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深入解析Java面向对象编程：Object类、泛型、序列化与网络编程

article 2024/11/26 11:12:26

🚀 作者：“码上有前”
🚀 文章简介：Java
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标题

深入解析Java面向对象编程：Object类、泛型、序列化与网络编程

摘要

Java作为一种面向对象的语言，其设计核心在于对象和类的协同工作。Object类作为所有类的基类，为对象提供了通用功能；泛型为类型安全和代码复用提供了保障；序列化机制让对象能够持久化存储和网络传输；而网络编程则赋予Java跨平台的通信能力。本篇文章深入探讨了Object类、泛型、序列化与网络编程的核心概念、常用方法和最佳实践，并辅以详细实例，帮助初学者全面掌握Java的面向对象编程特性和高级应用。

文章内容

一、Java Object类

概念
Object类是Java中所有类的基类，每个Java类都直接或间接继承自Object。它定义了一些通用方法，用于支持对象操作，如比较、哈希计算和字符串表示。

常用方法

方法名	描述
`equals(Object obj)`	判断两个对象是否相等
`hashCode()`	返回对象的哈希值
`toString()`	返回对象的字符串表示
`clone()`	创建并返回对象的副本（需要实现`Cloneable`接口）
`getClass()`	获取对象的类类型
`finalize()`	对象被垃圾回收时调用（已过时，不推荐使用）

示例代码：`Object`类基本方法

public class ObjectExample {
    public static void main(String[] args) {
        ObjectExample obj1 = new ObjectExample();
        ObjectExample obj2 = new ObjectExample();

        // toString
        System.out.println("Object 1: " + obj1.toString());

        // equals
        System.out.println("Objects are equal: " + obj1.equals(obj2));

        // hashCode
        System.out.println("Object 1 HashCode: " + obj1.hashCode());
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "This is an ObjectExample instance.";
    }
}

最佳实践

重写equals()方法时应同时重写hashCode()，以保证一致性。
使用toString()提供对象的有意义描述，便于调试和日志记录。

二、Java泛型

概念
泛型（Generics）使类、接口和方法能够在定义时使用类型参数，从而实现类型安全和代码复用。常见泛型语法使用尖括号<>来定义。

常见泛型用法

用法	描述
泛型类	定义支持泛型的类
泛型方法	定义支持泛型的通用方法
通配符`<?>`	表示未知类型
上界`<? extends T>`	表示某个类型的子类型
下界`<? super T>`	表示某个类型的父类型

示例代码：泛型类与方法

// 泛型类
class Box<T> {
    private T value;

    public void setValue(T value) {
        this.value = value;
    }

    public T getValue() {
        return value;
    }
}

// 泛型方法
public class GenericsExample {
    public static <T> void printArray(T[] array) {
        for (T element : array) {
            System.out.println(element);
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        Box<Integer> intBox = new Box<>();
        intBox.setValue(10);
        System.out.println("Integer Box Value: " + intBox.getValue());

        String[] stringArray = {"Java", "Generics", "Example"};
        printArray(stringArray);
    }
}

最佳实践

优先使用泛型集合（如ArrayList）而非原始类型集合，以避免类型转换异常。
在方法和类中合理使用泛型边界（extends和super），增强灵活性。

三、Java序列化

概念
序列化是将对象的状态转换为字节流的过程，以便保存到文件或通过网络传输。Java通过实现Serializable接口支持对象的序列化。

核心方法与属性

方法/属性	描述
`ObjectOutputStream`	将对象写入输出流
`ObjectInputStream`	从输入流读取对象
`transient`关键字	阻止属性被序列化

示例代码：对象序列化与反序列化

import java.io.*;

class Person implements Serializable {
    private static final long serialVersionUID = 1L;
    private String name;
    private int age;

    public Person(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Person{name='" + name + "', age=" + age + "}";
    }
}

public class SerializationExample {
    public static void main(String[] args) {
        Person person = new Person("Alice", 25);

        // 序列化
        try (ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("person.ser"))) {
            oos.writeObject(person);
            System.out.println("Serialized: " + person);
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }

        // 反序列化
        try (ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(new FileInputStream("person.ser"))) {
            Person deserializedPerson = (Person) ois.readObject();
            System.out.println("Deserialized: " + deserializedPerson);
        } catch (IOException | ClassNotFoundException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

最佳实践

为每个Serializable类显式定义serialVersionUID，避免反序列化失败。
对敏感信息使用transient关键字防止序列化。

四、Java网络编程

概念
Java网络编程通过java.net包提供支持，主要用于在不同主机间通信。核心类包括Socket、ServerSocket、URL等。

常见方法与应用场景

类名	方法	描述
`Socket`	`getInputStream()`	获取输入流，用于读取数据
	`getOutputStream()`	获取输出流，用于发送数据
`ServerSocket`	`accept()`	等待客户端连接
`URL`	`openConnection()`	打开与URL的连接

示例代码：Socket通信

import java.io.*;
import java.net.*;

public class SocketExample {
    public static void main(String[] args) {
        // 启动服务器
        new Thread(() -> {
            try (ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(12345)) {
                System.out.println("Server is running...");
                Socket clientSocket = serverSocket.accept();
                BufferedReader in = new BufferedReader(new InputStreamReader(clientSocket.getInputStream()));
                System.out.println("Received: " + in.readLine());
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }).start();

        // 启动客户端
        try (Socket socket = new Socket("localhost", 12345);
             PrintWriter out = new PrintWriter(socket.getOutputStream(), true)) {
            out.println("Hello from Client!");
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}