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java的面向对象（从入门到深入）

article 2024/11/8 23:18:05

一、基本概念：

1.类

2.对象

3.继承

4.多态

5.封装

6.方法

7.接口

8.抽象

二、深入概念：

三:总结

一、基本概念：

1.类

类就是一个一个东西的蓝图，里面有着它的属性和方法。

2.对象

对象是一个类的实例化。

3.继承

继承就是拥有父类的属性和方法。

4.多态

多态就是在不同情况对象有着不同的形态，通过方法重写或重载。

5.封装

封装就是把类中的属性私有化，只能通过公共方法访问。我们的属性只能通过public的set和get方法访问，而不能直接修改。

6.方法

方法就是定义在类中的行为，比如我们的get和set方法还有work方法。

7.接口

接口定义了类中必须要实现的方法。

注意：如果我们的父类实现了接口，那么子类也可以直接使用父类的接口方法，而不需要用implements实现接口。

8.抽象

使用抽象类定义子类必须实现的方法。

注意以下几点：

（1）我们自己在写一些类的时候发现他们之间有共性，所以我们为了简化，可以将公共逻辑提取出来写写一个抽象类，这样可以减少代码冗余。

（2）抽象类只是在普通类的基础上增加了抽象方法，正因如此它不可以直接实例化，因为它的抽象方法没有方法体，所以不可方法调用，故无法实例化。

（3）抽象类必须要有子类继承，一个子类只能继承一个抽象类，并且子类必须重写抽象类的所有抽象方法，否则必须也要命名为抽象类。

（4）关于抽象类用final和static声明的问题：

final的类是不可变的，所以不可以被继承，那么自然抽象类不可以用final修饰。

外部抽象类不能直接用static修饰，而内部抽象类可以用static修饰，修饰后，别的类要继承它只需要用它的外部类.内部类即可。

二、深入概念：

1.类中变量：

一个类中存在这样一些变量，分别是局部变量，成员变量，类变量。

局部变量存在于构造方法，方法，或者语句块内，变量声明和初始化都在其中，在方法执行完后就销毁。

成员变量定义在类中，方法体之外，可以被构造方法，方法，语句块内访问。

类变量也是声明和定义在类中，方法体之外，但必须用static修饰。

2.构造方法：

如果一个类中没有构造方法，那么java虚拟机会默认提供一个无参的构造方法。

3.一个源文件只能有一个public类，可以有多个非public类。

4.三种变量的访问方法：

局部变量：直接使用。

子类成员变量：this.成员变量

父类成员变量：super.成员变量

5.内部类有4种类型：成员内部类，局部内部类，静态内部类，匿名内部类

如果内部类不想被外部类访问可以给内部类加private修饰

成员内部类：作为外部类的一个成员，可以访问外部类的所有成员，包括私有字段

方法：首先创建外部类的对象，然后通过外部类.内部类，就可以在外部类对象的基础上new出内部类对象。

局部内部类：指在方法中定义的类，只在方法中可见，可访问外部类成员以及方法内局部变量（需要声明为final）

方法：在外部类的方法中调用创建内部类对象，并调用方法

静态内部类：只能访问外部类的静态成员变量和静态成员方法。

方法：不需要创建外部类的对象就可以访问，即可以独立存在。

注意：外部类不能用static修饰。

匿名内部类：指没有类名的内部类，用于简化接口和继承

分为两种形式：第一种匿名类继承一个父类，第二种匿名类实现一个接口

下面是第一种形式：

下面是第二种形式：

6.java中的不可变类：

不可变类即在创建对象后不可改变其属性。

注意以下几点：

（1）声明的类用final修饰，防止子类继承。

（2）类中的字段都用final或private修饰。

（3）通过构造函数初始化所有字段，不提供修改字段的方法。

（4）java中常见的不可变类有String,Integer,BigDecimal,LocalDate……

不可变类优缺点：

优点：

（1）线程安全：由于不可修改，故天然就是线程安全的，无需在并发下同步。

（2）缓存友好：不可变对象可以安全的缓存和共享。

（3）防止状态不一致：避免对象被修改而导致不一致的问题。

（4）哈希值不会反复变化，提高哈希表等数据结构的性能。哈希值在第一次计算出来放进缓存中，这就提高了哈希表的性能，不会反复计算。

缺点：由于可能会频繁的创建对象，所以性能开销较大。

下面通过String类的源码讲解一下：

我们可以看到String类使用final修饰的，并且内部用的是byte[]数组存储的（JDK8中是char），那么为何不用char类型呢？其实是为了节省字符串所占有的内存空间。同时还有另一个好处，那就是减少GC（垃圾回收次数减少）

同时String类实现了Serializable接口,Comparable接口,前者意味着可以序列化，后者意味着可以用compareTo方法比较。注意："=="是用来比较两个对象的地址的，我们可以用equals方法去比较字符串的内容。

更深入一点：

现在的JDK使用coder来表示编码，那先说说字符集吧：

ASCLL,Latin1,Unicode，UTF-8

（1）ASCLL码表实现的是阿拉伯数字和英文字母，以及一些其它的字符，对于英语国家是够用的，但无法表达别的国家的文字。ASCLL码表用一个字节储存，最高位为奇偶效验位，其余7位为存储位。其它大多数编码都是兼容ASCLL码表的。

（2）Latin1是一种单字符集，也就是说最多只能表示256个字母或符号。Latin1是Mysql默认的编码形式。

（3）Unicode是一个庞大的字符集，目前可容纳100多万个字符，几乎可以表达出地球上所有的文字。但是使用的存储空间会稍大一点。

（4）UTF-8是使用最广的一种Unicode编码的实现形式，可以随着不同的符号变换字节长度。注意如果文件中有UTF-8编码的文字，又有GB系列编码的文字，那么就会导致乱码，因为二者不兼容。

在jvm里char是占用两个字节的，使用UTF-8编码，那么也就是说如果我的String类型的字符只用一个字节就可以表示，它也要占用两个字节。

当我们使用byte类型存储，并且使用Latin1字符编码，就会比UTF-8节省很多空间。

下面再说说字符串常量池：

java中存在着字符串常量池，当我们有相同的字符串时，那么这两个字符串指向同一个对象。提高性能，降低内存开销。来想下面一行代码：

String s = new String("abc");

思考一下，它创建了几个对象。

答案是两个，为啥呢？往下看。

当我们使用new创建一个字符串对象时，jvm会先在字符串常量池找有没有这个值的对象，如果有，那么就不会在常量池中创建对象了，而是直接在堆中创建"abc"这个字符串对象。然后将它的地址返回给变量s。变量s在栈上。

如果字符串常量池没有这个对象，那么就会先在常量池中创建"abc"这个字符串对象，然后在堆上创建"abc"这个字符串对象，然后将这个地址返回给s。变量s在栈上。

在java中，对象本身都在堆中，而基本数据类型变量和对象的引用都在栈上。

但是一般我们不通过new来创建字符串对象。看下面的代码：

String s = "abc";

当我们执行上面一行代码时，jvm会先在字符串常量池中找有没有"abc"的对象，如果有，则不用创建任何对象，而是直接将字符串常量池的这个对象地址返回给s。即此时堆中无new出来的对象。只有栈中的s变量去调用字符串常量池的相应对象地址。

如果字符串常量池中没有这个对象，那么现在字符串常量池中创建"abc"这个对象。然后将这个地址返回给s。

所以，如果使用new关键字，那么堆中就有两个对象，如果不使用new关键字，那么堆中只有一个对象，即字符串常量池的那个。

再深入一下intern()方法。

我们之前说过"=="比较的是地址是否相等，equals比较的是内容是否相等。

我们看到下面的代码，s变量指向的是堆中new出来的字符串对象，而ss变量指向的是在字符串常量池中的字符串对象。所以地址不一样，返回false。

然而思考一下下面的代码：

为什么现在返回的是true呢？下面将给出解释：

首先在字符串常量池中先创建"def"和"ghi"，然后在堆中创建两个匿名对象（也叫临时对象，生命周期一般较短），然后在堆上创建一个新的对象"defghi"（此时字符串常量池没有这个对象），然后b引用这个对象。继续，在字符串常量池找"defghi"这个对象是否存在，此时不存在，但是堆中已经有了这个对象了。那么现在字符串常量池就保存堆中"defghi"这个对象的引用。即现在b和bb的引用地址一直，故返回true。

再说说"+"是怎么拼接两个字符串的吧，实际上，实现创建了一个StringBuilder的对象，然后用append()把"def"和"ghi"加进去，最后使用toString()方法返回新的字符串对象。

我们知道StringBuilder是可变长的字符串变量，不是常量，那么自然不会在字符串常量池中创建。

最后在讲一讲String，StringBuffer，StringBuilder的区别：

String是不可变的，适用于字符串不会频繁变化的场景。

StringBuffer是可变的，内部使用了synchronized关键字保证了线程安全。适用于多线程下频繁改变字符串的场景。

StringBuilder是可变的，不保证线程安全，性能比StringBuffer更好（去掉了保证线程安全的部分）。减少了开销。

那么我们String类到此为止，希望能够对您有所帮助。

7.方法重载与方法重写：

方法重载为一个方法有着不同的参数。

方法重写为子类在继承父类时，可以重写父类中的一些方法，从而实现多态性。

注意：重载与返回值没有关系。重写时，子类的方法访问级别不能比父类更严格。即父类为protected，子类不能为private。子类抛出的异常必须与父类一致，或者是父类异常的子类。

8.为什么要经常重写hashCode和equals方法：

两个方法的关系：如果equals相同，那么hashcode值必须相同，反过来则不一定相同。

在使用HashMap和HashSet等集合时，这些集合利用equals和hashCode确定元素的存储位置。如果不正确重写这两个方法，会导致无法判断对象的相等性。

重写equals方法，必须重写hashCode方法，因为两个对象如果equals方法相等，那么必须hashCode也是返回相等的值。

在基于哈希的数据结构，如果要判断是相等的，那么必须要先用hashCode方法判断哈希码是否相等，再用equals方法判断是否真正相等。由于不同的对象可能有着相同的哈希码，所以会用equals方法判断是否真正相等。

9.静态方法与实例方法：

特性	静态方法	实例方法
关键字	static	无
归属	类	对象
调用方式	通过类名或对象	对象
访问权限	静态变量，静态方法	静态变量，静态方法，实例变量，实例方法
用途	工厂类方法，工厂方法	改变对象的状态
生命期	类加载时存在，类卸载时消失	对象创建时存在，对象销毁时消失

10.Object类：

getClass方法：返回对象运行时的信息，通过该方法了解对象的实际类型。

常用于反射机制。

hashCode方法：返回对象的哈希码，哈希码用于在基于哈希的数据结构中，快速地查找对象。当重写equals方法时，也要重写hashCode方法，确保相等的对象有着相同的哈希码。

equals方法：比较两个对象的地址值是否相等，如要比较内容是否相等，需重写equals方法。

clone方法：创建并返回该对象的副本，默认是浅拷贝。即复制对象本身，但不复制其内部引用。

为了使用该方法，类需要实现Cloneable接口，并重写clone方法，否则会抛出异常。

toString方法：返回对象的字符串表现形式，默认返回对象的类名和内存地址的组合。

常常重写该方法返回有意义的字符串。

notify方法：唤醒一个等待在该对象上的线程。

该方法通常与synchronized和wait()方法一起使用，起到线程之间的协调。

notifyAll方法：唤醒所有等待在该对象上的线程。

wait方法有三个：

第一个：无限期等待。

第二个：等待指定的毫秒数。

第三个：等待指定的毫秒数和指定的纳秒数。

通常与synchronized一起使用，达到线程间的协调。

finalize方法：垃圾回收器回收对象时使用，用于清理工作。但不推荐使用，因为java的垃圾回收机制不可预测且过时，所以常使用try-with-resources和AutoCloseable接口进行资源管理。

11.包：

（1）将功能相似的类或者接口放在一个包下，便于类的查找与使用。

（2）包可以避免命名冲突。同一个包中的类名可以是不同的，但是不同的包的类名可以是相同的，只需要用包名加以区分即可。

（3）包也限定了访问权限，拥有包访问权限的类才能访问某个包中的类。

既然说到了打包，那再来说说导包吧：

import关键字：为了使用别的包中成员，我们需要在程序中导入该包。

12.基本类型和包装类型：

基本类型：java中有8个基本类型，是直接存储数值的，变量位置取决于作用域和声明方式。

分别为short, int, long, float, double, boolean, char, byte.

包装类型：java中每个基本类型都有一个包装类型，包装类型是类，存储在堆上，可用于面向对象编程。

分别为Short, Integer, Long, Float, Double, Boolean, Character, Char, Byte.

区别：

（1）性能方面：

基本类型占用内存小，效率高。

而包装类型由于是对象，需要涉及内存分配和垃圾回收，性能较低。

（2）比较方式不同：

基本类型只需==就可以判断是否相等。

而包装类型的==是判断对象地址是否相等，使用equals是判断对象内容是否相等。

（3）默认值不同：

基本类型默认值为0或false.

而包装类型的默认值为null.

（4）初始化方式不同：

基本数据类型直接赋值即可。

而包装类型需要new一个对象。

（5）存储方式不同：

基本类型如果是局部变量那么就存储在栈上面，如果是成员变量就存储在堆上面。

而包装类型保存在堆上。

自动装箱与拆箱：

在java中，我们很多时候用到的是包装类型而不是基本类型。在集合当中，我们是不能讲int，double这些类型放进去的，因为集合的中的元素要求是Object类型的，那么为了让基本类型有对象的性质，就把它们包装起来，并添加了相应的属性和方法。

装箱：基本类型自动转为包装类型对象。

拆箱：包装类型对象自动转为基本类型。

缓存机制：

包装类型中的Byte，Short，Interger， Long对一些范围内的值提供了缓存，提升了性能。

下面会通过Integer缓存池详细讲解：

java中的Integer缓存池是为了节省内存，提升性能的，因为实践中大多数操作都集中在值很小的范围内，因此缓存下来可以节省内存分配和垃圾回收的负担，提高性能。

java中Integer缓存的值在-128到127，这些值会被缓存下来复用。

过程：java在自动装箱时，如果int的范围在-128到127之间，会直接返回一个已经缓存的Integer对象，而不是创建新的对象。因此，同一数值的包装类型对象可能是同一实例。

下面是值在缓存池范围内的情况

下面是值不在缓存池范围内的情况

额外扩展：

Long， Short，Byte缓存范围也是-128到127

Float和Double没有缓存池，因为小数可以存的很多。

Character缓存范围为0到127，即ASCLL码表。

Boolean缓存两个值，true和false。

下面给出长度的总结：

byte(Byte)：1字节 -128到127

short(Short)：2字节 -32768到32767

int(Integer)：4字节 -2147483648到2147483647

long(Long)： 8字节 -9223372036854775808到9223372036854775807

char(Character)：2字节 Unicode字符集中任意字符

float(Float)：4字节约为-3.4E38到3.4E38

double(Double)：8字节约为-1.7E108到1.7E308

13.static关键字：

static的作用有许多：

首先来看下面代码

当我们如果要创建很多个学生对象时，那么每个对象的三个属性都会占用一定的内存，但是其实这些学生的school属性都是相同的，我们如果创建10000个学生对象，那么这10000个学生对象都各自占用一部分内存给school，那么是不是太浪费了？所以我们可以用static修饰，这样我们只要占用1块内存，而不是10000块。