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：

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

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

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和行为，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：

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：

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。

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。

*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：

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：

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：

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

//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

	public	protected	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：

final class 类名 {
}

查询API发现像 public final class String 、public final class Math 、public 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：

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）；

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。