标题：Java面向对象编程

---

前言：面向对象的三条主线

• Java类及类的成员：（重点）属性（因为是对象，所以不说范围更广的成员变量了）、方法、构造器；（熟悉）代码块、内部类
  类的成员之间是可以相互包含的
• 面向对象的特征：封装、继承、多态、（抽象）
• 其他关键字的使用：this、super、package、import、static、final、interface、abstract等

类的成员之一成员变量：定义在方法外的，分为静态的（属于类的）、非静态的（属于实例的）。而方法等结构体中定义的变量叫做局部变量，局部变量也可以分为静态的和非静态的。
非静态的成员变量：又叫做属性、实例变量、field（字段、域），因为静态的成员变量是属于类的，而不是实例的！
总结：类中称为成员变量（静态、非静态都可），但是当实例化类后也可以说是成员变量（只不过这个范围比较大），准确地应该说是属性/非静态的成员变量/实例变量。属性是非静态的成员变量。
静态方法（所有对象共享的）称类方法，非静态方法又称实例方法。
静态的可以被类调用，非静态的可以被不同的对象调用！

一、面向对象编程概述

1.1 程序设计思路

1、定义：是软件开发中的一类编程风格、开发范式。

• 面向过程的程序设计思想（Process-Oriented Programming, POP）：关注操作数据的步骤，某个过程的实现代码重复出现，将这个过程抽取为一个函数，简化冗余代码。
  比如C语言：以函数为组织单位。是一种“ 执行者思维 ”，适合解决简单问题。扩展能力差、后期维护难度较大。
• 面向对象OOP：关注类（属性/行为），在计算机程序设计过程中，参照现实中事物，将事物的属性特征、行为特征抽象出来，用类来表示。如Java、C#、C++、Python、Ruby和PHP等
  比如Java：是一种“ 设计者思维 ”，适合解决复杂问题。代码扩展性强、可维护性高。

面向对象可以帮助我们从宏观上把握、从整体上分析整个系统。 但是，具体到实现部分的微观操 作（就是一个个方法），仍然需要面向过程的思路去处理。 当需求单一，或者简单时，我们一步步去操作没问题，并且效率也挺高。可随着需求的更改，功能的增多，发现需要面对每一个步骤很麻烦了，这时就开始思索，能不能 把这些步骤和功能进行封装，封装时根据不同的功能，进行不同的封装，功能类似的封装在一起。这样结构就清晰了很多。用的时候，找到对应的类就可以了。这就是面向对象的思想。

1.2 Java语言的基本元素：类和对象

1、类和对象概述

• 类：具有相同特征的事物的抽象描述，是 抽象的 、概念上的定义。
• 对象：实际存在的该类事物的每个个体 ，是具体的 ，因而也称为实例(instance) 。

2、类的成员：（重点）属性/方法/构造/（熟悉）内部类/代码块
设计类：本质就是设计类的成员
类的成员：类，是一组相关 属性 和 行为 的集合（基本成员：属性、行为——对应类中的成员变量（非静态）、方法）

• 属性：即类中的成员变量（非静态），表示该类事物的状态信息。
  非静态的成员变量<=>属性<=> Field
• 行为：即类中的成员方法，表示该类事物要做什么操作，或者基于事物的状态能做什么。对应
  (成员)方法 <=>函数 <=> Method

3、 使用面向对象步骤：定义/创建/调用

• 步骤1：定义类：使用class关键字
• 步骤2：实例化类（又称创建类的对象/实例）：使用new关键字（使用new创建的实体对象都在堆中）。
  注意还有一种匿名对象：以不定义对象的句柄，而直接调用这个对象的方法。用途：只用一次/作为方法实参。
• 步骤3：通过对象调用其内部声明的属性（实例变量/非静态的成员变量）或方法完成相关功能：对象是类的一个实例，必然具备该类事物的属性和行为（即方法）。
  访问对象成员语法格式：" 对象名.属性（这里的说法比较准确，而非成员变量） " 、 " 对象名.方法 "

使用面向对象的步骤：

//步骤1：定义类
[修饰符] class 类名{
    属性声明;
    方法声明;
}
//步骤2：创建对象
//方式1：给创建的对象命名
//把创建的对象用一个引用数据类型的变量保存起来，这样就可以反复使用这个对象了
类名 对象名 = new 类名();
//方式2：
new 类名()//也称为匿名对象
//调用方法
new Person().shout();

图示理解

1.3 对象的内存解析

先理解引用数据类型：引用数据类型的变量中存储的是对象的地址（它指向堆中对象的首地址堆中）。引用类型的对象名存储堆中的首地址（其格式为：“类型@对象的hashCode值"。方法执行完，自动释放），基本数据类型的变量名存储具体的值。
引用类型理解：虚拟机栈存储对象名（对象引用），该变量名的值是堆中的首地址值。真正的实体存放在堆中。
创建一个类的多个对象（比如p1、p2），则每个对象都拥有当前类的一套"副本"（即属性）。当通过一个对象修改其属性时，不会影响其它对象此属性的值。 但是如果p1=p2，此时他们指向堆中的同一个地址，p2改变时，p1也会随之改变。

1、JVM内存结构划分：虚拟机栈、本地方法栈、堆、方法区、程序计数器
HotSpot Java虚拟机的架构图。JVM理解为一种规范，HotSpot JVM是一种实现。这里关注运行时数据区部分（Runtime Data Area）。
需要存储的：变量（局部变量、成员变量【属性、静态成员变量】、常量）——这些又包含基本数据类型&引用数据类型、对象实体、方法（类中的方法、引用方法【实例对象的方法】）。所有的这些又分为静态的和非静态的。
主要区域有：

• 堆（Heap） ：new出来的结构（数组实体、对象实体）、对象的属性（类的非静态成员变量）
• 虚拟机栈（Stack） ：方法中定义的（非静态）局部变量（首先压入栈中的是main方法）——局部变量：基本数据类型、对象引用（reference类型）；对象调用方法（引用方法）
  • 局部变量：定义在（方法/构造器/内部类/代码块等内或其形参）中，存储编译期可知长度的各种基本数据类型（boolean、byte、char、short、int、float、long、double），还有引用类型
• 方法区（Method Area） ：存放类的模板。比如Person类的模板。用于存储已被虚拟机加载的类信息、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码等数据。

总结：只要是局部变量就在栈中，只要是成员变量（非静态、也称属性/实例变量）就在堆中！不管java成员之间如何相互定义、引用。即如果是对象中的局部变量也是在栈中。

//首先进栈的是main方法
class Student{
	static int num = 0;//静态的成员变量
	int number;//非静态的成员变量，属性
	int state;
	//slee表示方法
	void sleep(int i){//i表示局部变量（基本数据类型）
	}
}
class shixian{
	//首先进栈的main方法帧，只有这样才能实现一系列的调用、实例化等等！
	public static void main(string[] args){
		static int num = 0;//静态的局部变量
		int num1 = 2;//局部变量——基本数据类型
		Student[] stus = new Student[3];//局部变量：stus为引用数据类型——数组类型
		for (inti=0;i< stus.length; i++){//i表示局部变量，stus.length表示属性
			stusli] = new Student();//stus数组存储堆的数组的首地址，每个地址中存储的又是Students对象在堆中的地址
		}
		stus[0].number = 1;//对象的属性，又称作实例变量！
		stus[0].state = 5;
		stus[0].sleep(6);//引用方法，调用对象的方法
	}
}

2、内存举例

• 每一个方法的调用对应的是一个栈帧
• 程序开始：main方法进栈，其相关的局部变量、对象引用（指向对象对内存地址）进栈
• 对象调用方法：对象的方法进栈
• 对象赋值对象：p3=p1，得到p1和p3指向同一个堆内存的实体对象首地址
• 对象数组内存解析：数组的元素类型是对象，首先栈中存数组对象引用，数组元素中存实体对象的地址
  
  

总结：

• 堆：凡是new出来的结构(对象、数组)都放在堆空间中。 对象的属性存放在堆空间中。
• 创建一个类的多个对象（比如p1、p2），每个对象在堆空间有一个对象实体，每个对象实体中保存着一份类的属性。当通过一个对象修改其属性时，不会影响其它对象此属性的值。
• 当声明一个新的变量使用现有的对象进行赋值时（比如p3 = p1），此时并没有在堆空间中创 建新的对象。而是两个变量共同指向了堆空间中同一个对象。当通过一个对象修改属性时， 会影响另外一个对象对此属性的调用。

二、类的成员1—成员变量

静态的成员变量又称属性、实例变量、field

2.1 “变量”定义&分类

1、变量分类：变量必须先声明后赋值再使用，作用域内有效
注意：这里是变量的分类，不是成员变量！

• 数据类型不同：基本数据类型（8种）、引用数据类型（数组、类、接口、枚举、注解、记录）
• 变量在类中声明的位置不同：
  • 成员变量：static将其分类为静态的（属于类的，所有对象共用这一个）、非静态的（属于实例的，又称为实例变量、属性）。
  • 局部变量（方法/构造器/内部类/代码块等内或其形参）：也分为静态和非静态的，同时根据放的位置不同也可以分类。
• static修饰：静态变量、非静态变量

总结：以上三种分类可以组合

2.2 实例变量（属性）VS局部变量

1、实例变量（属性）VS局部变量

• 相同点
  • 必须先声明后使用，且声明格式相同：数据类型 变量名 = 初始化值
  • 都有其对应的作用域，只在作用域内是有效的。
• 不同点
  • 声明位置&内存位置：定义在类中方法外，随着对象的创建存储在堆中；方法体或其形参列表/块中，随着方法的调用存储在栈中。
  • 作用域&生命周期：实例变量本类中直接调用，其他类中"对象名.属性"，而局部变量超出作用域就不生效了。
    • 与对象声明周期一致，对象创建-GC回收，回收对象其实就是回收对象实体的这些属性。每一个对象的实例变量都是独立的。
    • 方法栈帧入栈→局部变量在栈中分配→方法栈帧出栈，局部变量消亡。即从方法调用到方法执行结束。每一次方法调用都是独立。
  • 修饰符：public,protected,private,final,volatile,transient等；final，因为局部变量作用域就是方法，如果声明像前面的那种也没意思，外面根本也不能访问！
  • 默认值：属性有默认值（不显示赋值也有值）；局部变量没有默认值，必须手动初始化。其中的形参比较特殊，依靠实参给它初始化！

2、实例变量（属性）的默认初始化赋值

• 什么时候给实例变量赋默认值？
  当一个对象被创建时，会对其中各种类型的成员变量自动进行初始化赋值。
• 各个类型的对象属性的默认值
  • 整数（int/byte/short）：0；long：0L，因为java中整数的默认类型是int型
  • 浮点型：float：0.0F，double：0.0，java中默认的数据类型是double
  • char：0或 ‘\u0000’
  • boolean：false（0）
  • 引用类型：null

2.3 变量的内存分析

只要是局部变量就在栈中，只要是成员变量（非静态、也称属性/实例变量）就在堆中！不管java成员之间如何相互定义、引用。即如果是对象中的局部变量也是在栈中。

三、类的成员2—方法

方法又称函数、method。方法不调用不执行，每调用一次执行一次（进栈-出栈）
为什么需要方法：比如游戏中人物每次出拳就是一个重复的动作，可以单独抽取出来成为一个方法！
静态方法只有通过类才能被调用，非静态方法（又称实例方法）可以被不同的对象调用！

3.1 方法介绍&理解

1、方法定义：方法 是类或对象行为特征的抽象，用来完成某个功能操作。也称为函数或过程 。将功能封装为方法是为了可以实现代码重用，减少冗余，简化代码。必须定义在类中，不能独立存在！在C/js语言中是可以独立存在的
2、方法构成：方法头 + 方法体

• 方法头：也称方法签名
  • [修饰符]：权限修饰符：public、缺省、protected、private；static（是否静态）、abstract（是否抽象）、native、final、synchronized等。
  • 返回值类型： 表示方法运行的结果的数据类型，方法执行后将结果返回到调用者。分类：void、有返回值（任何类型，与return搭配）
  • 方法名：属于标识符，命名遵循标识符命名规则和规范。
  • [形参列表]：表示完成方法体功能时需要外部提供的数据列表。0/多个，形参需指定数据类型和参数名，()不能省，逗号分隔！
  • [throws 异常列表]：在异常处理中理解。
• 方法体：方法被调用后要执行的代码（方法功能），必须有{}括起来。

//一个完整的方法 = 方法头 + 方法
[修饰符] 返回值类型 方法名([形参列表])[throws 异常列表(受检查异常)]{ 
	方法体的功能代码 
}

3.2 方法的返回值&调用方法

1、方法返回值return语句实现：

• void时，return后不能跟返回值，可以省略
• 不是void时，return 返回值，一定要有。

return在方法中的作用：结束一个方法；结束一个方法的同时，返回数据给方法的调用者
注意点：在return关键字的直接后面不能声明执行语句，否则会报错Unreachable code！
怎么可以结束循环？
条件不满足；return语句（直接把循环所在的方法都结束了）；break。注意continue不行，它只是结束本次循环！
2、方法的调用：

• 静态方法：又称类方法，在同一个类中直接通过方法名调用，不同的类中只能通过类调用，所有对象共享这一个方法。
• 实例化方法：在同一个类中直接通过方法名调用，不同类中，实例化对象调用实例方法。

两种方法调用返回值情况：

• 实例方法无返回值：无需定义变量去接收方法的结果
• 实例方法有返回值：定义变量来接收实例方法的返回值，如果没有接收实例方法的返回值那么会导致结果丢失，但是实例方法会正常执行。

3、方法使用的注意点

• 必须先声明后使用，且方法必须定义在类的内部
• 调用一次就执行一次，不调用不执行。
• 方法中可以调用类中的方法或属性，不可以在方法内部定义方法。但是方法级别不一样的时候可以，比如static的main方法中定义方法了！

3.3 方法调用内存分析

每一个方法属于一个栈帧，栈帧是栈的基本结构！

• 方法没有被调用的时候，都在方法区中的字节码文件(.class)中存储。
• 方法被调用的时候，需要进入到栈内存中运行。方法每调用一次就会在栈中有一个入栈动作，即给当前方法开辟一块独立的内存区域，用于存储当前方法的局部变量的值。
• 当方法执行结束后，会释放该内存，称为出栈，如果方法有返回值，就会把结果返回调用处，如果没有返回值，就直接结束，回到调用处继续执行下一条指令。
• 栈结构：先进后出，后进先出。

注意：调用太多的方法（比如递归太多次时），可能会导致栈中溢出！

• 方法调用一个从栈中出去一个，这里为了形象一点还是放在里面的。如果在方法中调用方法不是的，比如main方法一直在里面，在main方法中调用了很多其他的方法。递归也不是的。
• 实例方法中的属性可以通过"对象名.属性操作"，也可以在对象类中定义方法来操作相关的属性，那么当调用该方法时，也可以实现对属性的操作。比如：(1)创建Person类的对象，设置该对象的name、age和sex属性，调用study方法，输出字符串“studying”，调用showAge()方法显示age值，调用addAge()方法给对象的age属性值增加2岁。 (2)创建第二个对象，执行上述操作，体会同一个类的不同对象之间的关系
  

四、类的成员3—构造器

4.1

五、类的成员4—内部类

5.1

六、类的成员5—代码块

6.1

七、面向对象特征1—封装

7.1

八、面向对象特征2—继承

8.1

九、面向对象特征3—多态

9.1