【Java】小白友好的面向对象编程学习笔记

OOP介绍

类和对象

方法参数

静态

包和import

构造方法

多态

访问权限

内部类

抽象

接口

枚举

匿名类

bean类

作用域

OOP介绍

Java 是一种面向对象的编程语言，面向对象编程（Object-Oriented Programming，简称 OOP）是一种程序设计思想，它将现实世界中的事物抽象为对象，通过封装、继承和多态等特性来描述对象之间的关系和交互。

面向对象编程的三大特性是：

封装（Encapsulation）：指隐藏对象的内部状态，并且通过公共接口对外提供访问方式。这样可以保证对象的内部状态不被外部改变，同时也方便了对象的使用。
继承（Inheritance）：指子类继承父类的属性和方法。子类可以重写父类的方法，或者增加自己的方法和属性，从而实现代码的复用和扩展。
多态（Polymorphism）：指同一种操作作用于不同的对象上会产生不同的效果。多态可以通过方法的重载和重写实现。

类和对象

通过类和对象的概念，我们可以将代码组织成易于管理和重用的模块化结构。这种面向对象的编程范式是 Java 编程的核心。

1、类（Class）：类是用来描述一类具有相同属性和行为的对象的抽象概念。它是创建对象的模板或蓝图。

属性：类的属性是描述对象特征的变量。也称为成员变量或字段，它们存储对象的状态信息。
方法：类的方法是描述对象行为的函数。也称为成员函数，它们定义了对象可以执行的操作。

在 Java 中，可以使用 class 关键字来定义一个类。以下是一个简单的类的示例：

public class Person {// 属性private String name;private int age;// 构造方法public Person(String name, int age) {this.name = name;this.age = age;}// 方法public void sayHello() {System.out.println("Hello, my name is " + this.name + " and I am " + this.age + " years old.");}
}

2、对象（Object）：对象是类的一个实例，它拥有类定义的属性和方法。通过创建对象，我们可以使用类中定义的方法和访问类的属性。

创建对象：使用 new 关键字来创建一个对象，通过调用类的构造方法对对象进行初始化。
访问属性和方法：通过使用点（.）操作符来访问对象的属性和调用对象的方法。

以下是使用上述类创建对象并访问属性和方法的示例：

// 创建对象
Person person = new Person("Alice", 25);// 访问属性
System.out.println(person.name); // 输出：Alice
System.out.println(person.age);  // 输出：25// 调用方法
person.sayHello(); // 输出：Hello, my name is Alice and I am 25 years old.

方法参数

方法参数是用于接收传递给方法的值或引用的变量。通过方法参数，我们可以将数据传递给方法，并在方法内部进行处理。Java 中的方法参数有两种类型：基本数据类型和引用数据类型。

1、基本数据类型参数：基本数据类型参数是传递给方法的值的副本。这意味着，在方法内部对参数进行修改不会影响原始的变量。

2、引用数据类型参数（包括字符串、数组、类、接口、枚举、包装类、映射、集合）：引用数据类型参数是传递给方法的引用，这意味着在方法内部对参数进行修改会影响原始的对象。

静态

静态是面向对象编程中的一个关键字，用于修饰类、方法和变量。静态成员与特定的对象实例无关，而是与类本身相关联。

1、静态变量：静态变量属于类，而不属于类的任何特定实例。它们在类加载时被初始化，并且只有一个副本存在于内存中。静态变量可以通过类名直接访问，无需创建对象实例。

2、静态方法：静态方法属于类，而不属于类的任何特定实例。它们在类加载时就存在于内存中，可以通过类名直接调用，无需创建对象实例。静态方法只能访问静态成员变量和其他静态方法，不能访问非静态成员变量和方法。

3、静态代码块：一种特殊的代码块，用于在类加载时执行一些初始化操作，对静态变量进行赋值或执行其他静态操作。它只会执行一次，并且在类的所有实例对象之前执行。

包和import

1、包的定义：在 Java 中，包的定义使用关键字 package，位于源代码文件的开头。包名采用小写字母，多个单词之间使用点（.）分隔。

package com.example.mypackage;

2、导入类：当我们需要在一个类中使用另一个包中的类时，我们可以使用 import 关键字将其导入。导入可以是针对单个类的，也可以是针对整个包的。

import com.example.otherpackage.SomeClass;
import java.util.*;

3、使用导入的类：一旦我们导入了某个类或者整个包，就可以直接在代码中使用它们，无需使用包名限定。（如果我们没有导入某个类，而又想使用它，就必须使用完整的包名限定。）

import com.example.otherpackage.SomeClass;public class MyClass {public static void main(String[] args) {SomeClass obj = new SomeClass();// 使用 SomeClass 类}
}

构造方法

构造方法（Constructor）是一种特殊的方法，用于创建和初始化对象。它负责在对象创建时为对象的成员变量赋初值，并执行其他必要的初始化操作。构造方法具有以下特点：

构造方法的名称必须与类名相同。
构造方法没有返回类型，包括 void。
构造方法可以有参数，也可以没有参数。
如果没有定义构造方法，Java 会提供一个默认的无参构造方法，用于创建对象。

构造方法在以下情况下被调用：

在使用 new 关键字创建对象时，会调用相应类的构造方法。
在通过继承创建子类对象时，会先调用父类的构造方法，然后再调用子类的构造方法。

多态

多态是面向对象编程的一个重要概念。它允许我们使用父类类型的引用来引用子类对象，以一种统一的方式处理不同类型的对象。

多态有以下几个关键点：

继承关系：多态是建立在类之间的继承关系上的。子类继承了父类的属性和方法，同时还可以添加自己特有的属性和方法。
方法重写：子类可以重写父类的方法，即在子类中重新定义与父类中同名的方法。这样在通过父类的引用调用该方法时，实际上会执行子类中重写的方法。
父类引用指向子类对象：我们可以使用父类类型的引用来引用子类对象，例如 父类类型引用变量 = new 子类类型()。这样做的好处是，我们可以通过父类的引用调用子类中重写的方法，实现多态的效果。
运行时绑定：Java的多态是在运行时确定的，而不是在编译时。也就是说，当调用一个方法时，实际执行的方法取决于对象的类型，而不是引用的类型。

访问权限

访问权限修饰符可以控制类、接口、方法或变量对外部的可见性，是实现封装性的重要手段。

在 Java 面向对象编程中，有四种访问权限修饰符：public、protected、default（package-private）、private。这四种访问权限修饰符的作用范围如下：

public：表示公开的访问权限，可以被任何类、接口、方法或变量访问。
protected：表示受保护的访问权限，可以被本类、同包内的类和子类访问。
default（或称为 package-private）：表示默认的访问权限，只能被同一个包内的类访问。
private：表示私有的访问权限，只能被本类访问。

内部类

在 Java 中，内部类是定义在其他类内部的类。它允许在一个类的内部创建另一个类，这样可以更好地组织和封装代码。内部类主要有以下几种类型：

成员内部类：成员内部类是定义在另一个类内部的普通类。它与外部类之间存在一个包含关系，可以访问外部类的成员变量和方法（包括私有成员），并且可以使用外部类的引用来访问外部类的实例。成员内部类可以被私有化，只有外部类可以访问它。
静态内部类：静态内部类是定义在其他类内部的静态类。它与外部类之间没有包含关系，可以直接通过外部类的类名访问，无需创建外部类的实例。静态内部类不能访问外部类的非静态成员，只能访问外部类的静态成员。
方法内部类：方法内部类是定义在方法内部的类。它的作用域限定在方法内部，只能在方法内部创建该类的实例。方法内部类可以访问外部类的成员变量和方法，但只能访问 final 或 effectively final 的局部变量。
匿名内部类：匿名内部类是没有类名的内部类，它通常用于创建一个只需要使用一次的类。匿名内部类必须继承一个父类或实现一个接口，并且可以在创建对象的同时定义类的实现。由于没有类名，所以无法在其他地方再次使用。

使用内部类可以实现以下几个优点：

封装性：内部类可以访问外部类的私有成员，从而实现更好的封装性。
组织性：内部类可以将相关的类组织在一起，使代码更加清晰和结构化。
回调功能：匿名内部类常用于实现回调功能，可以简化代码的编写。

抽象

在 Java 面向对象编程中，抽象是一种重要的概念。抽象是指将问题的本质特征提取出来，忽略掉与问题无关的细节，从而将问题简化为更易于理解和处理的形式。

在 Java 中，可以通过以下方式实现抽象：

抽象类（Abstract Class）：抽象类是用 abstract 关键字声明的类，它不能被实例化。抽象类可以包含抽象方法和非抽象方法。抽象方法是没有具体实现的方法，只有方法的声明，而具体的实现需要在子类中完成。子类必须实现抽象类中的所有抽象方法，否则子类也必须声明为抽象类。
抽象方法（Abstract Method）：抽象方法是用 abstract 关键字声明的方法，它没有具体的实现，只有方法的声明。抽象方法必须声明在抽象类中。子类必须实现抽象类中的所有抽象方法，否则子类也必须声明为抽象类。

使用抽象类和抽象方法可以实现以下几个目的：

封装共性：抽象类可以定义一组相关的方法，并将它们封装在一个类中，从而提高代码的复用性和可维护性。
规范行为：抽象类可以定义一组抽象方法，规定子类必须实现的方法，从而强制子类按照规范进行行为的实现。
隐藏细节：通过将对象的共性特征抽象出来，可以隐藏对象的具体实现细节，使得代码更加简洁和易懂。

举例：

abstract class Animal {public abstract void sound();
}class Dog extends Animal {@Overridepublic void sound() {System.out.println("Dog barks");}
}class Cat extends Animal {@Overridepublic void sound() {System.out.println("Cat meows");}
}public class Main {public static void main(String[] args) {Animal dog = new Dog();dog.sound();Animal cat = new Cat();cat.sound();}
}

接口

在 Java 面向对象编程中，接口是一种定义了一组方法规范的抽象类型。接口可以被类实现（implement），从而使得类能够具备接口所定义的行为。接口类似于契约或协议，它规定了类必须实现的方法以及方法的签名，但不提供具体的实现。

在 Java 中，可以通过以下方式定义接口：

public interface InterfaceName {// 声明方法，不包含方法体void methodName();int anotherMethod();// ...
}

接口中的方法默认为抽象方法，不需要使用 abstract 关键字来声明。接口还可以包含常量和默认方法。

类可以通过关键字 implements 来实现一个或多个接口，并提供接口中方法的具体实现。一个类可以同时实现多个接口，从而具备多个接口所定义的行为。

下面是一个简单的示例，展示了接口的使用：

interface Animal {void sound(); // 声明抽象方法
}class Dog implements Animal {@Overridepublic void sound() {System.out.println("Dog barks");}
}class Cat implements Animal {@Overridepublic void sound() {System.out.println("Cat meows");}
}public class Main {public static void main(String[] args) {Animal dog = new Dog();dog.sound();Animal cat = new Cat();cat.sound();}
}

枚举

在 Java 中，枚举（Enum）是一种特殊的数据类型，用于定义一组有限的常量。枚举常量是预定义的、唯一的，并且在枚举类型中以逗号分隔列出。

使用枚举可以提供更加清晰和可读性强的代码，使得代码更具可维护性和可扩展性。Java 提供了关键字 enum 来定义一个枚举类型。

下面是一个简单的示例，展示了枚举的使用：

enum Day {MONDAY,TUESDAY,WEDNESDAY,THURSDAY,FRIDAY,SATURDAY,SUNDAY
}public class Main {public static void main(String[] args) {Day today = Day.TUESDAY;System.out.println("Today is " + today);}
}

枚举类型可以具有方法、构造函数和字段，就像一个普通的类一样。枚举常量也可以附加额外的数据和行为。

下面是一个带有方法和字段的枚举的示例：

enum Color {RED("#FF0000"),GREEN("#00FF00"),BLUE("#0000FF");private String hexCode; // 字段Color(String hexCode) {this.hexCode = hexCode;}public String getHexCode() { // 方法return hexCode;}
}public class Main {public static void main(String[] args) {Color red = Color.RED;System.out.println("Red color's hex code is " + red.getHexCode());}
}

匿名类

在 Java 中，匿名类是一种特殊的类，它没有显式的名称，通常用于创建一个只需要使用一次的类的实例。匿名类可以理解为是一个局部类，但是它的定义方式更加简洁。

匿名类可以在实例化对象的时候直接定义，而无需提前定义该类的名称。在创建匿名类的同时，也可以实现该类的接口或继承某个父类，从而利用其行为和属性。

下面是一个匿名类的示例，它继承了 Thread 类并覆盖了 run() 方法：

Thread thread = new Thread() {@Overridepublic void run() {System.out.println("Hello from anonymous class!");}
};thread.start();

bean类

在 Java 中，Bean 是一种特殊的类，它符合以下约定：

公共无参构造函数：Bean 类必须提供一个公共的无参构造函数，否则在某些情况下会出现异常。
私有属性：Bean 类的属性应该是私有的，并通过公共的 getter 和 setter 方法来访问和修改属性值。
可序列化：Bean 类必须实现可序列化接口，以便可以将其状态保存到磁盘或通过网络发送。
命名规范：Bean 类的名称应该以大写字母开头，并且应该为名词。属性名应该是小写字母开头，并且应该使用驼峰命名法。

举例：

public class Person implements Serializable {private String name;private int age;public Person() {}public String getName() {return name;}public void setName(String name) {this.name = name;}public int getAge() {return age;}public void setAge(int age) {this.age = age;}
}

作用域

在 Java 中，作用域指的是变量的生命周期和可见性范围。Java 支持四种不同的作用域：

类级别作用域（static）：由 static 修饰的变量或方法属于类级别作用域，可以通过类名访问。这些变量和方法在程序运行期间只会被创建一次，并且在整个程序执行期间都可以访问。
实例级别作用域：没有被 static 修饰的变量属于实例级别作用域，它们必须在实例化对象后才能被访问。每个实例都有一份独立的实例变量，它们在对象创建时被初始化，在对象销毁时被回收。
局部作用域：在方法、循环或语句块中定义的变量属于局部作用域，它们只能在所定义的代码块中访问，离开该代码块后就会被销毁。局部变量必须显式地初始化，否则编译器会报错。
匿名作用域：匿名作用域是指在内部类中定义的变量，它们通常用于解决内部类与外部类之间的数据共享问题。匿名变量的生命周期和内部类相同，离开内部类后就被销毁。