静态方法
  • 非静态方法
  • 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

类与对象的关系

  • 类是一种抽象的数据类型，它是对某一类事物的整体描述/定义，但是并不能代表某一个具体的事物。
  • 对象是抽象概念的具体实例。

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，除了分配内存空间之外，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
  • 类中的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:
    • 1.必须和类的名字相同
    • 2.必须没有返回类型,也不能写void
  • 构造器必须要掌握

类与对象小结

  1. 类与对象

    • 类是一个抽象的模板：学生
    • 对象是一个具体的实例：小明、小红、小刚

  2. 方法

    • 定义与调用
    • 静态与动态：静态跟类一起加载 动态在实例化时加载

  3. 对应的引用

    • 引用数据类型：对象是通过引用来操作的
    • 引用变量名：在栈中 —指向→ 对象：在堆中

  4. 属性：字段 成员变量

    • default: 整型：0 浮点数：0.0 char：u0000 boolean：false 引用：null

  5. 对象的创建和使用

    • 必须使用new 关键字创造对象 使用构造器 Person person = new Person();
    • 对象的属性 person.name
    • 对象的方法 person.sleep()

  6. 类

    • 静态的属性：属性
    • 动态的方法：方法

4、面向对象三大特性

封装

  • 该露的露 该藏的藏

    • 我们程序设计要追求“高内聚，低耦合”。高内聚就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:仅暴露少量的方法给外部使用。

  • 封装(数据的隐藏)

    • 通常，应禁止直接访间一个对象中数据的实际表示，而应通过操作接口来访问，这称为信息隐藏。

  • 记住这句话就够了:属性私有，get/set(暴露的接口) 在接口内可以进行安全性、合法性检查

  • 方法的重载与封装（以println为例）

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public void println(int n){代码块}
public void println(String x){代码块}
……
//方法名相同 参数列表不同 为不同的方法

继承

  • 继承的本质是对某一批类的抽象，从而实现对现实世界更好的建模。

  • extands的意思是“扩展”。子类是父类的扩展。

  • JAVA中类只有单继承，没有多继承!（每个子类只能有一个父类、祖父类、曾祖父类……）

  • 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。

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

  • 子类和父类之间,从意义上讲应该具有“is a“的关系。

  • object类(所有的类，都默认直接或者间接继承Object) 如：Object - Person - Student

  • 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行
    2. super必须且只能出现在子类方法或者构造方法中
    3. super和this不能同时调用构造方法

  • super与this比较

this super
代表的对象 调用者自身 父类对象的应用
前提 没有继承也能使用 只能在继承条件下的子类使用
构造方法 本类的构造 父类的构造

  • 方法重写（实现多态）

    • 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，但是不能缩小 范围：public > protected > default > private
      （父类可访问范围<=子类可访问范围 父类的权限>子类的权限）
    4. 抛出的异常：范围可以缩小，但是不能扩大
      （ClassNotFoundException小、细分 —属于→ Exception大、概括）
    • 子类的方法和父类要一致（方法名、参数列表相同） 方法体不同！
    • 关键点：通过父类引用调用方法时，实际执行的是子类重写后的方法（运行时绑定，动态多态）。
    • 应用：通过“覆盖”的方式，统一接口（如getArea()），但实际行为由子类定义。
    • 覆盖条件
      • 方法名、参数列表、返回类型（协变返回类型允许子类方法返回父类方法返回类型的子类）必须一致。
      • 访问修饰符不能比父类更严格（例如，父类是protected，子类不能是private）。
      • 不能抛出更宽泛的检查性异常（Checked Exception）。

重写小结

重写的本质是让子类具备对继承行为的自定义能力，它是多态性的基石。通过方法重写，可以：

  1. 解耦：父类定义接口，子类提供实现。
  2. 统一调度：无需关心对象具体类型，统一操作的接口。
  3. 代码复用与扩展：通过继承复用父类逻辑（通用流程），通过重写扩展子类特性（具体细节）。
  4. 增强程序的灵活性和拓展性：新增子类时，无需修改父类或已有的代码。

多态

  • 同一方法可以根据发送对象的不同而采用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的类型有很多

  • 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
    • 多态注意事项
      1. 多态是方法的多态，属性没有多态
      2. 父类和子类有联系才能进行强制类型转换 ClassCastException 类型转换异常
      3. 存在条件：继承关系、方法重写、父类引用指向子类对象 Father f = new Son();
      4. 不能重写的方法：static（属于类 不属于实例）final（常量）private（私有方法）

  • instanceof （对引用类型进行强制类型转换之前的安全性检查）
    ​ 编译阶段只看引用类型是否有继承关系
    ​ 运行阶段只看对象类型是否是其本身或子类

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引用类型 name = 实例化对象;
name instanceof 目标类型;

step1:引用类型 与 目标类型 是否有继承关系 ? 进入step2 : 编译报错
step2:对象 是否是 目标类型或其子类 ? 返回true : 返回false
	1.  **编译阶段的类型检查**
	  - 若引用类型和目标类型**完全无继承关系** → **编译器直接报错**，不会生成字节码。
	  - 若引用类型与目标类型有**可能的继承关系**（在同一条继承链上） → 编译器允许通过，进入运行时检查。
	2.  **运行时的实际类型检查**
	  - **检查堆内存中的对象是否为“目标类型”或其子类**（动态判断）
阶段 检查依据 结果判断
编译时 引用类型 vs 目标类型 继承关系是否存在 → 能否通过编译
运行时 对象实际类型 vs 目标类型 实际类型是否匹配 → 返回 true/false
  • 为什么要有instanceof
方向 转型规则 安全性 示例
向上转型 （子类 → 父类） 自动完成，无需强制转换（Student → Person） 安全 Person p = new Student();
**向下转型 **（父类 → 子类） 必须显式强制转换 （Person p = (Person) obj;） 可能抛出 ClassCastException Student s = (Student) p;

由于 引用类型 与 实例对象类型 不一定一样 例如:Object object = Student()
为了防止出现 类型转换异常 ClassCastException 所以需要提间检查一下以确保是向下转型
——就比如 student一定是 person 而 person 不一定是 student
——因此向上转型自动完成即可 向下转型需要强制声明
——而由于转型看的是实例类型 而不是引用类型
——所以还需要用instanceof 检查一下 确认是向下转型之后 可以进入强制类型转换

注意：转换的都是引用类型 实例对象类型不变

5、抽象类和接口

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，但是有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。但是抽象类是有构造器的，用于子类通过super调用抽象类中的方法。
  • 抽象方法,只有方法的声明，,没有方法的实现，它是用来让子类实现的。
  • 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。
  • 存在意义：减少重复代码。

接口

普通类 抽象类 接口
只有具体实现 具体实现和规范(抽象方法)都有 只有规范（专业的约束）

  • 接口：自己无法写方法，是专门的规范、约束，实现约束和实现分离。（面向接口编程）

  • 接口的本质是契约，制定好后大家都要遵守。

  • OOP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-class 声明接口的关键字-interface

  • 作用

    1. 约束
    2. 定义一些方法，让不同的人实现
    3. 方法 public abstract
    4. 常量 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. 必须要重写接口中的方法

6、内部类及OOP实战

内部类

  • 内部类就是在一个类的内部在定义一个类，比如，A类中定义一个B类，那么B类相对A类来说就称为内部类，而A类相对B类来说就是外部类了。
  1. 成员内部类
  2. 静态内部类
  3. 局部内部类
  4. 匿名内部类