三、面向对象

面向对象概述

面向过程

关注点在实现功能的步骤上

面向对象

关注点在实现功能需要哪些对象的参与，可以把问题拆分成几个对象，对象协作起来解决问题。

面向对象开发方式耦合度低，扩展能力强。

面向对象的三大特征

封装
继承
多态

对象的创建

[修饰符列表] class 类名{
    //属性
    /
}

JVM内存分析

元空间 metaspace

元空间中存储的是类的元信息，字节码等。

元空间是java8之后引入的。是JVM规范中方法区的实现。

方法区：JVM规范 的叫法，各个厂商根据这个规范去实现具体的java虚拟机。

总结：方法区是规范，元空间是实现。java8之前使用永久代实现的。

堆内存

所有new的对象，都存储在堆内存中。

栈

方法被调用时会给该方法分配空间，在VM Stack中压栈。

JVM有自动垃圾回收机制，主要针对堆区。

实例变量和实例方法

通常描述一个对象的行为动作时，不加static——称为实例方法

实例方法不能通过类访问，必须通过对象访问。

方法调用传递引用数据类型

传的是地址！！！

！this关键字

this本质是一个引用
this中保存的是当前对象的内存地址
this.大部分情况可以省略，默认是访问当前的类的实例变量。当需要区分局部变量和实例变量时，不能省略。
this存储在栈帧的局部变量表的第0个槽位上。
this不能出现在静态方法中

this 实参

通过这种语法，可以在构造方法中调用本类的其他构造方法
作用：代码复用
this实参只能出现在构造方法的第一行！！！

封装

通过限制外部对对象内部的直接访问和修改，保证数据的安全性，并提高了代码的可维护性和可复用性。

属性私有化：使用private修饰
对外提供接口

*快速创建getter，setter方法

alt + insert
选择getter and setter
选择要创建的内容

构造器（构造方法）

对象的创建
对象的初始化（默认有super();，先对父类的变量进行初始化）

这两个阶段不能颠倒，也不能分割。

构造方法名需与类名一致。
不需要写return，不需要写返回值类型。
如果没有显式定义构造方法，系统会提供一个无参数的构造方法，并且会给属性赋默认值。
定义有参数的构造方法后，可以手动再写一个无参数的构造方法。【方法重载】

如何调用构造方法

new 构造方法名（实参）

写了构造方法，为什么还要单独写set方法？

构造方法是对象第一次创建时用于初始化的。set方法可以在后期修改属性值。

构造代码块

语法格式

1
2
3

{ } //直接写在class体里面
    //每次new都会运行一次构造代码块中的内容，运行前对象已经创建好，并且完成了初始值的赋值。
    //！！！构造代码块是在构造方法执行之前执行的！！！

作用

如果所有的构造方法在最开始的时候有相同的一部分代码，可以将公共的代码放在构造代码块中，达到复用的效果。

流程

new的时候在堆内存中开辟空间，给所有属性赋默认值
执行构造代码块进行初始化
执行构造方法体进行初始化
构造方法执行结束，对象初始化完毕

static 关键字

static修饰静态变量，当所有对象的某个属性的值是相同的，建议将该属性定义为静态变量，来节省内存。
JDK8后，静态变量存储在堆内存中。在类加载时进行初始化。
静态变量可以通过“引用.”来访问，实际运行时和对象无关（不会出现空指针异常），但不建议。会让程序员造成误解。

静态代码块

语法格式： static{ }
在类加载的时候执行，并且只执行一次。
可以有多个静态代码块，自上而下依次执行。
作用：在类加载的时候运行一段代码，可能是进行一些准备工作。

java虚拟机规范

运行时数据区的六个内容

PC Register, PC计数器：是一块较小的内存空间，用于存储下一条要执行的字节码指令地址。
java Virtual Machine Stacks, java虚拟机栈：用于存储栈帧，栈帧存储局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口等信息。
Heap, 堆：java虚拟机所管理的最大的一块内存，用于存储java对象实例以及数组。堆是垃圾回收器主要使用区域。
Method Area, 方法区：用于存储已被虚拟机加载的类信息、常量、静态变量（hotspot把这个内容存到堆里去了）、即时编译器编译后的代码等数据。
Run-Time Constant Pool, 常量池：方法区的一部分，用于存放编译期生成的各种字面量与符号引用（类名、方法名、属性名）。
method stacks, 本地方法栈：在本地方法的执行过程中，会使用本地方法栈。

GoF设计模式

什么是设计模式

可以重复利用的一套方案

GoF设计模式的分类

创建型：主要解决对象的创建问题
结构型：通过设计和构建对象之间的关系，以达到更好的重用性、扩展性和灵活性
行为型：主要用于处理对象之间的算法和责任分配

单例模式

属于创造型设计模式，确保一个类只有一个实例，并提供一个全局访问点来访问该实例。

饿汉式单例模式

类加载时对象就创建好了，不管这个对象用还是不用

构造方法私有化
定义一个静态变量，在类加载的时候初始化静态变量（只初始化一次）
对外提供一个公开的静态方法，用这个方法获取单个实例

懒汉式单例模式

用到这个对象的时候再创建对象，别在类加载的时候创建对象

构造方法私有化
提供一个静态变量，但这个变量的值为NULL
对外提供一个静态方法，通过这个方法可以获取对象

继承

作用

代码复用
有了继承，才有了方法覆盖和多态机制

实现

1
2
3

[修饰符列表] class 类名 extends 父类名 {

}

特性

只支持单继承，一个类只能继承一个类
不支持多继承，但支持多重继承（多层继承）
子类继承父类的除私有的、构造方法以外的所有内容
一个类没有显式继承任何类时，默认继承java.lang.Object类

方法覆盖（重写） overwrite

什么时候使用？

当从父类继承过来的方法，无法满足子类的业务需求时。

特性

当子类将父类方法覆盖之后，将来子类对象调用方法的时候，一定会执行重写之后的方法。
注解：@override，在方法前写这个注解，在编译阶段会检查这个方法是否重写了父类的方法。
如果返回值类型是引用数据类型，那么这个返回值类型可以是原类型的子类型。
访问权限不能变低，可以变高。public最高
抛出异常不能变多，可以变少。
方法覆盖针对的是实例方法，和静态方法无关。

多态

向上转型和向下转型的基本概念

引用数据类型进行类型转换。

向上转型：子–>父（可以等同看做自动类型转换）

父类型引用指向子类型对象，这是多态机制最核心的语法。

如果父类中没有某个方法，而子类中有，那么就需要向下转型。

向下转型：父–>子（可以等同看做强制类型转换）

当调用的方法是子类特有的方法，需要向下转型，进行强制转换。

如果两个子类不是同一类，会出现ClassCastException异常

如何避免ClassCastException异常？

使用运算符 instanceof

语法格式：

引用 instanceof 类型

在进行向下转型之前，用if语句判断一下是否是要向下转型的类型，不是就不要转换了。

静态方法和多态没有关系，因此静态方法和方法覆盖无关系。

软件开发七大原则

多态在开发中的作用

降低程序耦合度，提高程序的扩展力
尽量使用多态，面向抽象编程，不要面向具体编程。

实例变量无法覆盖，根据声明的类型进行赋值

抽象类和抽象方法

public abstract class Name{ //父类：所有子类的公共属性+公共方法的集合体
    public abstract void functionName();
}
// 抽象方法必须在抽象类中
//public 和 abstract的顺序没有要求
// ！！！继承该抽象类的子类必须覆盖这个抽象方法

存在的意义：强制子类重写抽象方法，编译器会报错。如果类中有一些方法无法实现或者没有意义，就可以将方法定义为抽象方法。

abstract 关键字不能和private、final、static关键字共存

super 关键字

当子类和父类有名称相同的属性/方法，此时调用父类中继承而来的属性/方法需要使用super.属性/方法
super不能在静态方法中使用
this可以单独输出（本质是引用，内容是地址），super不能单独输出（本质不是引用，只是代表了对象父类型特征的那部分）

如何在子类中在使用父类方法的基础上进行方法覆盖？

按正常方法覆盖，但是方法体中先写一个super.方法名()调用一下父类的方法，再写需要添加的内容。

在子类中调用父类的构造方法

在子类的构造方法中使用super(参数);

通过此方法可以给继承过来的父类特征进行初始化，达到代码复用。

final 关键字

final修饰的类不可以被继承
final修饰的方法无法被覆盖
final修饰的变量一旦赋值，不能重新赋值
final修饰的实例变量必须在构造方法执行完之前手动赋值。这种变量一般和static联用，得到常量（单词全部大写，每个单词用_连接）
final修饰的引用一旦指向某个对象，不能再指向其他对象。但指向的对象内部的数据可以修改。

接口

要想解耦合，就是多态+接口

接口在Java中表示一种规范或契约，它定义了一组抽象方法和常量，用来描述一些实现这个接口的类应该具有哪些行为和属性。接口和类一样，也是一种引用数据类型。

如何定义

[修饰符列表] interface 接口名{}

接口是完全抽象的

抽象类是半抽象的（可以定义抽象的方法，也可以定义非抽象的方法）

接口是完全抽象的，没有构造方法，也无法实例化。

JDK8之前的语法规则

接口中只能定义：常量+抽象方法

接口中的常量的static final可以省略，抽象方法的abstract可以省略。

所有方法和变量都是public的

接口与接口之间可以多继承

类和接口的关系——实现

这里的实现可以等同看做继承。（接口是父，类是子）这个说法仅供理解

使用implements关键字进行接口的实现。

一个非抽象的类实现接口必须将接口中所有抽象方法全部实现（否则编译器报错）

一个类可以实现多个接口

class 类名 implements 接口A,接口B{ }

使用了接口之后，为了降低程序的耦合度，一定要让接口和多态联合起来使用

父类型的引用指向子类型的对象。

JDK8后，接口中允许出现默认方法和静态方法

默认方法

引入默认方法是为了演变接口演变问题。

接口可以定义抽象方法，但不能实现这些方法。所有实现接口的类都必须实现这些抽象方法，这会导致接口升级问题——当我们向接口添加或删除一个抽象方法时，这会破坏该接口的所有实现，所有与它有关的类都需要修改代码。

覆盖会使用静态方法

只能通过接口名去调用

通常将接口作为工具使用时，会使用静态方法

JDK9之后允许定义私有实例方法（为默认方法服务）和私有静态方法（为静态方法服务）

私有静态方法便于将静态方法拆分为多个方法，免得一个方法中有几千行。便于代码复用

所有接口隐式继承object，因此接口也可以调用object类的相关方法

接口的作用

调用者和实现者通过接口达到了解耦合。调用者不需要关心具体的实现者，实现者也不许要关心具体的调用者，双方只要遵循规范，面向接口进行开发。
面向抽象编程，面向接口编程，可以降低程序的耦合度，提高程序的扩展力。

接口和抽象类的选择

抽象类主要用于公共代码的提取。多个类有共同的属性和方法时，提取出一个父类。
接口主要用于功能的扩展。有一些类需要实现某个方法，另一些类不需要，那就将这个方法定义到接口中，需要这个方法的就去实现这个接口。

一个类单继承父类，多实现接口

extends在前，implements在后

UML 统一建模语言

类之间的六种关系

聚合关系：整体和部分各自有自己的生命周期

组合关系：整体和部分有相同的生命周期。eg.人死了，四肢也没了。

三个比较重要的关系

其他的关系

聚合关系

组合关系

依赖关系

访问控制权限

类的访问权限只有两种：public和缺省
访问权限控制符不能修饰局部变量

Object类

toString ：将java对象转换成字符串型

但默认的方法输出的是地址，因此需要自己覆盖方法。

调用print()打印类时，会自动调用类的toString()（和自己调用toString方法有区别，因为它会先判断是否是NULL，再使用toString）

equal ：判断两个对象是否相等

默认方法是判断地址是否相等，也需要自己重写方法。

hashCode ：返回一个对象的哈希值

通常用来在哈希表中查找该对象的键值。

默认实现是根据对象的内存地址生成一个哈希码（将对象的内存地址转换为整数作为哈希值）。

该方法是为了HashMap、Hashtable、HashSet等集合类进行优化而设置的，便于更快地查找和存储对象。

clone

实现对象拷贝。通常在开发中需要保护原对象数据结构，于是克隆出一份新对象，对新对象进行操作。
默认实现：是protected类型，专门给子类使用的。（本地方法，调用C++程序实现的）【浅克隆】
怎么解决克隆方法调用问题？—— 在子类中重写clone方法，并且为了保证clone方法在任何位置都可以调用，建议将其修饰符修改为public
凡是参加克隆的对象，必须实现一个标志接口：java.lang.Cloneable

需要重写变成【深克隆】

就是先完成浅克隆，再单独克隆其中包含的类，然后赋值给克隆出来的东西。

eg.

内部类

什么是内部类

定义在一个类中的类

什么时候使用内部类

四种内部类

匿名内部类：