Java面向对象

4.1 概论

4.1.1 类与对象

1.面向对象学习的三条主线：
① Java类及类的成员：属性、方法、构造器；代码块、内部类
② 面向对象的大特征：封装性、继承性、多态性、(抽象性)
③ 其它关键字：this、super、static、final、abstract、interface、package、import等

“大处着眼，小处着手”

2.面向对象与面向过程（理解）
① 面向过程：强调的是功能行为，以函数为最小单位，考虑怎么做
② 面向对象：强调具备了功能的对象，以类/对象为最小单位，考虑谁来做

举例对比：人把大象装进冰箱

3.完成一个项目（或功能）的思路：

4.面向对象中两个重要的概念：
① 类：对一类事物的描述，是抽象的、概念上的定义
② 对象：是实际存在的该类事物的每个个体，因而也称为实例(instance)

面向对象程序设计的重点是类的设计
设计类，就是设计类的成员

③ 二者的关系：

对象，是由类new出来的，派生出来的

5.面向对象思想落地实现的规则一
① 创建类，设计类的成员
② 创建类的对象
③ 通过“对象.属性”或“对象.方法”调用对象的结构

补充：几个概念的使用说明

属性 = 成员变量 = field = 域、字段

方法 = 成员方法 = 函数 = method

创建类的对象 = 类的实例化 = 实例化类

6.对象的创建与对象的内存解析

典型代码：

/*
说明：如果创建了一个类的多个对象，则每个对象都独立的拥有一套类的属性（非static的）
意味着：如果我们修改一个对象的属性a，则不影响另外一个对象属性a的值
*/

Person p1 = new Person();
Person p2 = new Person();
Person p3 = p1;//没有新创建一个对象，共用一个堆空间中的对象实体。

内存解析：

7.匿名对象：我们创建的对象，没显式的赋给一个变量名，即为匿名对象

特点：匿名对象只能调用一次

举例：

new Phone().sendEmail();
new Phone().playGame();
new Phone().price = 1999;
new Phone().showPrice();//0.0

应用场景：

PhoneMall mall = new PhoneMall();
//匿名对象的使用
mall.show(new Phone());
class PhoneMall{
    public void show(Phone phone){
        phone.sendEmail();
        phone.playGame();
    }
}

8.理解“万事万物皆对象”

① 在Java语言范畴中，我们都将功能、结构等封装到类中，通过类的实例化，来调用具体的功能结构

Scanner,String等

文件：File

网络资源：URL

② 涉及到Java语言与前端Html、后端的数据库交互时，前后端的结构在Java层面交互时，都体现为类、对象

4.1.2 JVM内存结构

编译完源程序以后，生成一个或多个字节码文件。

我们使用JVM中的类的加载器和解释器对生成的字节码文件进行解释运行。意味着，需要将字节码文件对应的类加载到内存中，涉及到内存解析

JVM规范图：

补充：对象的属性（非static的）加载在堆空间中

虚拟机栈：即为平时提到的栈结构。我们将局部变量存储在栈结构中

堆：我们将new出来的结构（比如：数组、对象）加载在对空间中

方法区：类的加载信息、常量池、静态域

4.2 类的结构之一：属性

1.类的设计中，两个重要结构之一：属性

对比：属性 vs 局部变量

1.1 相同点：

定义变量的格式：数据类型 变量名 = 变量值

先声明，后使用

变量都其对应的作用域

1.2 不同点：

① 在类中声明的位置的不同：

属性：直接定义在类的一对{}内

局部变量：声明在方法内、方法形参、代码块内、构造器形参、构造器内部的变量

② 关于权限修饰符的不同：

属性：可以在声明属性时，指明其权限，使用权限修饰符。目前，大家声明属性时，都使用缺省就可以了

常用的权限修饰符：private、public、缺省、protected --->封装性

局部变量：不可以使用权限修饰符

③ 默认初始化值的情况：

属性：类的属性，根据其类型，都默认初始化值

整型（byte、short、int、long：0）

浮点型（float、double：0.0）

字符型（char：0 （或'u0000'））

布尔型（boolean：false）

④ 引用数据类型（类、数组、接口：null）

局部变量：没默认初始化值。意味着，我们在调用局部变量之前，一定要显式赋值

特别地：形参在调用时，我们赋值即可

⑤ 在内存中加载的位置：

属性：加载到堆空间中（非static）

局部变量：加载到栈空间

2.回顾变量的分类：

方式一：按照数据类型：

方式二：按照在类中声明的位置：

4.3 类的结构之二：方法

类的设计中，两个重要结构之二：方法

方法：描述类应该具有的功能

Math类：sqrt()\random() \...
Scanner类：nextXxx() ...
Arrays类：sort() \ binarySearch() \ toString() \ equals() \ ...

1.举例：

public void eat(){}
public void sleep(int hour){}
public String getName(){}
public String getNation(String nation){}

2.方法的声明：

权限修饰符 返回值类型 方法名(形参列表){
        方法体
 }

注意：static、final、abstract 来修饰的方法，后面再讲

3.说明：

3.1 关于权限修饰符：默认方法的权限修饰符先都使用public

Java规定的4种权限修饰符：private、public、缺省、protected -->封装性再细说

3.2 返回值类型： 返回值 vs 没返回值

① 如果方法返回值，则必须在方法声明时，指定返回值的类型。同时，方法中，需要使用return关键字来返回指定类型的变量或常量：“return 数据”

② 如果方法没返回值，则方法声明时，使用void来表示。通常，没返回值的方法中，就不需要使用return.但是，如果使用的话，只能“return;”表示结束此方法的意思

③ 我们定义方法该不该返回值？

题目要求

凭经验：具体问题具体分析

3.3 方法名：属于标识符，遵循标识符的规则和规范，“见名知意”

3.4 形参列表： 方法可以声明0个，1个，或多个形参

① 格式：数据类型1 形参1,数据类型2 形参2,...

② 我们定义方法时，该不该定义形参？

题目要求

凭经验：具体问题具体分析

3.5 方法体：方法功能的体现。

4.补充：

方法的使用中，可以调用当前类的属性或方法

特殊的：方法A中又调用了方法A：递归方法

方法中，不可以定义方法

4.3.1 关键字：return

1.使用范围：使用在方法体中

2.作用：

① 结束方法

② 针对于返回值类型的方法，使用“return 数据”方法返回所要的数据

3.注意点：return关键字后面不可以声明执行语句

4.3.2 方法的重载

1.方法的重载的概念

① 定义：在同一个类中，允许存在一个以上的同名方法，只要它们的参数个数或者参数类型不同即可

② 总结：“两同一不同”：类相同、方法名相同；参数列表不同（参数个数不同，参数类型不同）

2.构成重载的举例：

//举例一：
Arrays类中重载的sort() / binarySearch()；PrintStream中的println()

//举例二：
//如下的4个方法构成了重载
public void getSum(int i,int j){
    System.out.println("1");
}

public void getSum(double d1,double d2){
    System.out.println("2");
}

public void getSum(String s ,int i){
    System.out.println("3");
}

public void getSum(int i,String s){
    System.out.println("4");
}

3.不构成重载的举例：

//如下的3个方法不能与上述4个方法构成重载
public int getSum(int i,int j){
    return 0;
}

public void getSum(int m,int n){

}

private void getSum(int i,int j){

}

4.如何判断是否构成方法的重载？

严格按照定义判断：两同一不同。跟方法的权限修饰符、返回值类型、形参变量名、方法体都没关系！

5.如何确定类中某一个方法的调用：

方法名 ---> 参数列表

6.补充：

面试题：方法的重载与重写的区别？

throws\throw
String\StringBuffer\StringBuilder
Collection\Collections
final\finally\finalize
...

抽象类、接口

sleep() / wait()

4.3.3 可变个数形参的方法

1.使用说明：

jdk 5.0新增的内容

具体使用：

① 可变个数形参的格式：数据类型 ... 变量名

② 当调用可变个数形参的方法时，传入的参数个数可以是：0个、1个、2个……

③ 可变个数形参的方法与本类中方法名相同，形参不同的方法之间构成重载

④ 可变个数形参的方法与本类中方法名相同，形参类型也相同的数组之间不构成重载。换句话说，二者不能共存

⑤ 可变个数形参在方法的形参中，必须声明在末尾

⑥ 可变个数形参在方法的形参中,最多只能声明一个可变形参

2.举例说明：

 public void show(int i){

}

public void show(String s){
    System.out.println("show(String)");
}

public void show(String ... strs){
    System.out.println("show(String ... strs)");
    for(int i = 0;i < strs.length;i++){
        System.out.println(strs[i]);
    }
}

//不能与上一个方法同时存在
//public void show(String[] strs){
//
//}

//调用时：
test.show("hello");
test.show("hello","world");
test.show();

test.show(new String[]{"AA","BB","CC"});

4.3.4 java的值传递机制

1.针对于方法内变量的赋值举例：

/*
规则：
如果变量是基本数据类型，此时赋值的是变量所保存的数据值
如果变量是引用数据类型，此时赋值的是变量所保存的数据的地址值
*/

System.out.println("***********基本数据类型：****************");
int m = 10;
int n = m;
System.out.println("m = " + m + ", n = " + n);
n = 20;
System.out.println("m = " + m + ", n = " + n);
System.out.println("***********引用数据类型：****************");

Order o1 = new Order();
o1.orderId = 1001;
Order o2 = o1;//赋值以后，o1和o2的地址值相同，都指向了堆空间中同一个对象实体。
System.out.println("o1.orderId = " + o1.orderId + ",o2.orderId = " +o2.orderId);
o2.orderId = 1002;
System.out.println("o1.orderId = " + o1.orderId + ",o2.orderId = " +o2.orderId);

2.针对于方法的参数概念

形参：方法定义时，声明的小括号内的参数

实参：方法调用时，实际传递给形参的数据

3.java中参数传递机制：值传递

① 如果参数是基本数据类型，此时实参赋给形参的是实参真实存储的数据值

② 如果参数是引用数据类型，此时实参赋给形参的是实参存储数据的地址值

推广：

① 如果变量是基本数据类型，此时赋值的是变量所保存的数据值

② 如果变量是引用数据类型，此时赋值的是变量所保存的数据的地址值

4.典型例题与内存解析：

例题1：

例题2：

4.3.5 递归方法

1.定义：

递归方法：一个方法体内调用它自身

2.如何理解递归方法？

① 方法递归包含了一种隐式的循环，它会重复执行某段代码，但这种重复执行无须循环控制

② 递归一定要向已知方向递归，否则这种递归就变成了无穷递归，类似于死循环

3.举例：

//例1：计算1-n之间所自然数的和
public int getSum(int n) {// 3
    if (n == 1) {
        return 1;
    } else {
        return n + getSum(n - 1);
    }
}

//例2：计算1-n之间所自然数的乘积:n!
public int getSum1(int n) {
    if (n == 1) {
        return 1;
    } else {
        return n * getSum1(n - 1);
    }
}

//例3：已知一个数列：f(0) = 1,f(1) = 4,f(n+2)=2*f(n+1) + f(n),
//其中n是大于0的整数，求f(10)的值。
public int f(int n){
    if(n == 0){
        return 1;
    }else if(n == 1){
        return 4;
    }else{
        return f(n + 2) - 2 * f(n + 1);
        return 2*f(n - 1) + f(n - 2);
    }
}

//例4：斐波那契数列

//例5：汉诺塔问题

//例6：快排

4.4 类的结构之三：构造器

1.构造器（或构造方法）：Constructor

构造器的作用：

① 创建对象

② 初始化对象的信息

2.使用说明：

① 如果没显式的定义类的构造器的话，则系统默认提供一个空参的构造器

② 定义构造器的格式：权限修饰符 类名(形参列表){}

③ 一个类中定义的多个构造器，彼此构成重载

④ 一旦我们显式的定义了类的构造器之后，系统就不再提供默认的空参构造器

⑤一个类中，至少会有一个构造器

3.举例：

//构造器
public Person(){
    System.out.println("Person().....");
    }

public Person(String n){
    name = n;

}

public Person(String n,int a){
    name = n;
    age = a;
}

4.4.1 属性赋值顺序

① 默认初始化

② 显式初始化

③ 构造器中初始化

④ 通过"对象.方法" 或 "对象.属性"的方式，赋值

4.4.2 JavaBean的概念

所谓JavaBean，是指符合如下标准的Java类：

类是公共的

一个无参的公共的构造器

属性，且对应的get、set方法

4.5 面向对象的特征一：封装性

面向对象的特征一：封装与隐藏

1.为什么要引入封装性？

① 我们程序设计追求“高内聚，低耦合”

高内聚 ：类的内部数据操作细节自己完成，不允许外部干涉；

低耦合 ：仅对外暴露少量的方法用于使用

② 隐藏对象内部的复杂性，只对外公开简单的接口。便于外界调用，从而提高系统的可扩展性、可维护性。通俗的说，把该隐藏的隐藏起来，该暴露的暴露出来。这就是封装性的设计思想

2.问题引入：

当我们创建一个类的对象以后，我们可以通过"对象.属性"的方式，对对象的属性进行赋值。这里，赋值操作要受到属性的数据类型和存储范围的制约。除此之外，没其他制约条件。但是，在实际问题中，我们往往需要给属性赋值加入额外的限制条件。这个条件就不能在属性声明时体现，我们只能通过方法进行限制条件的添加。（比如：setLegs()同时，我们需要避免用户再使用"对象.属性"的方式对属性进行赋值。则需要将属性声明为私有的(private)）

此时，针对于属性就体现了封装性

3.封装性思想具体的代码体现：

//体现一：将类的属性xxx私化(private),同时，提供公共的(public)方法来获取(getXxx)和设置(setXxx)此属性的值
private double radius;
public void setRadius(double radius){
    this.radius = radius;
}

public double getRadius(){
    return radius;
}

//体现二：不对外暴露的私有的方法

//体现三：单例模式（将构造器私有化）

//体现四：如果不希望类在包外被调用，可以将类设置为缺省的

4.Java规定的四种权限修饰符

① 权限从小到大顺序为：private < 缺省 < protected < public

② 具体的修饰范围：

③ 权限修饰符可用来修饰的结构说明：

四种权限都可以用来修饰类的内部结构：属性、方法、构造器、内部类

修饰类的话，只能使用：缺省、public

4.6 面向对象的特征二：继承性

1.为什么要有类的继承性？(继承性的好处）

① 减少了代码的冗余，提高了代码的复用性

② 便于功能的扩展

③ 为之后多态性的使用，提供了前提

2.继承性的格式：

/*
A:子类、派生类、subclass
B:父类、超类、基类、superclass
*/

class A extends B{}

3.子类继承父类以后有哪些不同？

① 体现：一旦子类A继承父类B以后，子类A中就获取了父类B中声明的所有的属性和方法

特别的，父类中声明为private的属性或方法，子类继承父类以后，仍然认为获取了父类中私的结构。只因为封装性的影响，使得子类不能直接调用父类的结构而已

② 子类继承父类以后，还可以声明自己特有的属性或方法：实现功能的拓展

子类和父类的关系，不同于子集和集合的关系

extends：延展、扩展

4.Java中继承性的说明

① 一个类可以被多个子类继承

② Java中类的单继承性：一个类只能有一个父类

③ 子父类是相对的概念

④ 子类直接继承的父类，称为：直接父类。间接继承的父类称为：间接父类

⑤ 子类继承父类以后，就获取了直接父类以及所间接父类中声明的属性和方法

5.java.lang.Object类的理解

① 如果我们没显式的声明一个类的父类的话，则此类继承于java.lang.Object类

② 所的java类（除java.lang.Object类之外都直接或间接的继承于java.lang.Object类

③ 意味着，所的java类具有java.lang.Object类声明的功能

4.7 面向对象的特征三：多态性

1.多态性的理解：

可以理解为一个事物的多种形态

2.何为多态性：

对象的多态性：父类的引用指向子类的对象（或子类的对象赋给父类的引用）

举例：

Person p = new Man();
Object obj = new Date();

3.多态性的使用：虚拟方法调用

有了对象的多态性以后，我们在编译期，只能调用父类中声明的方法，但在运行期，我们实际执行的是子类重写父类的方法

总结：编译，看左边；运行，看右边

4.多态性的使用前提：

① 类的继承关系

② 方法的重写

5.多态性的应用举例：

//举例一：
public void func(Animal animal){//Animal animal = new Dog();
    animal.eat();
    animal.shout();
}

//举例二：
public void method(Object obj){

}

//举例三：
class Driver{
    public void doData(Connection conn){
        //conn = new MySQlConnection(); 
        // conn = new OracleConnection();

        //规范的步骤去操作数据
        //conn.method1();
        //conn.method2();
        //conn.method3();
    }
}

6.多态性使用的注意点：

对象的多态性，只适用于方法，不适用于属性（编译和运行都看左边）

7.关于向上转型与向下转型：

7.1 向上转型：多态

7.2 向下转型：

7.2.1 为什么使用向下转型：

有了对象的多态性以后，内存中实际上是加载了子类特有的属性和方法的，但是由于变量声明为父类类型，导致编译时，只能调用父类中声明的属性和方法。子类特有的属性和方法不能调用。如何才能调用子类特的属性和方法？使用向下转型

7.2.2 如何实现向下转型：

使用强制类型转换符：()

7.2.3 使用时的注意点：

① 使用强转时，可能出现ClassCastException的异常

② 为了避免在向下转型时出现ClassCastException的异常，我们在向下转型之前，先进行instanceof的判断，一旦返回true，就进行向下转型。如果返回false，不进行向下转型

7.2.4 instanceof的使用：

① a instanceof A:判断对象a是否是类A的实例。如果是，返回true；如果不是，返回false

② 如果 a instanceof A返回true,则 a instanceof B也返回true.其中，类B是类A的父类

③ 要求a所属的类与类A必须是子类和父类的关系，否则编译错误

7.2.5 图示：

8.面试题：

8.1 谈谈你对多态性的理解？

① 实现代码的通用性

② Object类中定义的public boolean equals(Object obj){ }

JDBC:使用java程序操作(获取数据库连接、CRUD)数据库(MySQL、Oracle、DB2、SQL Server)

③ 抽象类、接口的使用肯定体现了多态性。（抽象类、接口不能实例化）

8.2 多态是编译时行为还是运行时行为？

4.8 关键字：this

1.可以调用的结构：属性、方法；构造器

属性、方法；构造器

2.this调用属性、方法：

this理解为：当前对象 或 当前正在创建的对象

① 在类的方法中，我们可以使用"this.属性"或"this.方法"的方式，调用当前对象属性或方法。但是，通常情况下，我们都择省略"this."。特殊情况下，如果方法的形参和类的属性同名时，我们必须显式的使用"this.变量"的方式，表明此变量是属性，而非形参

② 在类的构造器中，我们可以使用"this.属性"或"this.方法"的方式，调用当前正在创建的对象属性或方法。但是，通常情况下，我们都择省略"this."。特殊情况下，如果构造器的形参和类的属性同名时，我们必须显式的使用"this.变量"的方式，表明此变量是属性，而非形参

3.this调用构造器：

① 我们在类的构造器中，可以显式的使用"this(形参列表)"方式，调用本类中指定的其他构造器

② 构造器中不能通过"this(形参列表)"方式调用自己

③ 如果一个类中有n个构造器，则最多有 n - 1构造器中使用了"this(形参列表)"

④ 规定："this(形参列表)"必须声明在当前构造器的首行

⑤ 构造器内部，最多只能声明一个"this(形参列表)"，用来调用其他的构造器

4.9 关键字：package/import

1.package的使用

1.1 使用说明：

① 为了更好的实现项目中类的管理，提供包的概念

② 使用package声明类或接口所属的包，声明在源文件的首行

③ 包，属于标识符，遵循标识符的命名规则、规范(xxxyyyzzz)、“见名知意”

④ 每"."一次，就代表一层文件目录

1.2 举例：

举例一：某航运软件系统包括：一组域对象、GUI和reports子系统

举例二：MVC设计模式

1.3 JDK中的主要包介绍：

2.import的使用：

import:导入

① 在源文件中显式的使用import结构导入指定包下的类、接口

② 声明在包的声明和类的声明之间

③ 如果需要导入多个结构，则并列写出即可

④ 可以使用"xxx.*"的方式，表示可以导入xxx包下的所结构

⑤ 如果使用的类或接口是java.lang包下定义的，则可以省略import结构

⑥ 如果使用的类或接口是本包下定义的，则可以省略import结构

⑦ 如果在源文件中，使用了不同包下的同名的类，则必须至少一个类需要以全类名的方式显示

⑧ 使用"xxx.*"方式表明可以调用xxx包下的所结构。但是如果使用的是xxx子包下的结构，则仍需要显式导入

⑨ import static:导入指定类或接口中的静态结构:属性或方法

4.10 关键字：super

1.super 关键字可以理解为：父类的

2.可以用来调用的结构：

属性、方法、构造器

3.super调用属性、方法：

① 我们可以在子类的方法或构造器中。通过使用"super.属性"或"super.方法"的方式，显式的调用父类中声明的属性或方法。但是，通常情况下，我们习惯省略"super."

② 特殊情况：当子类和父类中定义了同名的属性时，我们要想在子类中调用父类中声明的属性，则必须显式的使用"super.属性"的方式，表明调用的是父类中声明的属性

③ 特殊情况：当子类重写了父类中的方法以后，我们想在子类的方法中调用父类中被重写的方法时，则必须显式的使用"super.方法"的方式，表明调用的是父类中被重写的方法

4.super调用构造器：

① 我们可以在子类的构造器中显式的使用"super(形参列表)"的方式，调用父类中声明的指定的构造器

② "super(形参列表)"的使用，必须声明在子类构造器的首行！

③ 我们在类的构造器中，针对于"this(形参列表)"或"super(形参列表)"只能二一，不能同时出现

④ 在构造器的首行，没显式的声明"this(形参列表)"或"super(形参列表)"，则默认调用的是父类中空参的构造器：super()

⑤ 在类的多个构造器中，至少一个类的构造器中使用了"super(形参列表)"，调用父类中的构造器

4.11 关键字：static

4.11.1 static:静态的

1.可以用来修饰的结构：主要用来修饰类的内部结构

属性、方法、代码块、内部类

2.static修饰属性：静态变量（或类变量）

2.1 属性，是否使用static修饰，又分为：静态属性 vs 非静态属性(实例变量)

① 实例变量：我们创建了类的多个对象，每个对象都独立的拥一套类中的非静态属性。当修改其中一个对象中的非静态属性时，不会导致其他对象中同样的属性值的修改

② 静态变量：我们创建了类的多个对象，多个对象共享同一个静态变量。当通过某一个对象修改静态变量时，会导致其他对象调用此静态变量时，是修改过了的

2.2 static修饰属性的其他说明：

① 静态变量随着类的加载而加载。可以通过"类.静态变量"的方式进行调用

② 静态变量的加载要早于对象的创建

③ 由于类只会加载一次，则静态变量在内存中也只会存在一份：存在方法区的静态域中

④

2.3 静态属性举例：

System.out; Math.PI;

3.静态变量内存解析：

4.static修饰方法：静态方法、类方法

① 随着类的加载而加载，可以通过"类.静态方法"的方式进行调用

②

③ 静态方法中，只能调用静态的方法或属性；非静态方法中，既可以调用非静态的方法或属性，也可以调用静态的方法或属性

5.static的注意点：

① 在静态的方法内，不能使用this关键字、super关键字

② 关于静态属性和静态方法的使用，大家都从生命周期的角度去理解

6.如何判定属性和方法应该使用static关键字：

6.1 关于属性

① 属性是可以被多个对象所共享的，不会随着对象的不同而不同的

② 类中的常量也常常声明为static

6.2 关于方法

① 操作静态属性的方法，通常设置为static的

② 工具类中的方法，习惯上声明为static的。 比如：Math、Arrays、Collections

7.使用举例：

//举例一：Arrays、Math、Collections等工具类
//举例二：单例模式
//举例三：
class Circle{
    private double radius;
    private int id;//自动赋值

    public Circle(){
        id = init++;
        total++;
    }

    public Circle(double radius){
        this();
//        id = init++;
//        total++;
        this.radius = radius;
    }

    private static int total;//记录创建的圆的个数
    private static int init = 1001;//static声明的属性被所对象所共享

    public double findArea(){
        return 3.14 * radius * radius;
    }

    public double getRadius() {
        return radius;
    }

    public void setRadius(double radius) {
        this.radius = radius;
    }

    public int getId() {
        return id;
    }

    public static int getTotal() {
        return total;
    }
}

4.11.2 单例模式

1.设计模式的说明

1.1 理解

设计模式是在大量的实践中总结和理论化之后优的代码结构、编程风格、以及解决问题的思考方式

1.2 常用设计模式

23种经典的设计模式 GOF

① 创建型模式，共5种：工厂方法模式、抽象工厂模式、单例模式、建造者模式、原型模式

② 结构型模式，共7种：适配器模式、装饰器模式、代理模式、外观模式、桥接模式、组合模式、享元模式

③ 行为型模式，共11种：策略模式、模板方法模式、观察者模式、迭代器模式、责任链模式、命令模式、备忘录模式、状态模式、访问者模式、中介者模式、解释器模式

2.单例模式

2.1 要解决的问题：

所谓类的单例设计模式，就是采取一定的方法保证在整个的软件系统中，对某个类只能存在一个对象实例

2.2 具体代码的实现：

//饿汉式1：
class Bank{
    //1.私化类的构造器
    private Bank(){

    }
    
    //2.内部创建类的对象
    //4.要求此对象也必须声明为静态的
    private static Bank instance = new Bank();
    
    //3.提供公共的静态的方法，返回类的对象
    public static Bank getInstance(){
        return instance;
    }
}

//饿汉式2：使用了静态代码块
class Order{
    //1.私化类的构造器
    private Order(){
        
    }
    
    //2.声明当前类对象，没初始化
    //4.此对象也必须声明为static的
    private static Order instance = null;
    static{
        instance = new Order();
 }
    
    //3.声明public、static的返回当前类对象的方法
    public static Order getInstance(){
        return instance;
    }    
}

//懒汉式：
class Order{
    
    //1.私化类的构造器
    private Order(){
        
    }
    
    //2.声明当前类对象，没初始化
    //4.此对象也必须声明为static的
    private static Order instance = null;
    
    //3.声明public、static的返回当前类对象的方法
    public static Order getInstance(){
        if(instance == null){
            instance = new Order();
        }
        return instance;
    }
}

2.3 两种方式的对比：

① 饿汉式：

好处：饿汉式是线程安全的

坏处：对象加载时间过长

② 懒汉式：

好处：延迟对象的创建

坏处：线程不安全--->到多线程内容时，再修改

4.12 关键字：final

1.可以用来修饰：

类、方法、变量

2.具体的：

2.1 final 用来修饰一个类:此类不能被其他类所继承

比如：String类、System类、StringBuffer类

2.2 final 用来修饰方法：表明此方法不可以被重写

比如：Object类中getClass();

2.3 final 用来修饰变量：此时的"变量"就称为是一个常量

① final修饰属性：可以考虑赋值的位置：显式初始化、代码块中初始化、构造器中初始化

② final修饰局部变量：尤其是使用final修饰形参时，表明此形参是一个常量。当我们调用此方法时，给常量形参赋一个实参。一旦赋值以后，就只能在方法体内使用此形参，但不能进行重新赋值

2.4 static final 用来修饰属性：全局常量

4.13 关键字：abstract

4.13.1 abstract: 抽象的

1.可以用来修饰：

类、方法

2.具体的：

2.1 abstract修饰类：抽象类

① 此类不能实例化

② 抽象类中一定有构造器，便于子类实例化时调用（涉及：子类对象实例化的全过程）

③ 开发中，都会提供抽象类的子类，让子类对象实例化，完成相关的操作 --->抽象的使用前提：继承性

2.2 abstract修饰方法：抽象方法

① 抽象方法只方法的声明，没方法体

② 包含抽象方法的类，一定是一个抽象类。反之，抽象类中可以没有抽象方法的

③ 若子类重写了父类中的所的抽象方法后，此子类方可实例化

④ 若子类没重写父类中的所的抽象方法，则此子类也是一个抽象类，需要使用abstract修饰

3.注意点：

① abstract不能用来修饰：属性、构造器等结构

② abstract不能用来修饰私方法、静态方法、final的方法、final的类

4.abstract的应用举例：

举例一：

举例二：

abstract class GeometricObject{
    public abstract double findArea();
}

class Circle extends GeometricObject{
private double radius;
    public double findArea(){
        return 3.14 * radius * radius;
    }
}

举例三：

IO流中设计到的抽象类：InputStream/OutputStream / Reader /Writer。在其内部定义了抽象的read()、write()方法。

4.13.2 模板方法的设计模式

1.解决的问题

在软件开发中实现一个算法时，整体步骤很固定、通用，这些步骤已经在父类中写好了。但是某些部分易变，易变部分可以抽象出来，供不同子类实现。这就是一种模板模式

2.举例

abstract class Template{
    //计算某段代码执行所需要花费的时间
    public void spendTime(){
        long start = System.currentTimeMillis();
        this.code();//不确定的部分、易变的部分
        long end = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("花费的时间为：" + (end - start));
    }
    public abstract void code();
}

class SubTemplate extends Template{
    @Override
    public void code() {
        for(int i = 2;i <= 1000;i++){
            boolean isFlag = true;
            for(int j = 2;j <= Math.sqrt(i);j++){
                if(i % j == 0){
                    isFlag = false;
                    break;
                }
            }
            if(isFlag){
                System.out.println(i);
            }
        }
    }
}

3.应用场景

4.14 关键字：interface

4.14.1 interface:接口

1.使用说明：

1.1 接口使用interface来定义

1.2 Java中，接口和类是并列的两个结构

1.3 如何定义接口：定义接口中的成员

① JDK7及以前：只能定义全局常量和抽象方法

全局常量：public static final的.但是书写时，可以省略不写

抽象方法：public abstract的

② JDK8：除了定义全局常量和抽象方法之外，还可以定义静态方法、默认方法（略）

1.4 接口中不能定义构造器的！意味着接口不可以实例化

1.5 Java开发中，接口通过让类去实现(implements)的方式来使用

① 如果实现类覆盖了接口中的所抽象方法，则此实现类就可以实例化

② 如果实现类没覆盖接口中所的抽象方法，则此实现类仍为一个抽象类

1.6 Java类可以实现多个接口

弥补了Java单继承性的局限性

格式：class AA extends BB implements CC,DD,EE

1.7 接口与接口之间可以继承，而且可以多继承

1.8 接口的具体使用，体现多态性

1.9 接口，实际上可以看做是一种规范

2.举例：

/*
① 接口使用上也满足多态性
② 接口，实际上就是定义了一种规范
③ 开发中，体会面向接口编程！
 */
 
 class Computer{
    public void transferData(USB usb){//USB usb = new Flash();
        usb.start();
        System.out.println("具体传输数据的细节");
        usb.stop();
    }
}

interface USB{
    //常量：定义了长、宽、最大最小的传输速度等
    void start();
    void stop();
}

class Flash implements USB{
    @Override
    public void start() {
        System.out.println("U盘开启工作");
    }

    @Override
    public void stop() {
        System.out.println("U盘结束工作");
    }
}

class Printer implements USB{
    @Override
    public void start() {
        System.out.println("打印机开启工作");
    }

    @Override
    public void stop() {
        System.out.println("打印机结束工作");
    }
}

3.体会面向接口编程的思想

面向接口编程：我们在应用程序中，调用的结构都是JDBC中定义的接口，不会出现具体某一个数据库厂商的API

4.Java8中关于接口的新规范

① 接口中定义的静态方法，只能通过接口来调用

② 通过实现类的对象，可以调用接口中的默认方法。如果实现类重写了接口中的默认方法，调用时，仍然调用的是重写以后的方法

③ 如果子类(或实现类)继承的父类和实现的接口中声明了同名同参数的默认方法，那么子类在没重写此方法的情况下，默认调用的是父类中的同名同参数的方法（类优先原则）

④ 知识点4：如果实现类实现了多个接口，而这多个接口中定义了同名同参数的默认方法，那么在实现类没重写此方法的情况下，报错（接口冲突）。这就需要我们必须在实现类中重写此方法

⑤ 知识点5：如何在子类（或实现类）的方法中调用父类、接口中被重写的方法

    public void myMethod(){
        method3();//调用自己定义的重写的方法
        super.method3();//调用的是父类中声明的
        //调用接口中的默认方法
        CompareA.super.method3();
        CompareB.super.method3();
    }

5.面试题：

抽象类和接口的异同？

① 相同点：不能实例化；都可以包含抽象方法的

② 不同点：把抽象类和接口(java7,java8,java9)的定义、内部结构解释说明

类：单继承性

接口：多继承

类与接口：多实现

4.14.2 代理模式

1.解决的问题

代理模式是Java开发中使用较多的一种设计模式。代理设计就是为其他对象提供一种代理以控制对这个对象的访问

2.举例

 interface NetWork{
    public void browse();
}

//被代理类
class Server implements NetWork{

    @Override
    public void browse() {
        System.out.println("真实的服务器访问网络");
    }
}

//代理类
class ProxyServer implements NetWork{
    private NetWork work;
    public ProxyServer(NetWork work){
        this.work = work;
    }

    public void check(){
        System.out.println("联网之前的检查工作");
    }

    @Override
    public void browse() {
        check();
        work.browse();
    }
}

3.应用场景

4.14.3 工厂的设计模式

1.解决的问题

实现了创建者与调用者的分离，即将创建对象的具体过程屏蔽隔离起来，达到提高灵活性的目的

2.具体模式

① 简单工厂模式：用来生产同一等级结构中的任意产品。（对于增加新的产品，需要修改已有代码）

② 工厂方法模式：用来生产同一等级结构中的固定产品。（支持增加任意产品)

③ 抽象工厂模式：用来生产不同产品族的全部产品。（对于增加新的产品，无能为力；支持增加产品族)

4.15 方法的重写

1.什么是方法的重写(override 或 overwrite)？

子类继承父类以后，可以对父类中同名同参数的方法，进行覆盖操作

2.应用：

重写以后，当创建子类对象以后，通过子类对象调用子父类中的同名同参数的方法时，实际执行的是子类重写父类的方法

3.举例：

class Circle{
public double findArea(){}//求面积
}
class Cylinder extends Circle{
public double findArea(){}//求表面积
}

class Account{
public boolean withdraw(double amt){}
}
class CheckAccount extends Account{
public boolean withdraw(double amt){}
}

4.重写的规则：

 //方法的声明： 
         权限修饰符  返回值类型  方法名(形参列表) throws 异常的类型{
             //方法体
        }
                        
/*
① 子类中的叫重写的方法，父类中的叫被重写的方法
② 子类重写的方法的方法名和形参列表与父类被重写的方法的方法名和形参列表相同
③ 子类重写的方法的权限修饰符不小于父类被重写的方法的权限修饰符
        > 特殊情况：子类不能重写父类中声明为private权限的方法
④ 返回值类型：
        >父类被重写的方法的返回值类型是void，则子类重写的方法的返回值类型只能是void
        >父类被重写的方法的返回值类型是A类型，则子类重写的方法的返回值类型可以是A类或A类的子类
        >父类被重写的方法的返回值类型是基本数据类型(比如：double)，则子类重写的方法的返回值类型必须是相同的基本数据类型(必须也是double)
⑤ 子类重写的方法抛出的异常类型不大于父类被重写的方法抛出的异常类型（具体放到异常处理时候讲）
⑥ 子类和父类中的同名同参数的方法要么都声明为非static的（考虑重写，要么都声明为static的（不是重写)
 */

5.面试题：

区分方法的重写和重载？

① 二者的概念

② 重载和重写的具体规则

③ 重载：不表现为多态性；重写：表现为多态性

6.补充：

重载，是指允许存在多个同名方法，而这些方法的参数不同。编译器根据方法不同的参数表，对同名方法的名称做修饰。对于编译器而言，这些同名方法就成了不同的方法。它们的调用地址在编译期就绑定了。Java的重载是可以包括父类和子类的，即子类可以重载父类的同名不同参数的方法

所以：对于重载而言，在方法调用之前，编译器就已经确定了所要调用的方法，这称为“早绑定”或“静态绑定”

而对于多态，只等到方法调用的那一刻，解释运行器才会确定所要调用的具体方法，这称为“晚绑定”或“动态绑定”

引用一句Bruce Eckel的话：“不要犯傻，如果它不是晚绑定，它就不是多态。”

4.16 子类对象实例化全过程

（理解即可）

1.从结果上看：继承性

① 子类继承父类以后，就获取了父类中声明的属性或方法

② 创建子类的对象，在堆空间中，就会加载所父类中声明的属性

2.从过程上看：

当我们通过子类的构造器创建子类对象时，我们一定会直接或间接的调用其父类的构造器，进而调用父类的父类的构造器，直到调用了java.lang.Object类中空参的构造器为止。正因为加载过所的父类的结构，所以才可以看到内存中父类中的结构，子类对象才可以考虑进行调用

3.强调说明：

虽然创建子类对象时，调用了父类的构造器，但是自始至终就创建过一个对象，即为new的子类对象

4.17 Object类的使用

1.java.lang.Object类的说明：

① Object类是所Java类的根父类

② 如果在类的声明中未使用extends关键字指明其父类，则默认父类为java.lang.Object类

③ Object类中的功能(属性、方法)就具通用性

属性：无
方法：equals() / toString() / getClass() / hashCode() / clone() / finalize() / wait() / notify() / notifyAll()

④ Object类只声明了一个空参的构造器

2.equals()方法

2.1 equals()的使用：

① 是一个方法，而非运算符

② 只能适用于引用数据类型

③ Object类中equals()的定义：

/*
Object类中定义的equals()和==的作用是相同的：比较两个对象的地址值是否相同.即两个引用是否指向同一个对象实体
 */
 
public boolean equals(Object obj) {
            return (this == obj);
      }

④ 像String、Date、File、包装类等都重写了Object类中的equals()方法。重写以后，比较的不是两个引用的地址是否相同，而是比较两个对象的"实体内容"是否相同

⑤ 通常情况下，我们自定义的类如果使用equals()的话，也通常是比较两个对象的"实体内容"是否相同。那么，我们就需要对Object类中的equals()进行重写

重写的原则：比较两个对象的实体内容是否相同

2.2 如何重写equals()

① 手动重写举例：

class User{
String name;
int age;
    //重写其equals()方法
    public boolean equals(Object obj){
        if(obj == this){
            return true;
        }
        if(obj instanceof User){
            User u = (User)obj;
            return this.age == u.age && this.name.equals(u.name);
        }
        return false;
    }
}

② 开发中如何实现：自动生成的

2.3 回顾 == 运算符的使用：

可以使用在基本数据类型变量和引用数据类型变量中

① 如果比较的是基本数据类型变量：比较两个变量保存的数据是否相等。（不一定类型要相同）

② 如果比较的是引用数据类型变量：比较两个对象的地址值是否相同.即两个引用是否指向同一个对象实体

补充： == 符号使用时，必须保证符号左右两边的变量类型一致

3.toString()方法

3.1 toString()的使用：

① 当我们输出一个对象的引用时，实际上就是调用当前对象的toString()

② Object类中toString()的定义：

public String toString() {
   return getClass().getName() + "@" + Integer.toHexString(hashCode());
}

③ 像String、Date、File、包装类等都重写了Object类中的toString()方法，使得在调用对象的toString()时，返回"实体内容"信息

④ 自定义类也可以重写toString()方法，当调用此方法时，返回对象的"实体内容"

3.2 如何重写toString()

举例：

//自动实现
@Override
public String toString() {
return "Customer [name=" + name + ", age=" + age + "]";
}

4.面试题：

① final、finally、finalize的区别

② == 和 equals() 区别

4.18 单元测试方法

Java中的JUnit单元测试步骤：

① 当前工程 - 右键：build path - add libraries - JUnit 4 - 下一步

② 创建Java类，进行单元测试

此时的Java类要求：① 此类是public的 ②此类提供公共的无参的构造器

③ 此类中声明单元测试方法

此时的单元测试方法：方法的权限是public,没返回值，没形参

④ 此单元测试方法上需要声明注解：@Test,并在单元测试类中导入：import org.junit.Test;

⑤ 声明好单元测试方法以后，就可以在方法体内测试相关的代码

⑥ 写完代码以后，左键双击单元测试方法名，右键：run as - JUnit Test

4.19 包装类的使用

1.为什么要有包装类(或封装类）

为了使基本数据类型的变量具有类的特征，引入包装类

2.基本数据类型与对应的包装类：

3.需要掌握的类型间的转换：（基本数据类型、包装类、String）

① 基本数据类型<--->包装类

JDK 5.0 新特性：自动装箱 与自动拆箱

② 基本数据类型、包装类--->String

调用String重载的valueOf(Xxx xxx)

③ String--->基本数据类型、包装类

调用包装类的parseXxx(String s)

注意：转换时，可能会报NumberFormatException

4.应用场景举例：

//Vector类中关于添加元素，只定义了形参为Object类型的方法：
v.addElement(Object obj);  //基本数据类型 --->包装类 --->使用多态

4.20 main()的使用说明

① main()方法作为程序的入口

② main()方法也是一个普通的静态方法

③ main()方法可以作为我们与控制台交互的方式（之前：使用Scanner）

如何将控制台获取的数据传给形参：String[] args?

运行时：java 类名 "Tom" "Jerry" "123" "true"

sysout(args[0]);//"Tom"
sysout(args[3]);//"true" -->Boolean.parseBoolean(args[3]);
sysout(args[4]);//报异常

/*
权限修饰符：private 缺省 protected pubilc ---->封装性
修饰符：static \ final \ abstract \native 可以用来修饰方法
返回值类型： 无返回值 / 有返回值 -->return
方法名：需要满足标识符命名的规则、规范；"见名知意"
形参列表：重载 vs 重写；参数的值传递机制；体现对象的多态性
方法体：来体现方法的功能
*/

public static void main(String[] args){//方法体}
main(){
    Person p = new Man();
    p.eat();
    //p.earnMoney();
    Man man = new Man();
    man.eat();
    man.earnMoney();
}

4.21 类的结构：代码块

类的成员之四：代码块(初始化块)（重要性较属性、方法、构造器差一些）

1.代码块的作用

用来初始化类、对象的信息

2.代码块分类：代码块要是使用修饰符，只能使用static

静态代码块 vs 非静态代码块

3.实例化子类对象时，涉及到父类、子类中静态代码块、非静态代码块、构造器的加载顺序：

对应的练习：LeafTest.java / Son.java

由父及子，静态先行。

4.属性的赋值顺序

① 默认初始化

② 显式初始化/⑤在代码块中赋值

③ 构造器中初始化

④ 有了对象以后，可以通过"对象.属性"或"对象.方法"的方式，进行赋值

执行的先后顺序：① - ② / ⑤ - ③ - ④

4.22 类的结构：内部类

内部类：类的第五个成员

1.定义：Java中允许将一个类A声明在另一个类B中，则类A就是内部类，类B称为外部类.

2.内部类的分类：

成员内部类（静态、非静态 ） vs 局部内部类(方法内、代码块内、构造器内)

3.成员内部类的理解：

一方面，作为外部类的成员：

调用外部类的结构

可以被static修饰

可以被4种不同的权限修饰

另一方面，作为一个类：

类内可以定义属性、方法、构造器等

可以被final修饰，表示此类不能被继承。言外之意，不使用final，就可以被继承

可以被abstract修饰

4.成员内部类：

① 如何创建成员内部类的对象？(静态的，非静态的)

//创建静态的Dog内部类的实例(静态的成员内部类):
Person.Dog dog = new Person.Dog();

//创建非静态的Bird内部类的实例(非静态的成员内部类):
//Person.Bird bird = new Person.Bird();//错误的
Person p = new Person();
Person.Bird bird = p.new Bird();

② 如何在成员内部类中调用外部类的结构？

class Person{
    String name = "小明";
        public void eat(){
    
        }
    
    //非静态成员内部类
    class Bird{
    String name = "杜鹃";
        public void display(String name){
            System.out.println(name);//方法的形参
            System.out.println(this.name);//内部类的属性
            System.out.println(Person.this.name);//外部类的属性
            //Person.this.eat();
        }
    }
}

5.局部内部类的使用：

//返回一个实现了Comparable接口的类的对象
public Comparable getComparable(){
//创建一个实现了Comparable接口的类:局部内部类
    //方式一：
    class MyComparable implements Comparable{
    @Override
        public int compareTo(Object o) {
            return 0;
        }
    }
return new MyComparable();

    //方式二：
    return new Comparable(){
    @Override
        public int compareTo(Object o) {
            return 0;
        }
    }
}

6.补充：

① 在局部内部类的方法中（比如：show如果调用局部内部类所声明的方法（比如：method）中的局部变量（比如：num）的话，要求此局部变量声明为final的）

jdk 7及之前版本：要求此局部变量显式的声明为final的

jdk 8及之后的版本：可以省略final的声明

② 成员内部类和局部内部类，在编译以后，都会生成字节码文件

格式：

成员内部类：外部类$内部类名.class

局部内部类：外部类$数字 内部类名.class

本文参考自尚硅谷30天搞定Java核心技术，版权归原作者所有。