[java基础] Java面向对象

本文已被阅读过 Posted by Liao Can on 2015-02-06

Java 面向对象

几乎所有 Java 教程对于 Java 的第一个定义都是:Java 是一门面向对象语言。在 Java 中,一切皆为对象。这样的话,听上去很绕,但其实并不是什么很高深的概念。

了解面向对象之前,我们先细思一下编程以及编程语言的本质。

抽象、封装、对象、属性、行为、类

封装思想

程序员希望计算机能够模拟现实世界的场景,代替人去执行计算任务。计算机不能理解现实场景的事物,需要程序员模拟现实场景,转化为机器能够识别的语言,这个过程就叫做抽象

那么如何抽象事物呢,或者说描述事物呢?

一般我们都会从属性或行为两个维度去描述某个事物。举几个例子吧:

如果描述一个动物,我们定义它的属性或者状态,会列举它的各种特征:体重、高度、颜色、类别等等。而描述它的行为时,会列举它是会飞、会跑或是会游泳等等。

如果描述一个东西,比方说一盏台灯,那么描述它的特征,一般会提到颜色、重量、大小、形状、亮度等等。而描述它的行为时,则会提到开灯、关灯、调节亮度这些行为。

。。。

在特定的描述场景中,具有共性的事物常常被归为一个类别。Java 中提供了类(class)来描述具有共性的事物,通过提供属性和方法来描述事物的属性和行为,并将其组合为一个有机整体。而类的每个实例被称为对象。由现实事物抽象为类的过程叫做封装

类:是抽象的概念集合,表示的具有共性的一类事物,类之中定义了属性(编程语言中一般叫做属性、字段、成员)和行为(编程语言中一般叫做方法、函数)。类的实例被称为对象

理解了以上概念,应该就不难理解一切皆为对象这句话了。在面向对象语言中,所有事物都可以用类来抽象其属性、行为。事物的个体(对象、实例)。

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public class Person {
private String name; // 属性,用来描述事物的属性、状态
private int age; // 属性,用来描述事物的属性、状态
private String sex; // 属性,用来描述事物的属性、状态
public void look(){} // 方法,用来描述事物的行为
public void hear(){} // 方法,用来描述事物的行为
public void talk(){} // 方法,用来描述事物的行为

public static void main(String[] args) {
Person zhangsan = new Person(); // 对象
Person lisi = new Person(); // 对象
}
}

继承、抽象类

继承思想

现实世界中,不同类的事物可以因为存在许多共性,而被归纳为一个大类。如树木、花草等都属于植物;鸟、鱼、猫、狗等都属于动物。

在编程中,抽象这些类的事物时,会出现很多重复的属性或行为。如:

鸟:属性-重量、大小;行为-移动、吃鱼:属性-重量、大小;行为-移动、吃

为了消除这些冗余代码,Java 中允许类之间存在继承机制。

继承机制

(1)子类继承父类所有非 private 的属性和方法,子类可以拥有自己的属性和方法。

注意:在 Java 中,父类一定是子类,但是子类不一定是父类。

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// class Dog extends Animal {...}
Animal dog = new Dog(); // 正确。父类一定是子类。
Dog dog = new Animal(); // 错误。子类不一定是父类。

(2)子类可以覆写父类的方法。

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// 覆写父类方法示例
public class Animal {
protected void eat() {
System.out.println("吃东西");
}
}
public class Dog extends Animal {
@Override
protected void eat() {
System.out.println("吃骨头");
}

public static void main(String[] args) {
Animal dog = new Dog();
dog.eat();
}
}
// output: 吃骨头

(3)Java 不支持多继承,但是支持多重继承

A 是 B 的父类,B 是 C 的父类,所以 A 也是 C 的父类。

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// 多重继承示例
public class A {}
public class B extends A {}
public class C extends B {}

多态

多态是同一个行为具有多个不同表现形式或形态的能力。

多态的优点

  • \1. 消除类型之间的耦合关系
  • \2. 可替换性
  • \3. 可扩充性
  • \4. 接口性
  • \5. 灵活性
  • \6. 简化性

多态存在的三个必要条件

  • 继承
  • 重写
  • 父类引用指向子类对象
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Parent p = new Child();

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;如果有,再去调用子类的同名方法。

多态的好处:可以使程序有良好的扩展,并可以对所有类的对象进行通用处理。

虚方法

我们将介绍在 Java 中,当设计类时,被重写的方法的行为怎样影响多态性。

我们已经讨论了方法的重写,也就是子类能够重写父类的方法。

当子类对象调用重写的方法时,调用的是子类的方法,而不是父类中被重写的方法。

要想调用父类中被重写的方法,则必须使用关键字 super。

多态的实现方式

方式一:重写:

这个内容已经在上一章节详细讲过,就不再阐述,详细可访问:

Java 重写(Override)与重载(Overload)

方式二:接口

  • \1. 生活中的接口最具代表性的就是插座,例如一个三接头的插头都能接在三孔插座中,因为这个是每个国家都有各自规定的接口规则,有可能到国外就不行,那是因为国外自己定义的接口类型。
  • \2. java 中的接口类似于生活中的接口,就是一些方法特征的集合,但没有方法的实现。具体可以看 java 接口 这一章节的内容。

方式三:抽象类和抽象方法

抽象类

在面向对象的概念中,所有的对象都是通过类来描绘的,但是反过来,并不是所有的类都是用来描绘对象的,如果一个类中没有包含足够的信息来描绘一个具体的对象,这样的类就是抽象类。

抽象类除了不能实例化对象之外,类的其它功能依然存在,成员变量、成员方法和构造方法的访问方式和普通类一样。

由于抽象类不能实例化对象,所以抽象类必须被继承,才能被使用。也是因为这个原因,通常在设计阶段决定要不要设计抽象类。

父类包含了子类集合的常见的方法,但是由于父类本身是抽象的,所以不能使用这些方法。

在 Java 中抽象类表示的是一种继承关系,一个类只能继承一个抽象类,而一个类却可以实现多个接口。

抽象类总结规定

  • \1. 抽象类不能被实例化(初学者很容易犯的错),如果被实例化,就会报错,编译无法通过。只有抽象类的非抽象子类可以创建对象。
  • \2. 抽象类中不一定包含抽象方法,但是有抽象方法的类必定是抽象类。
  • \3. 抽象类中的抽象方法只是声明,不包含方法体,就是不给出方法的具体实现也就是方法的具体功能。
  • \4. 构造方法,类方法(用 static 修饰的方法)不能声明为抽象方法。
  • \5. 抽象类的子类必须给出抽象类中的抽象方法的具体实现,除非该子类也是抽象类。

接口

接口(英文:Interface),在 JAVA 编程语言中是一个抽象类型,是抽象方法的集合,接口通常以 interface 来声明。一个类通过继承接口的方式,从而来继承接口的抽象方法。

接口并不是类,编写接口的方式和类很相似,但是它们属于不同的概念。类描述对象的属性和方法。接口则包含类要实现的方法。

除非实现接口的类是抽象类,否则该类要定义接口中的所有方法。

接口无法被实例化,但是可以被实现。一个实现接口的类,必须实现接口内所描述的所有方法,否则就必须声明为抽象类。另外,在 Java 中,接口类型可用来声明一个变量,他们可以成为一个空指针,或是被绑定在一个以此接口实现的对象。

接口与类相似点:

  • 一个接口可以有多个方法。
  • 接口文件保存在 .java 结尾的文件中,文件名使用接口名。
  • 接口的字节码文件保存在 .class 结尾的文件中。
  • 接口相应的字节码文件必须在与包名称相匹配的目录结构中。

接口与类的区别:

  • 接口不能用于实例化对象。
  • 接口没有构造方法。
  • 接口中所有的方法必须是抽象方法。
  • 接口不能包含成员变量,除了 static 和 final 变量。
  • 接口不是被类继承了,而是要被类实现。
  • 接口支持多继承。

接口特性

  • 接口中每一个方法也是隐式抽象的,接口中的方法会被隐式的指定为 public abstract(只能是 public abstract,其他修饰符都会报错)。
  • 接口中可以含有变量,但是接口中的变量会被隐式的指定为 public static final 变量(并且只能是 public,用 private 修饰会报编译错误)。
  • 接口中的方法是不能在接口中实现的,只能由实现接口的类来实现接口中的方法。

抽象类和接口的区别

  • \1. 抽象类中的方法可以有方法体,就是能实现方法的具体功能,但是接口中的方法不行。
  • \2. 抽象类中的成员变量可以是各种类型的,而接口中的成员变量只能是 public static final 类型的。
  • \3. 接口中不能含有静态代码块以及静态方法(用 static 修饰的方法),而抽象类是可以有静态代码块和静态方法。
  • \4. 一个类只能继承一个抽象类,而一个类却可以实现多个接口。

接口声明

接口实现

接口多继承


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