static、 静态导入、成员变量的初始化、单例模式、final 常量（Content）、嵌套类、局部类、抽象类、接口、Lambda、方法引用

static

static 常用来修饰类的成员：成员变量、方法、嵌套类

成员变量

  • 被static修饰：类变量、成员变量、静态字段
    • 在程序中只占用一段固定的内存（存储在方法区），所有对象共享
    • 可以通过实例、类访问 (一般用类名访问和修改，不建议用实例修改)，但是不能通过类名访问实例变量和实例方法
  • 没有被static修饰:实例变量
    • 每个实例都有一份内存
package com.hxw.demo4;public class Person {public static  int count = 0;public int age;
}
package com.hxw.demo4;
public class Main {public static void main(String[] args) {Person.count = 20;Person p1 = new Person();p1.age = 20;System.out.println(p1.count);Person p2 = new Person();p2.age = 30;System.out.println(p2.count);}
}

控制台输出

20
20

方法

  • 被static修饰：类方法、静态方法
    • 可以通过实例、类访问
    • 内部不可以使用this
    • 可以直接访问类变量、类方法
    • 不可以直接访问实例变量和实例方法
  • 没有被static修饰：实例方法
    • 只能通过实例访问，不可以通过类访问
    • 内部可以使用this
    • 可以直接访问实例变量和实例方法
package com.hxw.demo4;public class Person {public static int count = 0;public int age;// 实例方法public void run1(){// 实例方法中可以使用this调用其他实例方法this.run2();//实例方法可以直接访问类变量和类方法System.out.println(count);test1();System.out.println(this.age);}public void run2(){System.out.println("void run2");}public static void test1(){System.out.println("static void test1");test2();System.out.println(count);}public static void test2(){System.out.println("static void test2");}
}
package com.hxw.demo4;public class Main {public static void main(String[] args) {Person person = new Person();person.age = 18;person.run1();Person.test1();}
}

总结：
在这里插入图片描述

静态导入

使用了静态导入之后，就可以省略类名来访问静态成员（成员变量、方法、嵌套类）

在这里插入图片描述

静态导入的经典应用

为了避免每一次都是用Math.PI,可以考虑使用静态导入，其他的Math方法也是一样的道理。
在这里插入图片描述

成员变量的初始化

  • 编译器会自动为未初始化的成员变量设置初始值
  • 如何手动给实例变量提供初始值
    • 在声明中：定义变量的时候直接给其设置初始值
    • 在构造方法中：在构造方法内部利用this进行初始化
    • 在初始化中 ：这个情况看下面代码，了解一下,
package com.hxw.dmeo6;public class Person {public static int count;public int age = 1; //申明中public Person(){age = 20;// 在构造方法中，但是先执行初始化中的代码}//在初始化中{age = 18;}
}

一般很少使用初始化代码,方法如下 公共初始化代码一般放到参数最多的构造方法中

package com.hxw.dmeo6;public class Person {public static int count;public int age = 1; //申明中public Person(){this(0, 0);}public Person(int age){this(age, 0);}public Person(int age, int no){// 公共初始化代码一般放到参数最多的构造方法中}//    //在初始化中
//    {
//        age = 18;
//    }
}
  • 如何手动给类变量提供初始值
    • 在声明中
    • 在静态初始化代码块中：当一个类初始化的时候（也就是一个类第一次被主动使用时，JVM会对类进行初始化），就会执行静态初始化代码块，且只会执行一次。
      • 可以有多个静态初始化块，按照在源码中出现的顺序被执行

在这里插入图片描述

初始化块和静态初始化块

这里实际的执行顺序和自己想的不一样，要先初始化完父类，再初始化子类
在这里插入图片描述

单例模式

如果一个类设计为单例模式，那么程序运行过程，这个类只能创建一个实例

  • 饿汉单例模式：一开始就创建了对象
  • 懒汉单例模式：等到该创建对象的时候创建对象，懒汉单例模式会有线程安全问题如果三个对象同时构建实例，那么会创建多个对象，但是最终创建的才会赋值给instance，所以总的说来还是单例模式

Rocket.class

package com.hxw.demo7;/*** 饿汉式单例模式：一上来就new了一个对象*/
//public class Rocket {
//    //私有的静态(唯一内存)实例变量
//    private static Rocket instance = new Rocket();
//
//    // 构造方法私有化 在Main中就不能new Rocket()
//    private Rocket(){
//
//    }
//
//    //公共的静态方法，返回唯一的静态实例
//    public static Rocket getInstance(){
//        return instance;
//    }
//}/*** 懒汉式单例模式*/public class Rocket {public static Rocket instace = null;private Rocket(){}public static Rocket getInstance(){//用到的时候再new对象if(instace == null){instace = new Rocket();}return instace;}
}

Main.class

package com.hxw.demo7;public class Main {public static void main(String[] args) {Rocket r1 = Rocket.getInstance();Rocket r2 = Rocket.getInstance();Rocket r3 = Rocket.getInstance();//r1 r2 r3 都是同一个instanceSystem.out.println(r1 == r2);System.out.println(r2 == r3);}
}

控制台输出

true
true

final和常量

  • 被final修饰的类不能被继承
  • 被final修饰的成员方法不能被重写
  • 被final修饰的变量，只能进行一次赋值，而且需要初始化，如果定义的时候没有初始化，那么在构造函数中一定要初始化

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

常量（Content）

  • 常量的写法： public static final double PI = 3.14159265358979323846;,一般名字全部用大写
  • 如果将基本类型或字符串定义为常量，并且在编译时就能确定值，编译器就会使用常量值代替各处的常量名（类似于C语言的宏替换），这样可以减少访问内存的次数，提高代码运行的效率

嵌套类

内部类（Inner Class，非静态嵌套类）

  • 嵌套类：定义在另一个类中的类
  • 外部类：在嵌套类外层的类
  • 顶级类：最外层的外部类
  • 内部类：没有被static修饰的嵌套类，非静态嵌套类。
    • 跟实例变量、实例方法一样，内部类与外部类的实例相关联**，必须先创建外部类实例，然后再用外部类实例创建内部类实例**。
    • 内部类不能定义除了除编译时常量以外的任何static成员
    • 内部类可以直接访问外部类中的所有成员（即使被申明为static）因为先创建了外部类实例，再创建内部类实例。
    • 外部类可以直接访问内部类实例的成员变量、方法
      外部类、内部类如下
package com.hxw.demo9;public class OuterClass {// 静态嵌套类static class StaticNestedClass {}// 非静态嵌套类（内部类）class InnerClass{}class A{class B{class C{}}}}

在这里插入图片描述
对应的内存图如下
在这里插入图片描述

静态嵌套类

  • 静态嵌套类：被static修饰的嵌套类
  • 静态嵌套类在行为上就是一个顶级类，只是定义的代码写在了另一个类中
  • 对比一般的顶级类，静态嵌套类多了一些特殊权限
    • 可以访问外部类中的成员（即使被申明为static）

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

什么情况使用嵌套类

情况一：如果类A只用在类C内部，可以考虑将类A嵌套到类C内部

  • 封装性更好
  • 程序包更加简化
  • 增强可读性、维护性

情况二：如果类A需要经常访问类C的非公共成员，可以考虑将类A嵌套到类C中

  • 另外也可以根据需要将类A隐藏起来，不对外暴露

情况三：如果需要经常访问非公共的实例成员（而且需要现有外层，后有内层的关系，例如现有公司Company 后有员工Employee），设计成内部类（非静态嵌套类），否则设计成静态嵌套类
- 如果必须现有C实例，才能创建A实例，那么可以将A设计为C的内部类

情况一案例：
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

局部类

  • 局部类：定义在代码块（包含{}，可以在里面写代码的块）中的类（可以定义在方法中，for循环中，if语句中）
  • 局部类不能定除编译时常量以外的任何static成员
  • 局部类只能访问final或者有效final（只赋值一次，没有被第二次赋值）的局部变量
  • 局部类可以直接访问外部类的所有成员
    • 局部类只有定义在实例相关的代码块中，才能直接访问外部类中的实例成员（实例变量、实例方法）

由于局部类是定义在代码块中的，所以其作用域也只局限于代码块中，因此，什么时候会用到局部类呢？当一个类是在一个代码块中使用的时候

package com.hxw.demo10;public class Person {static {class A{}}{int age = 10;class A{}}public void test(){for (int i = 0; i < 10; i++) {class A{}}if(true){class A{}}else{class A{}}{class A{}}}
}

在这里插入图片描述

抽象类

抽象方法（Abstract Method）

  • 抽象方法：被abstract修饰的方法
    • 只有方法申明，没有方法实现
    • 不能是private权限（因为定义抽象方法的目的就是为了让子类去实现）
    • 只能是实例方法，而不能是类方法
    • 只能定义在抽象类，接口中
package com.hxw.demo11;public abstract class Main {public static void main(String[] args) {}public abstract void test();
}

抽象类

  • 抽象类：被abstract修饰的类
    • 可以定义抽象方法
    • 不能实例化，但是可以自定义构造方法
    • 子类必须实现抽象父类中的所有抽象方法（除非子类也是一个抽象类）
    • 可以向非抽象类一样定义成员变量、常量、嵌套类型、初始化块、非抽象方法等，也就是，抽象类也可以完全不定义抽象方法

常见使用场景

  • 抽取子类的公共实现到抽象父类中，要求子类必须要单独实现的去定义成抽象方法

接口（Interface）

联想到日常笔记本电脑的接口，不同厂商的USB长得都是一样的，这是他们遵守相同的标准

  • API（Application Programming Interface）

    • 应用编程接口，提供给开发者调用的一组功能（无需提供源码）

  • java中的接口

    • 一系列方法申明的集合
    • 用来定义规范、标准

抽象类（abstract）是通过子类继承来实现其抽象方法，接口（Interface）是通过其他类实现该接口来实现其抽象方法

家教案例引入接口概念

有一个小孩，需要应聘家教，应聘要求：

  • 会教授编程
  • 会教踢足球
    涉及的人群可能有：在校的学生，在校的老师、出租车司机

首先看没有使用接口：

  • 定义一个孩子类
package com.hxw.demo12;public class Child {private String name;private Student jiajiao;public Child(String name) {this.name = name;}public String getName() {return name;}public void setName(String name) {this.name = name;}public Student getJiajiao() {return jiajiao;}public void setJiajiao(Student jiajiao) {this.jiajiao = jiajiao;}public void study(){jiajiao.jiaoBianCheng(this);jiajiao.jiaoZuQiu(this);}}
  • 定义一个学生类
package com.hxw.demo12;public class Student {public void jiaoBianCheng(Child child){System.out.println("Student教" + child.getName() + "编程");}public void jiaoZuQiu(Child child){System.out.println("Student教" + child.getName() + "足球");}}
  • 主函数
package com.hxw.demo12;public class Main {public static void main(String[] args) {Child child = new Child("Jack");child.setJiajiao(new Student());child.study();}
}

如果希望老师教学生的话，按照这种方式就需要再创建一个Teacher类…教课的人身份众多，都需要单独修改Child类中的jiajiao属性，以及本类中的方法，这样很繁琐，但是这些类本质上都是实现了两个方法，招人的要求是满足这两个要求，但是对于这个人其他的特征，其实不用了解。此时，就可以将这两个行为定义到接口当中，各种身份的家教去实现这个接口即可。

  • 创建JiaJiaoable接口，将原来Student中的方法复制过去，并改写为抽象方法。
package com.hxw.demo12;public interface JiaJiaoable {public abstract void jiaoBianCheng(Child child);public abstract void jiaoZuQiu(Child child);
}

Student类、Teacher类分别实现JiaJiaoable接口中的方法

package com.hxw.demo12;public class Student implements JiaJiaoable{@Overridepublic void jiaoBianCheng(Child child) {System.out.println("Student教" + child.getName() + "biancheng");}@Overridepublic void jiaoZuQiu(Child child) {System.out.println("Student教" + child.getName() + "zuqiu");}
}
package com.hxw.demo12;public class Teacher implements JiaJiaoable{@Overridepublic void jiaoBianCheng(Child child) {System.out.println("Teacher教" + child.getName() + "biancheng");}@Overridepublic void jiaoZuQiu(Child child) {System.out.println("Teacher教" + child.getName() + "zuqiu");}
}

修改孩子类的家教属性为借口类型

package com.hxw.demo12;public class Child {private String name;private JiaJiaoable jiajiao;public Child(String name) {this.name = name;}public String getName() {return name;}public void setName(String name) {this.name = name;}public JiaJiaoable getJiajiao() {return jiajiao;}public void setJiajiao(JiaJiaoable jiajiao) {this.jiajiao = jiajiao;}public void study(){jiajiao.jiaoBianCheng(this);jiajiao.jiaoZuQiu(this);}}

调用Main方法：

package com.hxw.demo12;public class Main {public static void main(String[] args) {Child child = new Child("Jack");child.setJiajiao(new Student());child.study();child.setJiajiao(new Teacher());child.study();}
}

控制台输出

Student教Jackbiancheng
Student教Jackzuqiu
Teacher教Jackbiancheng
Teacher教Jackzuqiu

接口中可以定义的内容

  • 可以定义：抽象方法、常量、嵌套类型，从java8开始定义
    • 上述可以定义的内容都是隐式public的，因此可以省略public关键字
    • 从java9开始可以定义private方法
  • 常量可以省略static、final
    • 接口中没有成员变量，写出来就是常量
  • 抽象方法可以省略abstract
  • 不能自定义构造方法、不能定义初始化块、不能实例化

接口的细节

  • 接口名称可以在任何使用类型的地方使用
  • 一个类可以通过implement关键字实现一个或者多个接口
    • 实现接口的类必须接口中定义的所有抽象方法，除非它也是一个抽象类
    • 如果一个类实现的多个接口中有相同的抽象方法，只需要实现此方法一次
    • extends和implement可以同时使用，但是implements必须写在extends后面
    • 当父类、接口中的方法签名（方法名称和参数列表）一样，那么返回值类型也必须一样

一个接口可以通过extends关键字继承一个或者多个接口

  • 当多个父接口方法签名一样的时候，那么返回值类型也必须一样

定义保姆类

package com.hxw.demo12;public interface BaoMuable {void cook(Child child);
}

学生不仅想应聘家教，也想应聘保姆

package com.hxw.demo12;public class Student implements JiaJiaoable, BaoMuable{@Overridepublic void jiaoBianCheng(Child child) {System.out.println("Student教" + child.getName() + "biancheng");}@Overridepublic void jiaoZuQiu(Child child) {System.out.println("Student教" + child.getName() + "zuqiu");}@Overridepublic void cook(Child child) {}
}

由上述案例，可以看出 一个类可以通过implement关键字实现一个或者多个接口

定义一个Animal类

package com.hxw.demo12.test;public class Animal {public void eat(String name){}
}

定义一个吃东西的接口

package com.hxw.demo12.test;public interface Eatable {void eat(String name);
}

定义了一个小狗类，这个类继承了Animal.class并且实现了Eatable接口

package com.hxw.demo12.test;public class Dog extends Animal implements Eatable{@Overridepublic void eat(String name) {}public static void main(String[] args) {Dog dog = new Dog();dog.eat("bone");}}

抽象类和接口的对比

抽象类和接口的用途有些类似，该如何选择？

抽象类：
1. 继承：A extends D (A 是 D)接口：
2.实现：A implement D（A会D中的行为）
  • 何时选择抽象类
    • 在紧密相关的类之间共享代码（例如人、老师都吃东西）
    • 需要除public以外的访问权限
    • 需要定义实例变量、非finial的静态变量（接口中只能定义常量）
  • 何时选择接口
    • 不相关的类实现相同的方法 （例如人、狗都吃东西）
class Student{public void eat(){// 代码1// 代码2}
}
class Teacher{public void eat(){// 代码1// 代码2}
}
Student和Teacher中的eat（）代码一样，就可以将其共享出来，选择抽象类

接口的升级问题

  • 如果接口需要升级，比如增加新的抽象方法
    • 会导致大幅度的代码改动，以前实现的接口类都得改动
  • 若想在不改动以前实现类的前提下进行接口升级，从java8开始有两种方案
    • 默认方法（Default Method）：将接口中新增的方法定义为默认方法，默认方法是允许有实现的
    • 静态方法（Static Method）

Lambda

Lambda Expression

  • Lambda 表达式是从java8才开始有的语法。
  • 函数式接口（Funxtional Interface）：只包含一个抽象方法的接口
    • 可以在接口上加上@FunctionalInterface注解，表示其是一个函数式接口
  • 当匿名类实现的是函数式接口时， 可以使用Lambda表达式进行简化

函数式接口

Lambda注意事项

  • Lambda只能访问finial或者有效finial的局部变量
  • Lambda没有引入新的作用域

定义一个OuterClass

package com.hxw.demo13;public class OuterClass {private int age = 1;public class InnerClass{private int age = 2;void inner(){Testable t = v -> {System.out.println(v);System.out.println(age);System.out.println(this.age);System.out.println(InnerClass.this.age);System.out.println(OuterClass.this.age);};t.test(3);}}public static void main(String[] args) {new OuterClass().new InnerClass().inner();}
}

方法引用

  • 如果Lambda中的内容仅仅是调用这个方法，可以使用方法引用（method Reference）来简化

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