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Java面向对象概念和三大特性
2019-09-21 来源:动力节点

 

今天动力节点java培训机构小编为大家介绍“ Java面向对象概念和三大特性”,希望通过此大家能够掌握 Java面向对象概念和三大特性,下面就随小编一起来了解一下吧。


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Java是面向对象的高级编程语言,类和对象是 Java 程序的构成核心。围绕着 Java 类和 Java 对象,有三大基本特性:封装是 Java 类的编写规范、继承是类与类之间联系的一种形式、而多态为系统组件或模块之间解耦提供了解决方案。


  本文主要围绕这三大特性介绍一下 Java 面向对象、组件解耦的核心思想。


  1、面向对象思想


  面向对象编程是当今主流的程序设计思想,已经取代了过程化程序开发技术,Java 是完全面向对象编程语言,所以必须熟悉面向对象才能够编写 Java 程序。


  面向对象的程序核心是由对象组成的,每个对象包含着对用户公开的特定功能和隐藏的实现部分。程序中的很多对象来自 JDK 标准库,而更多的类需要我们程序员自定义。


  从理论上讲,只要对象能够实现业务功能,其具体的实现细节不必特别关心。


  面向对象的特点:


  (1)面向对象是一种常见的思想,比较符合人们的思考习惯;


  (2)面向对象可以将复杂的业务逻辑简单化,增强代码复用性;


  (3)面向对象具有抽象、封装、继承、多态等特性。


  面向对象的编程语言主要有:C++、Java、C#等。



  2、类和对象的关系


  类:对某类事物的普遍一致性特征、功能的抽象、描述和封装,是构造对象的模版或蓝图,用 Java 编写的代码都会在某些类的内部。类之间主要有:依赖、聚合、继承等关系。


  对象:使用 new 关键字或反射技术创建的某个类的实例。同一个类的所有对象,都具有相似的数据(比如人的年龄、性别)和行为(比如人的吃饭、睡觉),但是每个对象都保存着自己独特的状态,对象状态会随着程序的运行而发生改变,需要注意状态的变化必须通过调用方法来改变,这就是封装的基本原则。



  3、封装思想


  核心思想就是“隐藏细节”、“数据安全”:将对象不需要让外界访问的成员变量和方法私有化,只提供符合开发者意愿的公有方法来访问这些数据和逻辑,保证了数据的安全和程序的稳定。


  具体的实现方式就是:


  使用 private 修饰符把成员变量设置为私有,防止外部程序直接随意调用或修改成员变量,然后对外提供 public 的 set 和 get 方法按照开发者的意愿(可以编写一些业务逻辑代码,虽然很少这样做)设置和获取成员变量的值。


  也可以把只在本类内部使用的方法使用 private,这就是封装的思想,是面向对象最基本的开发规范之一。


  在此,我们说一下 Java 的访问权限修饰关键字。Java 中主要有 private、protected、public 和 默认访问权限四种:


  public 修饰符,具有最大的访问权限,可以访问任何一个在 CLASSPATH 下的类、接口、异常等。


  protected 修饰符,主要作用就是用来保护子类,子类可以访问这些成员变量和方法,其余类不可以。


  default 修饰符,主要是本包的类可以访问。


  private 修饰符,访问权限仅限于本类内部,在实际开发过程中,大多数的成员变量和方法都是使用 private 修饰的。


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  Java 的访问控制是停留在编译层的,只在编译时进行访问权限检查,不会在类文件中留下痕迹。


  通过反射机制,还是可以访问类的私有成员的。


示例:


public class MobilePhone {

    

    // 使用 private 关键字把成员变量私有化

    private String os;

    private String phoneNumber;

    private String brand;

    private double dumpEnergy;


    // 对外提供访问、设置成员变量的 public 方法

    // 这样就可以按照我们自己的意愿来访问、设置成员变量

    // 而且也有助于在方法内部对数据有效性进行验证

    public void setOs(String os){

        this.os = os;

    }

    public String getOs(){

        return this.os;

    }

    public void setPhoneNumber(String phoneNumber){

        this.phoneNumber = phoneNumber;

    }

    public String getPhoneNumber(){

        return this.phoneNumber;

    }

    public void setBrand(String brand){

        this.brand = brand;

    }

    public String getBrand(){

        return this.brand;

    }

    public void setDumpEnergy(double dumpEnergy){

        this.dumpEnergy = dumpEnergy;

    }

    public double getDumpEnergy(){

        return this.dumpEnergy;

    }


    // 发短信的方法,不需要做修改

    public void sendMessage(String message, String targetPhoneNumber){

        System.out.println("发给" + targetPhoneNumber + ", 内容是:" + message);

    }


    // 充电方法,不需要做修改

    public double charge(){

        System.out.println("正在充电, 剩余电量:" + dumpEnergy * 100 + "%");

        return dumpEnergy;

    }

    

    // 对外提供的开机方法

    public void startup(){

        System.out.println("正在开机......");

        

        // 调用私有开机方法

        startup2();


        System.out.println("完成开机");

    }


    // 私有的开机方法,封装开机细节

    private void startup2(){

        System.out.println("启动操作系统......");

        System.out.println("加载开机启动项......");

        System.out.println("......");

    }

}


  在实际的开发过程中,这样的封装方式已经成了 Java Bean 代码编写的规范。现在主流的框架在使用反射技术为对象赋值、取值时使用的都是 set 和 get 方法,而不是直接操作字段的值。



  4、继承和类实例化过程


  (1)在多个不同的类中抽取出共性的数据和逻辑,对这些共性的内容进行封装一个新的类即父类(也叫做超类或基类),让之前的类来继承这个类,那些共性的内容在子类中就不必重复定义,比如 BaseDAO、BaseAction 等。


  (2)Java 的继承机制是单继承,即一个类只能有一个直接父类。


    (3)如果子类和父类有同名成员变量和方法,子类可以使用 super 关键字调用父类的成员变量和方法,上述使用方式前提是成员在子类可见。


  (4)在调用子类构造方法时,会隐式的调用父类的构造方法 super()。如果父类没有无参构造方法,为了避免编译错误,需要在子类构造方法中显式的调用父类的含参构造方法。


  (5)子类创建时调用父类构造方法:子类需要使用父类的成员变量和方法,所以就要调用父类构造方法来初始化,之后再进行子类成员变量和方法的初始化。因此,构造方法是无法覆盖的。


  (6)当子类需要扩展父类的某个方法时,可以覆盖父类方法,但是子类方法访问权限必须大于或等于父类权限。


  (7)继承提高了程序的复用性、扩展性,也是 Java 语言多态特征的前提。


  (8)在实际开发、程序设计过程中,并非先有的父类,而是先有了子类中通用的数据和逻辑,然后再抽取封装出来的父类。



  我们简单了解下类的实例化过程


  (1)JVM 读取指定 classpath 路径下的 class 文件,加载到内存,如果有直接父类,也会加载父类;


  (2)堆内存分配空间;


  (3)执行父类、子类静态代码块;


  (4)对象属性进行默认初始化;


  (5)调用构造方法;


  (6)在构造方法中,先调用父类构造方法初始化父类数据;


  (7)初始化父类数据后,显示初始化,执行子类的构造代码块;


  (8)再进行子类构造方法的特定初始化;


  (9)初始化完毕后,将地址赋值给引用


  为了说明上面的内容,我们来编写一个简单的例子。


/*

    父类

*/

class Parent {


    int num = 5;


    static {

        System.out.println("父类静态代码块");

        System.out.println();

    }


    {

        System.out.println("父类构造代码块1," + num);

        num = 1;

        System.out.println("父类构造代码块2," + num);

        doSomething();

        System.out.println();

    }


    Parent() {

        System.out.println("父类构造方法1," + num);

        num = 2;

        System.out.println("父类构造方法2," + num);

        doSomething();

        System.out.println();

    }


    void doSomething() {

        System.out.println("父类doSomething方法1," + num);

        num = 3;

        System.out.println("父类doSomething方法2," + num);

        System.out.println();

    }

}


/*

    子类

*/

class Child extends Parent {


    int num = 10;

    

    /*

        静态代码块,在类加载时执行

    */

    static {

        System.out.println("子类静态代码块");

        System.out.println();

    }


    /*

        构造代码块

    */

    {

        System.out.println("子类构造代码块1," + num);

        num = 11;

        System.out.println("子类构造代码块2," + num);

        doSomething();

        System.out.println();

    }


    Child() {

        System.out.println("子类构造方法1," + num);

        num = 12;

        System.out.println("子类构造方法2," + num);

        doSomething();

        System.out.println();

    }


    void doSomething() {

        System.out.println("子类doSomething方法1," + num);

        num = 13;

        System.out.println("子类doSomething方法2," + num);

        System.out.println();

    }


}


public class A {

    public static void main(String[] args) {

        Child child = new Child();

        child.num = 20;

        child.doSomething();

    }

}


输出:


父类静态代码块


子类静态代码块


父类构造代码块1,5

父类构造代码块2,1

子类doSomething方法1,0

子类doSomething方法2,13


父类构造方法1,1

父类构造方法2,2

子类doSomething方法1,13

子类doSomething方法2,13


子类构造代码块1,10

子类构造代码块2,11

子类doSomething方法1,11

子类doSomething方法2,13


子类构造方法1,13

子类构造方法2,12

子类doSomething方法1,12

子类doSomething方法2,13


子类doSomething方法1,20

子类doSomething方法2,13



  5、多态、反射和组件解耦


  多态指允许不同类的对象对同一“消息”做出响应。即同一消息可以根据发送对象的不同而采用多种不同的行为方式。可以用于消除类型之间的耦合关系,Spring 的核心就是多态和面向接口编程。


  (1)Java 中可以使用父类、接口变量引用子类、实现类对象;


  (2)在这个过程中,会对子类、实现类对象做自动类型提升,其特有功能就无法访问了,如果需要使用,可以做强制类型转换。


  Java 的反射技术和多态特性是框架开发、组件解耦的核心,在这方面,Spring 的 IOC 和 DI 为我们提供了一个极好的学习范例,Spring 的 IOC 使用反射技术创建、管理对象,DI 使用多态技术为组件注入依赖对象。


  在没有学习 Spring 之前,简单的解决方案是使用一个 .properties 文件保存程序中使用的接口、实现类类型键值信息,然后在程序中使用一个全局 Properties 对象保存这些信息,并且使用反射技术把这些实现类初始化、提供一个静态的方法获取指定接口的实现类对象,在组件中就可以使用依赖对象的键获取需要的对象。


  这样的方案带来的好处就是:当我们需要修改某个组件的实现方式时,比如把之前 JDBC 的 DAO 实现改为 Hibernate 实现,只要把这些新的实现类放到 classpath 下,把 .properties 文件对应接口的实现类类型改成新的 Hibernate 实现类,而不需要修改依赖组件的代码。


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