2024.2.7 Java基础

Java基础

1 封装

1.1 封装的步骤

1.使用 private 关键字来修饰成员变量。

2.使用public修饰getter和setter方法。

1.2 构造方法

在创建对象的时候,给成员变量进行初始化。初始化即赋值的意思。具体的格式如下所示:

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修饰符 类名(形参列表) {
// 构造体代码,执行代码
}

可以设置私有化构造方法,例如一些工具类就是私有化构造方法,这样就可以不让其他人创建出工具类的实例,而是仅仅使用其中的静态方法。

1.3 this关键字的作用

this代表所在类的当前对象的引用(地址值),即代表当前对象。

用于普通的gettter与setter方法

this出现在实例方法中,谁调用这个方法(哪个对象调用这个方法),this就代表谁(this就代表哪个对象)。

用于构造方法中

this出现在构造方法中,代表构造方法正在初始化的那个对象。

1.4 static关键字

所以Java中成员(变量和方法)等是存在所属性的,Java是通过static关键字来区分的。static关键字在Java开发非常的重要,对于理解面向对象非常关键。

关于 static 关键字的使用,它可以用来修饰的成员变量和成员方法,被static修饰的成员是属于类的是放在静态区中,没有static修饰的成员变量和方法则是属于对象的。我们上面案例中的成员变量都是没有static修饰的,所以属于每个对象。

定义格式和使用

static是静态的意思。 static可以修饰成员变量或者修饰方法。

有static修饰成员变量,说明这个成员变量是属于类的,这个成员变量称为类变量或者静态成员变量。 直接用 类名访问即可。因为类只有一个,所以静态成员变量在内存区域中也只存在一份。所有的对象都可以共享这个变量。

定义格式

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修饰符 static 数据类型 变量名 = 初始值;    

静态成员变量的访问:

格式:类名.静态变量

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public static void  main(String[] args){
System.out.println(Student.schoolName); // 传智播客
Student.schoolName = "黑马程序员";
System.out.println(Student.schoolName); // 黑马程序员
}

实例变量及其访问

无static修饰的成员变量属于每个对象的, 这个成员变量叫实例变量,之前我们写成员变量就是实例成员变量。

需要注意的是:实例成员变量属于每个对象,必须创建类的对象才可以访问。

格式:对象.实例成员变量

静态方法及其访问

有static修饰成员方法,说明这个成员方法是属于类的,这个成员方法称为类方法或者静态方法。 直接用 类名访问即可。因为类只有一个,所以静态方法在内存区域中也只存在一份。所有的对象都可以共享这个方法。

与静态成员变量一样,静态方法也是直接通过类名.方法名称即可访问。

实例方法及其访问

无static修饰的成员方法属于每个对象的,这个成员方法也叫做实例方法

需要注意的是:实例方法是属于每个对象,必须创建类的对象才可以访问。

格式:对象.实例方法

小结

1.当 static 修饰成员变量或者成员方法时,该变量称为静态变量,该方法称为静态方法。该类的每个对象都共享同一个类的静态变量和静态方法。任何对象都可以更改该静态变量的值或者访问静态方法。但是不推荐这种方式去访问。因为静态变量或者静态方法直接通过类名访问即可,完全没有必要用对象去访问。

2.无static修饰的成员变量或者成员方法,称为实例变量,实例方法,实例变量和实例方法必须创建类的对象,然后通过对象来访问。

3.static修饰的成员属于类,会存储在静态区,是随着类的加载而加载的,且只加载一次,所以只有一份,节省内存。存储于一块固定的内存区域(静态区),所以,可以直接被类名调用。它优先于对象存在,所以,可以被所有对象共享。

4.无static修饰的成员,是属于对象,对象有多少个,他们就会出现多少份。所以必须由对象调用。

2 继承

2.1 继承的含义

假如多个类中存在相同属性和行为时,我们可以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,只要继承那一个类即可。如图所示:

其中,多个类可以称为子类,单独被继承的那一个类称为父类超类(superclass)或者基类

继承描述的是事物之间的所属关系,这种关系是:is-a 的关系。例如,兔子属于食草动物,食草动物属于动物。可见,父类更通用,子类更具体。我们通过继承,可以使多种事物之间形成一种关系体系。

继承:就是子类继承父类的属性行为,使得子类对象可以直接具有与父类相同的属性、相同的行为。子类可以直接访问父类中的非私有的属性和行为。

2.2 继承的好处

  1. 提高代码的复用性(减少代码冗余,相同代码重复利用)。
  2. 使类与类之间产生了关系。

2.3 继承的格式

通过 extends 关键字,可以声明一个子类继承另外一个父类,定义格式如下:

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class 父类 {
...
}

class 子类 extends 父类 {
...
}

需要注意:Java是单继承的,一个类只能继承一个直接父类,跟现实世界很像,但是Java中的子类是更加强大的。

1.继承实际上是子类相同的属性和行为可以定义在父类中,子类特有的属性和行为由自己定义,这样就实现了相同属性和行为的重复利用,从而提高了代码复用。

2.子类继承父类,就可以直接得到父类的成员变量和方法。

*2.4 继承后的特点

并不是父类的所有内容都可以给子类继承的:

子类不能继承父类的构造方法。

值得注意的是子类可以继承父类的私有成员(成员变量,方法),只是子类无法直接访问而已,可以通过getter/setter方法访问父类的private成员变量。

1.成员变量

当类之间产生了继承关系后,其中各类中的成员变量,又产生了哪些影响呢?

  1. 如果子类父类中出现不重名的成员变量,这时的访问是没有影响的

  2. 如果子类父类中出现重名的成员变量,这时的访问是有影响的。子父类中出现了同名的成员变量时,子类会优先访问自己对象中的成员变量。

  3. 子父类中出现了同名的成员变量时,在子类中需要访问父类中非私有成员变量时,需要使用super 关键字,修饰父类成员变量,类似于之前学过的 this

需要注意的是:super代表的是父类对象的引用,this代表的是当前对象的引用。

2.成员方法

当类之间产生了关系,其中各类中的成员方法,又产生了哪些影响呢?

  1. 如果子类父类中出现不重名的成员方法,这时的调用是没有影响的。对象调用方法时,会先在子类中查找有没有对应的方法,若子类中存在就会执行子类中的方法,若子类中不存在就会执行父类中相应的方法。

  2. 如果子类父类中出现重名的成员方法,则创建子类对象调用该方法的时候,子类对象会优先调用自己的方法。

这里记住一个重要的概念:虚方法表

3.构造方法

继承后子类构方法器特点:子类所有构造方法的第一行都会默认先调用父类的无参构造方法

  • 子类构造方法执行的时候,都会在第一行默认先调用父类无参数构造方法一次。
  • 子类构造方法的第一行都隐含了一个**super()**去调用父类无参数构造方法,**super()**可以省略不写。

2.5 方法重写

方法重写 :子类中出现与父类一模一样的方法时(返回值类型,方法名和参数列表都相同),会出现覆盖效果,也称为重写或者复写。声明不变,重新实现

子类继承了父类的方法,但是子类觉得父类的这方法不足以满足自己的需求,子类重新写了一个与父类同名的方法,以便覆盖父类的该方 法。

2.6 @Override重写注解

  • @Override:注解,重写注解校验!

  • 这个注解标记的方法,就说明这个方法必须是重写父类的方法,否则编译阶段报错。

  • 建议重写都加上这个注解,一方面可以提高代码的可读性,一方面可以防止重写出错!

注意事项

  1. 方法重写是发生在子父类之间的关系。
  2. 子类方法覆盖父类方法,必须要保证权限大于等于父类权限。
  3. 子类方法覆盖父类方法,返回值类型、函数名和参数列表都要一模一样。

2.7 super(…)案例图解

父类空间优先于子类对象产生

在每次创建子类对象时,先初始化父类空间,再创建其子类对象本身。目的在于子类对象中包含了其对应的父类空间,便可以包含其父类的成员,如果父类成员非private修饰,则子类可以随意使用父类成员。代码体现在子类的构造调用时,一定先调用父类的构造方法。理解图解如下:

2.8 小结

  • 子类的每个构造方法中均有默认的super(),调用父类的空参构造。手动调用父类构造会覆盖默认的super()。

  • super() 和 this() 都必须是在构造方法的第一行,所以不能同时出现。

  • super(…)和this(…)是根据参数去确定调用父类哪个构造方法的。

  • super(…)可以调用父类构造方法初始化继承自父类的成员变量的数据。

  • this(…)可以调用本类中的其他构造方法。

3 多态

3.1 多态的形式

多态是继封装、继承之后,面向对象的第三大特性。

多态是出现在继承或者实现关系中的

多态体现的格式

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父类类型 变量名 = new 子类/实现类构造器;
变量名.方法名();

多态的前提:有继承关系,子类对象是可以赋值给父类类型的变量。例如Animal是一个动物类型,而Cat是一个猫类型。Cat继承了Animal,Cat对象也是Animal类型,自然可以赋值给父类类型的变量。

*3.2 多态的使用场景

如果没有多态,在下图中register方法只能传递学生对象,其他的Teacher和administrator对象是无法传递给register方法方法的,在这种情况下,只能定义三个不同的register方法分别接收学生,老师和管理员。

多态的应用场景

有了多态之后,方法的形参就可以定义为共同的父类Person。

要注意的是:

  • 当一个方法的形参是一个类,我们可以传递这个类所有的子类对象。
  • 当一个方法的形参是一个接口,我们可以传递这个接口所有的实现类对象。
  • 而且多态还可以根据传递的不同对象来调用不同类中的方法。

多态的应用场景

*3.3 多态的定义和前提

多态: 是指同一行为,具有多个不同表现形式。

从上面案例可以看出,Cat和Dog都是动物,都是吃这一行为,但是出现的效果(表现形式)是不一样的。

前提【重点】

  1. 有继承或者实现关系

  2. 方法的重写【意义体现:不重写,无意义】

  3. 父类引用指向子类对象【格式体现】

    父类类型:指子类对象继承的父类类型,或者实现的父接口类型。

*3.4 多态的运行特点

调用成员变量时:编译看左边,运行看左边

调用成员方法时:编译看左边,运行看右边

代码示例:

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Fu f = new Zi();
//编译看左边的父类中有没有name这个属性,没有就报错
//在实际运行的时候,把父类name属性的值打印出来
System.out.println(f.name);
//编译看左边的父类中有没有show这个方法,没有就报错
//在实际运行的时候,运行的是子类中的show方法
f.show();

多态的弊端

我们已经知道多态编译阶段是看左边父类类型的,如果子类有些独有的功能,此时多态的写法就无法访问子类独有功能了

3.5 引用类型转换

多态的写法就无法访问子类独有功能了。

当使用多态方式调用方法时,首先检查父类中是否有该方法,如果没有,则编译错误。也就是说,不能调用子类拥有,而父类没有的方法。编译都错误,更别说运行了。这也是多态给我们带来的一点"小麻烦"。所以,想要调用子类特有的方法,必须做向下转型。

回顾基本数据类型转换

  • 自动转换: 范围小的赋值给范围大的.自动完成:double d = 5;
  • 强制转换: 范围大的赋值给范围小的,强制转换:int i = (int)3.14

多态的转型分为向上转型(自动转换)与向下转型(强制转换)两种。

  • 向上转型:多态本身是子类类型向父类类型向上转换(自动转换)的过程,这个过程是默认的。
    当父类引用指向一个子类对象时,便是向上转型。

  • 向下转型:父类类型向子类类型向下转换的过程,这个过程是强制的。
    一个已经向上转型的子类对象,将父类引用转为子类引用,可以使用强制类型转换的格式,便是向下转型。

*3.6 instanceof关键字

为了避免类型转换异常ClassCastException的发生,Java提供了 instanceof 关键字,给引用变量做类型的校验,格式如下:

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变量名 instanceof 数据类型 
如果变量属于该数据类型或者其子类类型,返回true
如果变量不属于该数据类型或者其子类类型,返回false

所以,转换前,我们最好先做一个判断,代码如下:

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public class Test {
public static void main(String[] args) {
// 向上转型
Animal a = new Cat();
a.eat(); // 调用的是 Cat 的 eat

// 向下转型
if (a instanceof Cat){
Cat c = (Cat)a;
c.catchMouse(); // 调用的是 Cat 的 catchMouse
} else if (a instanceof Dog){
Dog d = (Dog)a;
d.watchHouse(); // 调用的是 Dog 的 watchHouse
}
}
}

instanceof新特性

JDK14的时候提出了新特性,把判断和强转合并成了一行

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//新特性
//先判断a是否为Dog类型,如果是,则强转成Dog类型,转换之后变量名为d
//如果不是,则不强转,结果直接是false
if(a instanceof Dog d){
d.lookHome();
}else if(a instanceof Cat c){
c.catchMouse();
}else{
System.out.println("没有这个类型,无法转换");
}

4 权限修饰符

在Java中提供了四种访问权限,使用不同的访问权限修饰符修饰时,被修饰的内容会有不同的访问权限,我们之前已经学习过了public 和 private,接下来我们研究一下protected和默认修饰符的作用。

  • public:公共的,所有地方都可以访问。

  • protected:本类 ,本包,其他包中的子类都可以访问。

  • 默认(没有修饰符):本类 ,本包可以访问。

    注意:默认是空着不写,不是default

  • private:私有的,当前类可以访问。
    public > protected > 默认 > private

不同权限的访问能力

publicprotected默认private
同一类中
同一包中的类
不同包的子类
不同包中的无关类

可见,public具有最大权限。private则是最小权限。

编写代码时,如果没有特殊的考虑,建议这样使用权限:

  • 成员变量使用private ,隐藏细节。
  • 构造方法使用public ,方便创建对象。
  • 成员方法使用public ,方便调用方法。

小贴士:不加权限修饰符,就是默认权限

5 final关键字

5.1 基本概念

Java提供了final 关键字,表示修饰的内容不可变。

  • final: 不可改变,最终的含义。可以用于修饰类、方法和变量。
    • 类:被修饰的类,不能被继承。
    • 方法:被修饰的方法,不能被重写。
    • 变量:被修饰的变量,有且仅能被赋值一次。

5.2 使用方式

1.修饰类

final修饰的类,不能被继承。

格式如下:

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final class 类名 {
}

查询API发现像 public final class Stringpublic final class Mathpublic final class Scanner 等,很多我们学习过的类,都是被final修饰的,目的就是供我们使用,而不让我们所以改变其内容。

2.修饰方法

final修饰的方法,不能被重写。
格式如下:

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修饰符 final 返回值类型 方法名(参数列表){
//方法体
}

3.修饰变量

局部变量:基本类型的局部变量,被final修饰后,只能赋值一次,不能再更改。

成员变量:成员变量涉及到初始化的问题,初始化方式有显示初始化和构造方法初始化,只能选择其中一个:

  • 显示初始化(在定义成员变量的时候立马赋值)(常用);
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public class Student {
final int num = 10;
}
  • 构造方法初始化(在构造方法中赋值一次)(不常用,了解即可)。

    注意:每个构造方法中都要赋值一次!

被final修饰的常量名称,一般都有书写规范,所有字母都大写


2024.2.7 Java基础
https://fulequn.github.io/2024/02/Article202402071/
作者
Fulequn
发布于
2024年2月7日
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