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Java培训教程：面向对象Java技术教程

2019-12-23 14:01:53
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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。

　　面向对象有以下特点：

　　(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，我们有必要说一下 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。

　　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

　　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 DA 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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