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一、面向对象概述
1、面向对象：是一个很抽象的概念，它相对面向过程而言，是一种程序设计的思想。
2、面向对象的特点：
* 符合人们思考习惯的思想
* 可以将复杂的事情简单化
* 将程序员从执行者转换成了指挥者
* 完成需求时：只需要寻找具备所需功能的对象或者创建所需功能的对象即可，简化开发效率并提高对象的复用性。
3、面向对象的三个特征：封装(Encapsulation)、继承(Inheritance)、多态(Polymorphism)。
二、类与对象
（一）类与对象之间的关系
1、类的定义：类是一组事物共有特征和功能的描述。类是对于一组事物的总体描述。Java用类class来描述对象的属性和行为。
2、对象：对象是类的实例，
3、类的定义格式：
[修饰符] class类名{
属性；
构造方法；
一般方法;
}
（二）成员变量和局部变量的区别
成员变量：
* 成员变量定义在类中，在整个类中都可以被访问。
* 成员变量随着对象的建立而建立，存在于对象所在的堆内存中。
* 成员变量有默认初始化值。
局部变量：
* 局部变量只定义在局部范围内，如：函数内，语句内等。
* 局部变量存在于栈内存中。
* 作用的范围结束，变量空间会自动释放。
* 局部变量没有默认初始化值。
（三）构造函数
1、特点：
（1）函数名与类名相同。
（2）无返回值。
2、作用：给对象进行初始化。对象一建立就会调用与之对应的构造函数。
3、构造函数的细节：
当一个类中没有定义构造函数时，系统就会默认给该类加入一个空参数的构造函数。当在类中自定义了构造函数后，默认的构造函数就没有了。
4、构造函数和一般函数的区别？
（1）写法上不同。
（2）在运行上也有不同：构造函数式在对象一建立就运行，给对象初始化。而一般方法是对象调用时才执行，是给对象添加对象具备的功能。
（3）一个对象建立，构造函数只运行一次。而一般方法可以被该对象调用多次。
5、什么时候定义构造函数？
当分析事物时，该事物存在具备一些特性或者行为，那么将这些内容定义在构造函数中。
6、构造代码块
{ System.out.println(“person code run”); }
作用：给对象进行初始化。对象一建立就运行，而且优先于构造函数执行。
“构造函数”与“构造代码块”的区别总结：（1）优先级不同，构造代码块优先于构造函数；（2）初始化对象不同。构造代码块中定义的是不同对象共性的初始化内容，是给所有对象进行统一初始化。而构造函数是给对应的对象初始化。
（四）this关键字
1、作用：指向当前类的属性和方法。
2、说明：在类定义中，如果“局部变量”和“成员变量”同名，则在将“局部变量”赋给“成员变量”时，可以使用this关键字，例如使用方式可以使：this.name = name 。
3、问题：this看上去好像是为了区分变量同名，即区分局部变量和成员变量。this为什么可以解决这种区分？它到底代表什么呢？
解答：this代表本类的对象，代表它所在函数所属的对象的引用。因为this持有本类对象的引用，所以this单独使用代表当前对象。
4、补充：this也可以使用在构造函数中调用其他的构造函数。在构造函数中，用this调用其他构造函数，必须写在第一行，因为初始化要先执行。。
5、this关键字的基本应用（Java代码）
需求：this关键字用于“构造函数”间调用
1 class Person{ 2 Person (String name){ 3 this.name = name; 4 } 5 Person( String name , int age ){ 6 this( name ); //等价于 this.name = name，即调用上面的构造函数 7 this.age = age; 8 } 9 }
6、关于this及构造函数的总结：
（1）用于区分同名变量的情况，说的成员和局部同名的时候；
（2）用于构造函数间调用，this语句只能定义在构造函数的第一行。
（3）构造函数之间相互调用，初始化动作先执行。初始化动作中的初始化要先执行；构造函数自身的初始化，最后执行。
（4）注意：构造杉树之间的相互调用初始化，会陷入死循环。
（五）static关键字
1、static关键字说明
static是一个修饰符，用于修饰成员（成员变量和成员函数）。当类成员被static修饰后，就多了一个调用方式，除了可以被对象调用外，还可以直接通过类名调用。格式：类名.静态成员。
2、static的特点
（1）随着类的加载而加载，随着类的消失而消失，其生命周期最长。
（2）优先于对象存在。（静态是先存在。对象是后存在）
（3）被所有对象所共享。
（4）可以直接通过类名所调用。
（5）static修饰的数据是共享数据。由static修饰的变量称为“静态变量”或“类变量”。可被对象调用的非静态变量称为“成员变量”或“实例变量”。
3、实例变量和类变量（静态变量）的区别
（1）存放位置：类变量随着类的加载而存在于“方法区”中。实例变量随着对象的建立而存在“堆内存”中。
（2）生命周期：类变量生命周期最长，随着类的消失而消失。实例变量生命周期随着对象的消失而消失。
4、static使用注意事项
（1）static方法只能访问“静态成员”。非static方法既可以访问static成员，也可以访问非静态成员。
（2）static方法中，不可以定义this，super等关键字。因为静态优先于对象存在。
（3）main函数是静态的。
5、static的利弊
利：对对象共享数据进行单独空间的存储，节省空间；可以直接被类名调用。
弊：生命周期过长。访问出现局限性。（静态虽好，只能访问静态）。
6、main函数是静态的
（1）主函数是一个特殊的函数，是程序的入口，可以被JVM调用。
（2）主函数定义：public：代表着该函数访问权限是最大的。static：代表主函数随着类的加载就已经存在了。void：主函数没有具体的返回值。main：不是关键字，但是一个特殊的单词，可以被JVM识别。String[] arr：函数的参数，是一个字符串数组。
（3）主函数是固定格式的：被JVM识别。JVM在调用主函数时，传入的是new String[0]。可以将main函数的参数args输出查看。
7、什么时候使用static？
（1）从两方面下手： 即“静态变量”和“静态函数”。
（2）什么时候定义静态变量（类变量）呢？当对象中出现共享数据时，该数据被静态所修饰。对象中的特有数据要定义成非静态，存在于堆内存中。
（3）什么时候定义静态函数呢？当功能内部没有访问到非静态数据（对象的特有数据），那么该功能可以定义成静态的。
8、Java帮助文档的制作（Javadoc）
在类文件ArrayToolDemo.java文件中，有文档注释如下：
/**
这是一个可以对数组进行操作的工具类，提供了……功能。
@ author xxx
@ version v1.0
@ param xxx
@ return xxx
*/
在dos命令行中输入命令：javadoc -d myhelp -author-version ArrayToolDemo.java，则Java中的javadoc工具就会帮我们完成帮助文档（也称API文档）的制作。
9、静态代码块
（1）定义格式：static { 静态代码块中的语句 }
（2）特点：随着类的加载而执行，只执行一次。并优先先于main函数。用于对类进行初始化。
10、对象的初始化过程
定义一个对象，都做了什么事情？
（1）把类名.class文件加载到内存中。
（2）执行该类中的static代码块，如果有得话，给该类进行初始化。
（3）在堆内存中开辟空间，分配内存地址给对象。
（4）在堆内存中建立对象的特有属性，并进行默认初始化。
（5）对属性进行显示初始化。
（6）对对象进行构造代码块初始化。
（7）对对象进行对应构造函数初始化。
（8）将内存地址赋给栈内存中的对象名变量。
（六）单例设计模式
1、设计模式：解决某一问题最行之有效的方法。java有23种设计模式。
2、单例设计模式：解决一个类在内存中只存在一个对象的问题。
3、问题：如何保证对象的唯一呢？
（1）为避免其他程序过多建立该类对象，先禁止其他程序建立该类对象。
（2）为了让其他的程序可以访问到该类对象，只好在本类中自定义一个对象。
（3）为方便其他程序对自定义对象的访问，可以对外提供一些访问方式。
上述三步如何通过代码实现来体现呢？
（1）将构造函数用private私有化。
（2）在类中创建一个本类对象。
（3）提供一个方法可以获取该类对象。
注解：对事物该怎么描述，还怎么描述。当需要将该事物的对象保证在内存中唯一时，就加上以上三步。
4、饿汉式、懒汉式
（1）单例设计模式一：饿汉式
class Single { private Single(){} private static Single s = new Single(); public static Single getInstance(){ return s; } }
注释说明：饿汉式的特点是先初始化对象。如：Single类一进内存，就已经创建好了对象。在实际开发中，出于安全考虑，建议使用此方式。
（2）单例设计模式二：懒汉式（又称：延时加载）
1 class Single 2 { 3 private static Single s=null; 4 private Single(){} 5 public static Single getInstance() 6 { 7 If(s==null) 8 s=new Single(); 9 return s; 10 } 11 }
注释说明：是方法被调用时，才进行初始化。如：以上代码中，Single类进内存，对象还没有存在，只有调用了getInstance()方法时，才创建对象。在多线程同时调用时，懒汉式易出问题。
三、继承（extends）
（一）继承的概述
继承是面向对象的一个重要特征。当多个类中存在相同属性和行为时，将这些内容抽取到单独一个类中，那么多个类无需再定义这些属性和行为，只要继承抽取共同属性的类即可。这时，多个类可以称为子类，单独的这个类被称为父类或超类。
当类与类之间就存在了继承的关系，子类可以直接访问父类中的非私有的属性和行为。在代码中通过extends关键字表示继承关系。
继承的定义格式：格式：[修饰符] class SubClass extends SuperClass{}
（二）继承特点
1、提高了代码的复用性。
2、让类之间产生关系，催生了类的多态特性。
3、类与类之间的所属关系是is-a
4、java语言只支持单继承，不支持多继承（因为多继承带来安全隐患，当多个父类中定义了相同功能，当功能内容不同时，子类对象不确定要运行哪一个）
5、Java保留了“多继承”机制，用“接口（interface）”完成“多实现”，实现接口的关键字implements
6、Java支持“多层继承”，也就是一个继承体系。
（三）子父类中成员变量
继承关系出现后，类成员包括：变量，函数，构造函数。
1、变量
如果子类中出现非私有的同名成员变量时，子类要访问本类中的变量，用this。子类要访问父类中的同名变量，用super。
super的使用和this的使用几乎一致，且两者都存在于方法区中。this表示本来对象的引用。super表示父类对象的引用。
2、子父类中函数的特点——覆盖（重写）
当子父类出现同名函数时，当子类对象调用该函数，会运行子类函数的内容。如同父类的函数被覆盖一样。这种情况是函数的另一个特性：重写（覆盖）。
当子类继承父类，沿袭了父类的功能到子类中。但子类虽具备该功能与父类不同，这时，没有必要定义新功能，而是使用覆盖特性，保留父类的功能定义，并重写功能内容。子类同时具有父类方法中的内容时，可以用super.方法()。
注意：（1）子类覆盖父类，必须保证子类权限大于父类权限，才可以覆盖，否则编译失败。（2）静态只能覆盖静态。（3）父类中的私有方法不能被覆盖。
重载（Overload）：只看同名函数的参数列表。
重写（Override）：子父类方法要一模一样。
3、构造函数
在对子类对象进行初始化时，父类构造函数也会运行。那是因为子类的每一个构造函数默认第一行有一条隐式的语句super()。super()：会访问父类中空参数的构造函数。而且子类中所有的构造函数默认第一行都是super()。
问题：为什么子类实例化一定要访问父类中的构造函数？
因为父类中的数据子类可以直接获取，所以子类在建立对象时，需要先查看父类是如何对这些数据进行初始化的。所以子类在对象初始化时，要先访问一下父类中的构造函数。
如果要访问父类中指定的构造函数，可以通过手动定义super语句的方式来指定。在上面的示例中已经有了很好的体现。
注：super语句一定定义在子类构造函数中的第一行。
构造函数结论：
① 子类的所有构造函数，默认都会访问父类中空参数的构造函数。因为子类的每一个构造函数内的第一行都有一句隐式super()。
② 当父类中没有空参数的构造函数时，子类必须手动通过supe语句形式来指定要访问父类中的构造函数。
③ 当然，子类的构造函数第一行也可以手动指定this语句形式来访问本类中的构造函数。子类中至少会有一个构造函数会访问父类中的构造函数。
知识点：为什么this（）和super（）不能在同一个构造函数中？因为它们都位于够咱函数的第一行，且两不能在同一行。为什么不能再同一行？因为初始化动作要先做，而在子类构造函数中必有一个this语句或者super语句。
（四）final关键字
final作为一个修饰符。具有以下特点：
1、可以修饰类、函数、变量。
2、被final修饰的类不可以被继承，这样就可以避免被继承、被子类复写功能，打破“封装性”。
3、被final修饰的方法不可以被覆写。
4、被final修饰的变量是一个常量，只能赋值一次，既可以修饰“成员变量”，又可以修饰“局部变量”。（作为常量：所有的字母都大写；多个单词，用下划线连接）。
5、内部类定义在类中的局部位置上时，只能访问该局部被final修饰的局部变量。
四、抽象类（abstract class）
（一）定义
1、Java中可以定义没有方法体的方法，该方法的具体实现由子类完成，该方法称为抽象方法，包含抽象方法的类就是抽象类。
2、抽象类的由来
多个对象都具备相同的功能，但是功能具体内容有所不同，那么在抽取过程中，只抽取了功能定义，并未抽取功能主体，那么只有功能声明，没有功能主体的方法称为抽象方法。
（二）抽象的特点
1、抽象方法一定定义在抽象类中。
2、抽象类和抽象方法必须用abstract关键字来修饰。
3、 抽象类不可以被实例化，即不可以用new创建对象。
4、抽象类中的抽象方法被使用，必须有子类覆写后，建立子类对象进行调用。如果子类只覆盖了部分抽象方法，那么子类还是一个抽象类。
5、抽象方法只有方法声明，没有方法体，定义在抽象类中。
注：抽象类中可以有非抽象的方法。
6、抽象类及抽象方法的定义格式，示例代码如下：
1 abstract class Demo{ 2 abstract void show(); //抽象方法 3 abstract void inof(); //抽象方法 4 void turn(){} //一般方法 5 }
（三）抽象类的一些细节问题
1、抽象类中有构造函数吗？
答：有，用于给子类对象进行初始化。
2、抽象类可以不定义抽象方法吗？
答：可以，但很少见，目的是不让该类创建对象。AWT的适配器对象就是这种类。
3、抽象关键字不可以和那些关键字共存？
答：private（因为方法要被覆盖）、static（不用创建对象）、final（覆盖还是不覆盖？）
4、抽象类和一般类的异同点：
相同点：抽象类和一般类都是用来描述事物的，都在内部定义成员。
不同点：（1）一般类有足够的信息描述事物。抽象了描述事物的信息有可能不足。（2）一般类中不能定义抽象方法，只能定义非抽象方法。抽象类中既可以定义抽象方法，又可以定义非抽象方法。（3）一般类可以被实例化。抽象方法不可以被实例化。
5、抽象类一定是个父类吗？是的。
（四）抽象类应用示例代码
/* 需求：假如我们在开发一个系统时需要对员工进行建模，员工包含 3 个属性：姓名、工号以及工资。经理也是员工，除了含有员工的属性外，另为还有一个奖金属性。请使用继承的思想设计出员工类和经理类。要求类中提供必要的方法进行属性访问。
分析：员工类：name id pay。经理类：继承了员工，并有自己特有的bonus。*/
1 //员工类，也是父类 2 abstract class Employee{ 3 private String name;//姓名 4 private String id; //工号 5 private double pay; //工资 6 7 //自定义构造函数初始化 8 Employee(String name,String id,double pay){ 9 this.name = name; 10 this.id = id; 11 this.pay = pay; 12 } 13 public abstract void work();//抽象的工作方法 14 } 15 16 //经理类，继承员工类 17 class Manager extends Employee{ 18 private int bonus;//特有的奖金属性 19 Manager(String name,String id,double pay,int bonus) {//子类的构造方法 20 super(name,id,pay);//调用超类中的构造器 21 this.bonus = bonus; 22 } 23 public void work(){//经理类的工作方法内容 24 System.out.println("manager work"); 25 } 26 } 27 28 //普通员工类，继承员工类 29 class Pro extends Employee{ 30 Pro(String name,String id,double pay){ 31 super(name,id,pay); 32 } 33 public void work(){ //普通员工类的工作方法内容 34 System.out.println("pro work"); 35 } 36 } 37 38 class AbstractDemo{ 39 public static void main(String[] args){ 40 new Manager("manager","001",10000,2000).work(); 41 new Pro("pro","020",5000).work(); 42 } 43 }
五、接口（interface）
（一）接口的概述
1、接口定义
接口可以被认为是一个特殊的抽象类。当抽象类中的方法都是抽象的，那么该类可以通过接口的形式来表示。接口使用interface来表示，子类中用implements实现。格式为：
interface 接口名{}
子类名 implements接口名{}
2、格式特点
（1）接口中常见定义：常量，抽象方法。
（2）接口中的成员都有固定修饰符。常量：public static final。方法：public abstract
（3）接口中的成员都是public的。
在使用中，常量可以不写publicstatic final，方法可以不写public abstract，编译时Java会自动添加这些修饰符，因为这是固定的格式修饰符。但为了方便阅读，通常我们都写上。
（二）接口的特点
1、接口是对外暴露的规则。
2、接口是程序的功能扩展。
3、接口的出现降低耦合性。
4、接口可以由类多实现。这也是对多继承不支持的转换形式。java支持多实现。
5、类与接口之间是“实现关系”，而且类可以继承一个类的同时实现多个接口。
6、接口之间可以有继承关系，而且可以多继承，因为接口没有方法体。
注：（1）接口不可以创建对象的，因为有抽象方法。需要被子类实现（implements），子类对接口中的抽象方法全都覆盖后，子类才可以进行实例化。否则子类是一个抽象类。（2）实现多个接口时，接口中不可以有返回不同类型的同名抽象函数。这样子类实现时将不能复写。
（三）接口与抽象类的
相同点：都是不断向上抽取而来。
不同点：（1）抽象类需要被继承，只能是单继承。接口需要被实现，可以使多实现。（2）抽象类中可以定义抽象方法和非抽象方法，子类继承后可以直接使用非抽象方法。接口只能是定义抽象方法，必须由子类去实现。（3）继承关系是is-a。实现关系是like。继承体系是共性内容；实现关系是额外功能。（4）抽象类中可以私有变量或方法。接口中的常量和方法都是public修饰的权限。
（四）接口的应用示例
/*需求：笔记本电脑使用。为了扩展笔记本的功能，但日后出现什么功能设备不知道。
分析：定义一个规则，只要日后出现的设备都符合这个规则就可以了。规则在java中就是接口。*/
1 interface USB// 暴露的规则。 2 { 3 public void open(); 4 public void close(); 5 } 6 class BookPC 7 { 8 public static void main(String[] args) 9 { 10 useUSB(new UPan());//功能扩展了。 11 useUSB(new UsbMouse()); 12 } 13 //使用规则。 14 public static void useUSB(USB u)//接口类型的引用，用于接收(指向)接口的子类对象。//USB u= new UPan(); 15 { 16 if(u!=null) 17 { 18 u.open(); 19 u.close(); 20 } 21 } 22 } 23 //一年后。------------------------------ 24 //实现规则。 25 //这些设备和电脑的耦合性降低了。 26 class UPan implements USB 27 { 28 public void open() 29 { 30 System.out.println("upan open"); 31 } 32 public void close() 33 { 34 System.out.println("upan close"); 35 } 36 } 37 class UsbMouse implements USB 38 { 39 public void open() 40 { 41 System.out.println("UsbMouse open"); 42 } 43 public void close() 44 { 45 System.out.println("UsbMouse close"); 46 } 47 }
六、多态
（一）多态的概述
1、对多态的理解：指同一个实体同时具有多种形式，也可以理解为事物存在的多种体现形态。例如动物中猫和狗。猫这个对象对应的类型是猫类型，如：猫 cat1 = new 猫()。同时猫也是动物的一种，因此也可以把猫称为动物。动物 cat1 = new猫()。那么动物就是从猫和狗等具体事物中抽取出来的父类型。
2、多态在代码中的体现：父类或接口的引用指向其子类对象。如Animal a = new Dog()。
3、多态的好处：提高代码的扩展性，前期定义的代码可以使用后期的内容。
4、多态的弊端
（1）前期定义的内容，不能使用后期特有内容。
（2）只能使用父类中的引用访问父类中的成员。也就是说使用了多态，父类型的引用在使用功能时，不能直接调用子类中的特有方法。如Animal a = new Cat(); 这代码就是多态的体现，假设子类Cat中有特有的抓老鼠功能，父类型的 a就不能直接调用。这上面的代码中，可以理解为Cat类型提升了，向上转型。如果此时父类的引用想要调用Cat中特有的方法，就需要强制将父类的引用转成子类类型，向下转型。如：Catc = (Cat)a;
注：如果父类可以创建对象，如Animal a = new Animal()。此时就不能向下转型，Cat c = (Cat)a这样的代码就变得不容许，编译时会报错。所以千万不能出现这样的操作，就是将父类对象转成子类类型。我们所说的能够转换指的是父类引用指向自己的子类对象时，该引用可以被提升，也可以被强制转换。多态始终都是子类对象在做着变化。
5、多态的前提
（1）类与类之间必须有关系，要么继承，要么实现。
（2）存在覆盖。父类中有方法被子类重写。
6、多态的类型判断
instanceof用于判断对象的具体类型。
（二）多态中成员的特点
1、多态中成员变量的特点
无论编译和运行，都参考左边（引用变量所属的类）。如：多态中的父类引用调用成员变量时，如果父类和子类有同名的成员变量，那么被调用的是父类中的成员变量。
2、多态中非静态成员函数的特点
在编译时期：参考引用型变量所属的类中是否有调用成员函数。如果有，编译通过，如果没有编译失败。
在运行时期：参阅对象所属的类中是否有调用的方法。这就是说，如果父类中有一个非抽象的方法，而子类继承后又将其覆写，在多态运行时，父类的引用调用这个同名函数时，被运行的将是父类中的方法。
简单总结就是：成员函数在多态调用时，编译时看左边，运行时看右边。
3、多态中静态成员函数的特点
无论编译和运行，都参考左边。也就是父类引用在调用静态同名函数时，被调用的是父类中的静态函数。这是因为，当类一被加载，静态函数就随类绑定在了内存中。此时，不需要创建对象，就可以使用类名直接调用。
注：类在方法区中的分配，分为静态区和非静态区，而关键字this和super在非静态区。
（三）多态应用的代码示例
/* 电脑的运行实例。电脑的运行由主板控制，假设主板只是提供电脑运行，但是没有上网，听歌等功能。而上网、听歌需要硬件的支持。而现在主板上没有网卡和声卡，这时可以定义一个规则，叫PCI，只要符合这个规则的网卡和声卡都可以在主板上使用，这样就降低了主板和网卡、声卡之间的耦合性。用程序体现。*/
1 // 接口PCI 2 interface PCI{ 3 void open(); 4 void close(); 5 } 6 7 //网卡实现接口 8 class NetCard implements PCI{ 9 public void open(){ 10 System.out.println("NetCard_open"); 11 } 12 public void close(){ 13 System.out.println("NetCard_close"); 14 } 15 } 16 17 //声卡实现接口 18 class SoundCard implements PCI{ 19 public void open(){ 20 System.out.println("SoundCard_open"); 21 } 22 public void close(){ 23 System.out.println("SoundCard_close"); 24 } 25 } 26 27 class Mainboard{ 28 //电脑运行 29 public static void run(){ 30 System.out.println("Mainboard_run"); 31 } 32 //使用扩展功能 33 public static void usePCI(PCI p) {//接口型引用指向自己的子类对象。//PCI p = new NetCard() 34 if(!(p==null)){ 35 p.open(); 36 p.close(); 37 } 38 } 39 } 40 41 class Demo{ 42 public static void main(String[] args) { 43 Mainboard m =new Mainboard(); 44 //电脑运行 45 m.run(); 46 //m.usePCI(null); 47 //电脑上网 48 m.usePCI(new NetCard()); 49 //电脑听歌 50 m.usePCI(new SoundCard()); 51 } 52 }
七、内部类
黑马程序员——面向对象（一）概述、类与对象、继承、抽象类、接口、多态、内部类
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