学习目的

1. 掌握什么是面向对象
2. 精通java为什么是面向对象的
3. 掌握类和对象的概念及关系
4. 掌握面向对象的三大特性
5. 掌握一个"完整"类的组成
6. 掌握常用关键字

一.面向对象

1. 概念
   世间万物，一切事物皆对象。所有的现实物质都可以成为对象，现实中的所有行为都由对象来执行完成。
2. 定义
   面向对象全称Object Oriented，是一种以对象为中心的编程思想。一切事情由对象去创建、执行和处理。
3. Java与面向对象
   Java 是一门简单的、面向对象、分布式、解释性、健壮、安全、结构中立、便捷、高性能、多线程、动态的语言。
   如果可以将问题从事物表象中抽取出来，那么什么样的对象可以解决问题呢？这个对象用java代码怎么表示呢？
4. 作用
   面向对象可以有效提高编程效率，通过封装技术，将对象作为程序的基本单元，将程序和数据封装其中，提高软件的重用性、灵活性和扩展性。
5. 过程分类

• OOA：面向对象分析（Object-Oriented Analysis），按照面向对象的思想来分析业务，如何将问题从事物表象中抽取出来。
• OOD：面向对象设计（Object-Oriented Design），什么样的对象可以解决问题，对象之间的联系以及如何解决问题的。
• OOP：面向对象编程（Object-Oriented Programming），解决问题的对象用java代码怎么表示和实现。

1.1 面向对象与面向过程

1. 定义

• 面向过程：考虑的是实际的具体实现，一般是从上往下步步求精，注重完成一件事情的每一个细节。
• 面向对象：主要是把事物抽象化对象化，对象包括属性与行为。

2. 区别

• 面向过程：当程序规模不是很大时，程序流程清楚，模块与函数的方法很好组织，面向过程因此有优势。<蛋炒饭>
• 面向对象：对于复杂而庞大的系统，将程序规模分为对象和方法即可，每一段程序都由对象执行具体的方法实现。<蛋盖饭>

3. 不足

• 面向过程：一步依赖另一步，注重于细节的每一步实现，关联性过于紧密。
• 面向对象：将事物抽象成对象的过程难以充分体现现实事物，对象的类别很难满足需求，对象间的关系建立也较难。

二.类与对象

类与对象关系图.png

2.1 类

1. 定义
   类是现实世界当中具有共同特征的事物。将事物在现实中的共同状态和共同行为，进行抽象形成的模板就叫做类。如：水果、蔬菜、汽车等。
2. 组成

• 现实组成：类 = 事物状态 + 事物行为
• 代码组成：类 = 共有属性 + 公共方法

2.2 对象

1. 定义
   对象是现实世界实际存在的个体事物，对象是类的实例化。对象包括属性与行为。如：苹果、榴莲、西红柿、奔驰等
2. 代码实现
   引用类型 变量 = new 引用类型();
   对于new 引用类型()这一整块就是一个对象。
3. 类与对象关系
   类是对象的抽象，对象是类的实例；由类到对象的过程叫对象的实例化，由对象到类的过程叫抽象。

4. 对象与jvm堆内存

   
   
   对象创建与jvm内存分析.png

三.面向对象三大特性

3.1 封装（Encapsulation）

1. 概念
   现实生活中有很多现实的例子都是封装的。例如手机，电视机，笔记本电脑，照相机，都是外部由一个外壳封装起来，保护内部部件，保证部件是安全的。封装以后，对于使用者来说看不见内部的复杂结构的，也不需要关心内部有多么复杂，只需要操作外壳的按键按钮就可以完成使用。
2. 特点
   为了保证内部安全，对属性进行私有化；同时为了方便用户使用，再对外提供一个方法作为公开的访问入口。
3. 好处
   外部程序通过公开入口去访问数据时，可以在入口处设立关卡，一般在set()方法中设置安全访问，进行安全控制，保证对象内部的数据安全。

3.2 继承（Inheritance）

1. 概念
   封装好的个体类之间，或者接口之间存在的一种关系。继承时，子类继承父类的特征和行为，使得子类对象具有父类的属性，子类从父类继承父类方法，使得子类具有与父类相同的行为。常称遗传特性，是一种is-a关系。
2. 关键字
   extends关键字表示继承，但类与类之间只支持单继承，不支持多继承。
3. 作用

• 实现代码复用：子类可以继承父类的属性和方法，还能拥有属于子类自己特有的属性和方法；
• 多态的基础：无论是面向接口编程的多态，还是面向抽象(类)编程的多态，基础都是继承。

4. 范围
   除了父类的构造方法外<构造方法名必须和类名相同>，所有的父类属性和方法都可以被子类继承，包括私有的（私有的属性可以继承，但不能在子类中直接访问，需通过父类的get方法间接访问）。
5. 特殊点

• 构造方法不能继承：构造方法是每个类都特有的，构造方法名必须和类名相同，因而不能被继承；
• 所有的类没有显示的继承任何类时，默认继承 Object 类；
• 子类没有显示继承父类方法时，默认在子类的类体当中第一行使用super()继承父类方法。

6. 缺点

• 子类继承了父类之后的耦合度非常高时，会影响扩展性，父类的修改会影响子类的继承使用
• 能使用组合关系（组合是多个旧类作为一个新类的属性），尽量不使用继承；组合关系中的旧类代码改变时，不影响新类。

7. 继承的执行顺序
   父类静态代码块 --> 子类静态代码块 --> 父类代码块 --> 父类构造方法 --> 子类代码块 --> 子类构造方法
   
   继承的执行顺序.png

3.3 多态（Polymorphism）

1. 前提
   实现多态的前提是，类完成封装形成了独立体，并且类之间或类和接口之间实现了继承关系，满足向上转型（子转父--自动类型转换）和向下转型（父转子，需加instanceof符）
2. 概念
   多态就是父类型引用 指向 子类型对象，通过父类或者父接口，创建子类型的对象；
3. 多态实质
   多态的实际上就是一个引用对象在不同阶段，可以指示多种实际类型的现象，从而产生多种形态、多种状态。java程序在执行之前都分为 编译和运行 两个阶段，多态也因此分为编译期的静态绑定和运行期的动态绑定。

3.3.1 多态的分类

1. 编译时多态
   编译时多态属于静态绑定的多态。在编译期，编译器只看源代码的语法问题，因此编译期只看到父类型引用，从而找到父类型字节码文件，进行父类方法绑定。（常见错误：f.父类型引用调用子类型方法，找不到该方法）
2. 运行时多态
   运行时多态属于动态绑定的多态。在运行期，会在堆内存中创建一个真实的子类型对象，来执行绑定子类型对象的方法；而不是使用编译时的父类型对象执行父类型方法。
3. instanceof()运算符
   一个父类可以被多个子类同时继承，当父类想要向下调用某一个子类的特定方法时，需要先向下转型判断该父类型引用指向的是具体哪一个子类型。先匹配，再去调用对应的子类特定方法。instanceof()运算符就是用于测试一个对象是否为一个类的实例。

//使用格式：**obj instanceof class**
//其中 obj为一个对象，Class 表示一个类或者一个接口
if ( 父类型引用  instanceof 子类 ) { 
    子类 变量 = （子类）父类型引用；//向下转型
}

7. 特别注意

• 在进行任何向下转型之前，都要使用 instanceof 进行判断
• 编译阶段和具体 new的对象无关

• 运行阶段看的是底层具体 new的是哪个类型的子对象，运行期new的是"真实对象"，调用的是真实对象的相关方法

  
  
  多态的理解.png

四.类的组成

1. 组成
   每一个类都是从现实世界中抽象出来的，因此类具有现实事物的共同状态和行为，在Java中表示分别表示为属性和方法。

4.1 属性

1. 概念
   属性是现实事物具有共性状态抽取出来的、用代码表示的"抽象共性"。如物体的颜色、形状、大小，人的年龄、性别、身高等。
2. 分类

• 静态属性：使用static关键字修饰的属性，属于类级别，和类一样加载时直接加载到方法区内存。
• 成员属性：又称为对象属性，非static修饰的属性，需要创建类的实例对象后才能调用。
• 常量：使用final修饰的属性，不可修改，必须初始化。

4.2 构造器

1. 概念
   构造器就是类中用于 构造的一个器具，直白的讲就是类用于 构造/创造对象的"工具"。构造器的实质是在堆内存创建出一个对象，并且每调用一次构造器，创建出的对象地址都不一样。
2. 作用

• 创建对象：构造方法调用可以创建出一个类的实例对象；
• 初始化对象属性：调用带参构造器完成属性初始化操作；
• 实例变量赋值：不是在类加载器加载时赋值，实例变量属于对象的范畴，因而是对象创建（调用构造方法过程中）才会进行赋值。

3. 特点

• 一个类中可以定义多个构造方法，多个构造方法形成方法重载；
• 构造方法的返回值类型实际上是当前类，返回一个当前类的类型的对象。

4. 编写要求

• 无返回值
• 构造方法名必须和类名相同
• 固定格式：public 类名(参数列表){ };

5. 构造器使用格式

   
   
   构造器使用格式.png
6. 构造器分类

• 无参构造：不带参数的构造器，若不重写无参构造，创建出来的对象所有属性为空。
• 带参构造：带参数的构造器，参数一般为类的属性，创建出来的对象会给所有属性赋值。

4.2.1 无参构造<缺省构造器>

1. 定义
   没有参数的构造器，只能创建对象，并不能初始化对象属性。
2. 调用实质
   调用无参构造时，会在堆内存开辟一块空间创建一个新的对象，并给实例变量进行赋默认值。
3. 特点
   系统默认提供，但建议必须手动写上。

4.2.2 带参构造

1. 定义
   带有参数的构造器，参数列表一般为该类的属性列表，创建对象时并初始化对象的属性。
2. 调用实质
   调用带参构造器时，会在堆内存中开辟一块空间存储创建出的一个新的对象，并将栈内存中的局部变量<实际参数> 传递给 堆内存中的对象属性，完成对实例变量的初始化赋值。
3. 特点
   支持重载，可以编写多个不同参数的带参构造器

4.2.3 this关键字

1. 含义
   this指向的是当前对象。当某个对象需要使用类的实例变量或者实例方法时，由于某个对象后续才创建的，具有不确定性，因而使用this代替当前对象去使用。
2. 设计原则

• this遵循"开闭原则"，面向扩展开放，对修改关闭；
• this表示当前对象，用于指向每一个刚刚创建出来的对象；
• this用于set()方法中或实例方法中，区分实例变量和方法传进的形式参数（局部变量）；
• this()用在构造方法中（一般是无参构造），只能出现在构造方法第一行，表示调用另一个带参构造方法，如：this(构参1，构参2，构参3)。

3. 特点

• this本身存在于虚拟机栈的方法栈帧中，每一个方法栈帧可能有多个局部变量，因此栈帧使用数组保存多个局部变量，而下标0就是this变量；
• this 不能使用在 static方法中，可以使用在实例方法中；
• 在实例方法中可以直接访问 this当前对象的实例变量以及实例方法，在 static 方法中无法直接访问 this的实例变量和实例方法。

4.2.4 super关键字

1. super实质
   super关键字类似于this关键字，this指向的是当前调用的对象，而super指向的是当前子类 所继承的父类对象的部分特征。super代表的只是"this当前对象"父类的一部分特征。并不指向独立的对象，也不保存某个对象的内存地址。
2. 作用
   super是在子类需要调用父类的构造方法 或者 子类需要对父类的属性和方法进行初始化时使用。
3. 使用格式

• super()特指子类调用父类的构造方法，表示 继承父类和子类共同一部分的属性（子类特有的属性可以用this.区分），提高代码复用性；
• super.属性/方法 特指在子类中调用了父类同名的属性或方法，以便区分 子类和父类的属性或方法；
• super和this一样无法使用在静态方法当中。

4. 特点

• super() 必须是子类构造器中的第一个语句；
• super()调用父类构造方法 和 this()调用本类构造方法时，在子类构造方法中都只能放在第一行，但是两者不能同时共存，只能写其一；
• 没有手动写上super()时，系统默认在子类构造方法第一行调用super()；
• super()的默认构造器中没有使用this进行属性赋值，系统会赋默认值。

5. native关键字
   用native关键字修饰，且以分号；结束的方法，表明该方法底层调用的是c++编写的dll程序（dll是动态链接库文件），可以直接在计算机底层运行，不需要重写。

4.3 get()与set()方法

1. 概念
   get() 与 set()方法是基于类的封装上提供的方法，由于封装性，类的消费者不能对创建类进行直接访问，更不能修改。因此提供get()和set()方法供类的消费者来使用该类。

4.3.1 get()方法

1. 定义
   用于获取对象属性值的方法，属性private封装私有化后，get()方法提供给外界可以获取该对象的实例变量值。构建类时必须对属性封装和提供get()方法。
2. 使用格式

//返回值是获取的属性 对应的数据类型值
public 数据类型 get属性名(){ };

4.3.2 set()方法

1. 定义
   属性使用private封装私有化后，set()方法提供给外界可以修改该对象的实例变量值，专门用于提供给调用者 可以设置、修改、赋值对象属性的方法。
2. 使用格式

//设置对象的属性值
public void set属性名(){  };

4.4 重写Object类的方法

1. 概念
   Object类是所有类的父类，系统默认所有类继承于Object，因此也继承了它的所有方法。但是由于Object只是个模板，并未根据现实中具体的需求对具体行为做出响应，因此需要将继承过来的方法进行重写，满足现实需求。

• toString()方法：重写toString()方法，返回的是以"易读性字符串"来表示该对象；未重写时返回的是 该对象的类型@哈希码经过转换的16进制码值
• hashCode()方法：未重写时返回的是该对象在内存中的哈希码值，重写后返回的是哈希码值经过哈希算法--转换得到的--对象在内存的下标。
• equals()方法：未重写时，底层采用==号比较数值；重写后可以比较对象的每一个属性是否相等，从而判断两个对象是否相等。

参考

java多态的实现原理（JVM调用过程）

常见面试题