JavaSE（二）面向物件程式設計
阿新 • • 發佈：2019-01-09
面向物件程式設計
面向物件的概念
OOP：Object Oriented Programming
class 和 instance 是“模板”和“例項”的關係 ==>
類：class，物件模板
例項：instance，具體物件
class用欄位（field）封裝了資料，不同的instance擁有各自獨立的field
通過 **變數.欄位名** 訪問某個欄位
指向 instance 的變數都是引用變數
資料封裝
方法
方法封裝了訪問例項欄位的邏輯 例項欄位修飾符 public：外部程式碼可以訪問該欄位 private：外部程式碼無法訪問該欄位 方法修飾符 public：外部程式碼可以訪問該方法 private：外部程式碼無法訪問該方法 方法是一組執行語句，遇到return返回 void表示不返回任何值（注意區分null） 方法命名規範 方法內部的隱私變數this
構造方法Constructor
構造方法可以在new操作時初始化例項物件
構造方法名就是類名
構造方法沒有返回值
編譯器會為沒有定義構造方法的類自動生成預設構造方法（無引數、無執行語句）
如果我們自定義了構造方法，編譯器就不再自動建立預設構造方法
初始化順序：
1）初始化欄位（沒有賦值的欄位初始化為預設值，基本型別=0，引用型別=null）
2）執行構造方法程式碼
可以定義多個構造方法，編譯器根據引數數量、位置和型別自動判斷使用哪個
可以在一個構造方法中呼叫其他構造方法，便於程式碼的複用，呼叫方法是this(...)
方法過載 Overload
指方法名相同，單引數不同： 1）型別不同 2）數量不同 3）位置不同 方法過載的目的是方便呼叫 過載方法應該完成相同的功能，參考String的indexOf() 1）indexOf(String str) 2）indexOf(String str1, int FromIndex) 不要去交換引數順序 1）indexOf(String str, int fromIndex) 2）indexOf(int fromIndex, String str) 過載方法返回值型別應該相同
繼承和多型
繼承
繼承是面向物件程式設計的程式碼複用方式
Java使用extend繼承
被繼承類：超類，父類，基類 繼承類：子類，派生類
Java只允許繼承一個類
Object是所有類的根類
protected修飾的欄位和方法可以被子類訪問，protected把欄位和方法的訪問許可權控制在了繼承樹內部
super表示父類
沒有呼叫super()時編譯器會自動生成super()語句，如果父類沒有預設構造方法，子類就必須顯示呼叫super()
向上轉型和向下轉型 Upcasting Downcasting
子類型別可以安全地向上轉型為父類型別
父類型別可以強制向下轉型為子類型別（可能報錯ClassCastException）
我們在做向下轉型的時候，可以先用instanceof判斷型別
繼承和組合
繼承是is關係
組合是has關係
多型Polymorphic
方法覆蓋：
子類覆寫父類的方法，Override
方法簽名如果不同就不是Override，而是建立了一個新方法
加上@Override可以讓編譯器幫助檢查是否進行正確的覆寫
@Override不是必需的
多型：
針對某個型別的方法呼叫，其真正執行的方法取決於執行時實際型別的方法
Java的例項方法呼叫是基於執行時實際型別的動態呼叫 ===> 多型
對某個型別呼叫方法，執行的方法可能是某個子類的覆寫方法
允許新增更多型別的子類來擴充套件功能
Object定義的幾個重要的方法：
1）toString：把instance輸出為String
2）equals：判斷兩個instance是否邏輯相等
3）hashCode：計算一個instance的雜湊值
final
用final修飾的方法不能被Override
用final修飾的類不能被繼承
用final修飾的欄位初始化後不能重新賦值
抽象類和介面
抽象類 Abstract Class
抽象方法用abstract修飾，抽象方法沒有任何執行語句；因為無法執行抽象方法，所以這個類也必須申明為抽象類（abstract class）
無法例項化一個抽象類
含有抽象方法的類稱為抽象類
抽象類的作用：
1）被繼承
2）強迫子類實現抽象方法
3）抽象方法相當於定義“規範”
面向抽象程式設計的本質：
1）上層程式碼只定義規範
2）不需要子類即可編譯
3）具體邏輯由不同子類實現，呼叫者並不關心
介面 Interface
介面定義了純抽象規範，使用interface宣告一個介面，介面只有抽象方法
實現interface使用implements
一個class可以實現多個interface
介面：
1）不能定義例項欄位
2）不能定義普通方法
3）可以定義default方法（JDK>=1.8）
一個介面可以extends另一個介面，相當於擴充套件介面方法
介面層次代表抽象程度
介面也是資料型別，適用於向上轉型和向下轉型
| abstract class | interface | |
|---|---|---|
| 繼承 | 只能extends一個class | 可以implements對個interface |
| 欄位 | 可以定義例項欄位 | 不能定義例項欄位 |
| 抽象方法 | 可以定義抽象方法 | 可以定義抽象方法 |
| 非抽象方法 | 可以定義非抽象方法 | 可以定義default方法 |
包和classpath
靜態欄位和方法
用static修飾的欄位：靜態欄位，屬於class，不屬於例項
普通欄位在每個例項中都有自己的一個獨立“空間”
靜態欄位只有一個共享“空間”，所有例項都共享該欄位
訪問靜態欄位：類名.靜態欄位 不推薦使用 例項變數.靜態欄位
用static修飾的方法：靜態方法，屬於class，不屬於例項
呼叫例項方法必須通過例項變數
呼叫靜態方法不需要例項變數
靜態方法類似其他程式語言的函式
訪問靜態方法：類名.靜態方法 不推薦使用 例項變數.靜態方法
靜態方法不能訪問this變數，但可以訪問靜態欄位
靜態方法不能訪問例項欄位
靜態方法常用用於工具類（Arrays.sort()、Math.random()）和輔助方法
Java程式的入口main()也是靜態方法
包 Packages
package用於解決類名衝突：
Java完整類名=包名+類名；JVM只看完整類名，編譯器編譯後的class只含完整類名
包可以有多層結構，包沒有父子關係（例如：java.util和java.util.zip是不同的包，兩者沒有任何關係）
包作用域
位於同一個包的類，可以訪問包作用域的欄位和方法
不用public、protected、private修飾的欄位和方法就是包的作用域
引用其他類的方法
使用完整類名；先import，再使用類名；可以使用*（不推薦）
static import可以匯入一個類的靜態欄位和靜態方法，很少使用
查詢class
編譯器查詢class完整類名的步驟：
1）根據完整類名查詢
2）查詢當前package
3）查詢import的class
4）查詢java.lang的class
5）編譯錯誤
預設自動import當前package，預設自動import java.lang.*
最佳實踐
包名使用倒置域名確保唯一，不要和java.lang的類重名，不用和JDK常用類重名
作用域
訪問許可權
訪問許可權指一個類內部，能否引用另一個類以及它的欄位和方法
方法許可權有public、protected、private和package四種
final不是訪問許可權
最佳實踐：最小化暴露對外方法
區域性變數
方法內部定義的變數時區域性變數（包括方法引數名）
區域性變數作用域由所在語句塊{...}決定
classpath和jar
classpath
classpath是環境變數，指示JVM如何搜尋class，路徑和作業系統相關
假設classpath是 .;C:\work\project1\bin;C:\shared
JVM在載入com.feiyangedu.Hello這個類時，依次查詢：
<當前目錄>\com\feiyangedu\Hello.class
C:\work\project1\bin\com\feiyangedu\Hello.class
C:\shared\com\feiyangedu\Hello.class
在某個路徑下找到了，就不再繼續搜尋；如果都沒有找到，就報錯
classpath設定方法：
1）在系統環境變數設定（不推薦）
2）啟動JVM時用-classpath或-cp設定（推薦）
java -classpath C:\work\bin;C\shared com.feiyangedu.Hello
java -cp C:\work\bin;C\shared com.feiyangedu.Hello
Eclipse自動傳入當前工程bin目錄作為classpath
jar
jar包是zip格式的壓縮檔案，包含若干class檔案
jar包相當於目錄
使用jar包來避免大量目錄和class檔案
建立jar包：
1）JDK的jar命令
2）Maven等工具
3）壓縮為zip然後改名為jar
jar包可以有一個特殊的/META-INF/MANIFEST.MF檔案來指定Main-Class
例如
Mainfest-Version: 1.0
Main-Class: com.feiyangedu.sample.Main
X-Copyright: dafjlaf...
X-Build-Version: 1.0
Java核心類
字串和編碼
字串
Java字串的特點：
1）字串物件可以直接使用 雙引號 “...” 表示
2）內容不可變
3）使用equals(Object)判斷是否相等，equalsIgnoreCase(String)忽略大小寫比較
字串常用操作：
1）是否包含子字串：contains、indexOf、lastIndex、startsWith、endsWith
boolean contains(CharSequence)
int indexOf(String)
int lastIndex(String)
boolean startsWith(String)
boolean endsWith(String)
2）去除首尾空白字元：trim
空白字元包括：空格，\t，\r，\n
trim()不改變字串內容，而是返回新字串
3）提取子串：substring
4）大小寫轉換：toUpperCase、toLowerCase
5）替換子串：replace、replaceAll（正則表示式替換）
6）分割：split
String[] split(String)
7）拼接：join
static String join()
String和其他資料型別互相轉換
// 把任意資料轉換為String
static String valueOf(int)
static String valueOf(boolean)
static String valueOf(Object)
// 把String轉換為其他型別
static int Integer.parseInt(String)
static Integer Integer.valueOf(String)
String和char[]互相轉換
// String轉換為char[]
char[] toCharArray()
// char[]轉換為String
new String(char[])
String和byte[]互相轉換（需要指定編碼）
//String轉換為byte[]
byte[] getBytes() // 不推薦,原因是windows上預設是GBK，而在linux上是utf-8
byte[] getBytes(String)
byte[] getBytes(Charset)
// byte[]轉換為String
new String(byte[], String)
new String(byte[], Charset)
編碼
ASCII：最早的字元編碼，一個字元佔一個位元組，最多表示128個字元
GB2312/GBK/GB18030：一箇中文字元佔2個位元組，第一個位元組最高位是1
Unicode：全球統一編碼，全球所有文字都有唯一編碼，一個Unicode字元通常佔用2個位元組，Java使用Unicode編碼
Q：有了Unicode為什麼還需要UTF-8？
A：英文Unicode編碼和ASCII不一致，包含大量英文的文字會浪費空間
UTF-8：是變長編碼，英文UTF-8編碼和ASCII一致，其他Unicode字元需要2~6位元組不等，UTF-8編碼容錯能力強
建議總是使用UTF-8編碼
StringBuilder
String可以用+拼接，但是每次迴圈都會建立新的字串物件，絕大多數都是臨時物件，浪費記憶體，影響GC效率
可以高效拼接String
是可變物件
可以預分配緩衝區
可以進行鏈式操作
不要使用StringBuffer
StringBuffer是StringBuilder的執行緒安全版本，很少使用
包裝型別 Wrapper
| 基本型別 | 對應的包裝型別 |
|---|---|
| boolean | Boolean |
| byte | Byte |
| short | Short |
| int | Integer |
| long | Long |
| float | Float |
| double | Double |
| char | Character |
int、Integer和String的相互轉換
int i = 100;
Integer n1 = new Integer(i);
Integer n2 = Integer.valueOf(i);
Integer n3 = Integer.valueOf("100");
int x1 = n1.intValue();
int x2 = Integer.parseInt("100");
String s = n1.toString();
// WARNING
Integer prop = Integer.getInteger("cpus");//從系統環境中讀取系統變數
自動裝箱：auto boxing
int ==> Integer
自動拆箱：auto unboxing
Integer ==> int
自動裝箱和自動拆箱只發生在編譯階段，裝箱和拆箱會影響執行效率
編譯後的class程式碼是嚴格區分基本型別和引用型別的
自動拆箱可能發生 NullPointerException
包裝型別定義了一些有用的靜態變數
整數和浮點數包裝型別繼承自Number
Boolean t = Boolean.TRUE;
Boolean f = Boolean.FALSE;
int max = Integer.MAX_VALUE; // 2147483647
int min = Integer.MIN_VALUE; // -2147483648
int sizeOfLong = Long.SIZE; // 64(bits)
int bytesOfLong = Long.BYTES; // 8(bytes)
JavaBean
Q：什麼是JavaBean？
A：JavaBean是一種Java程式設計規範，例如
// private Type field
// public Type getField()
// public void setField(Type value)
public class Person {
private String name;
private int age;
public String getName() {
return name;
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
public int getAge() {
return age;
}
public void setAge(int age) {
this.age = age;
}
}
目的：
1）方便IDE工具讀寫屬性
2）傳遞資料
3）列舉屬性
JavaBean的特點：
1）一組public getter/setter方法
2）boolean屬性的讀方法通常為isXxx()
3）屬性可以是隻讀或只寫的
4）屬性只需要getter/setter方法，不一定需要例項欄位
5）利用IDE可以快速生成屬性方法
6）使用introspector.getBeanInfo()獲取屬性列表
public class Person {
private String name;
private int age;
private boolean gender;
private String address;
public String getName() {
return name;
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
public int getAge() {
return age;
}
public void setAge(int age) {
this.age = age;
}
public boolean isGender() {
return gender;
}
public void setGender(boolean gender) {
this.gender = gender;
}
public String getAddress() {
return address;
}
public void setAddress(String address) {
this.address = address;
}
}
public class Main {
public static void main(String[] args) throws Exception{
BeanInfo bInfo = Introspector.getBeanInfo(Person.class);
for(PropertyDescriptor pd : bInfo.getPropertyDescriptors()){
printPropertyDescriptor(pd);
}
}
static void printPropertyDescriptor(PropertyDescriptor pd){
String name = pd.getName();
Class<?> clazz = pd.getPropertyType();
if(clazz == null || name.equals("class")){
return;
}
Method read = pd.getReadMethod();
Method write = pd.getWriteMethod();
System.out.println("===== PropertyDescriptor =====");
System.out.println("Name: " + name);
System.out.println("Type: " + clazz.getName());
System.out.println("Read method: " + (read == null ? "null" : read.getName()));
System.out.println("Write method: " + (write == null ? "null" : write.getName()));
}
}
===== PropertyDescriptor =====
Name: address
Type: java.lang.String
Read method: getAddress
Write method: setAddress
===== PropertyDescriptor =====
Name: age
Type: int
Read method: getAge
Write method: setAge
===== PropertyDescriptor =====
Name: gender
Type: boolean
Read method: isGender
Write method: setGender
===== PropertyDescriptor =====
Name: name
Type: java.lang.String
Read method: getName
Write method: setName
列舉類 Enumeration
Java使用enum定義常量型別，常量本身帶有型別資訊，可以使用==比較
enum定義的型別是class，繼承java.lang.Enum
所有常量都是唯一引用例項
常量可用於switch語句
name()獲取常量定義的字串，注意不要使用toString()
ordinal()返回常量定義的順序（無實質意義）
可以為enum類編寫構造方法、欄位、方法
構造方法必須為private
public static void main(String[] args) {
for(Weekday day : Weekday.values()){
System.out.println(day.name());
}
Weekday fri = Weekday.FRI;
// enum -> String:
System.out.println("FRI.name() = " + fri.name());
// 定義時的序號:
System.out.println("FRI.ordinal() = " + fri.ordinal());
// String -> enum:
System.out.println(Weekday.valueOf("FRI").name());
// 不存在的name:
Weekday.valueOf("ABC");
}
SUN
MON
TUE
WED
THU
FRI
SAT
FRI.name() = FRI
FRI.ordinal() = 5
FRI
Exception in thread "main" java.lang.IllegalArgumentException: No enum constant test06.Weekday.ABC
at java.lang.Enum.valueOf(Enum.java:238)
at test06.Weekday.valueOf(Weekday.java:1)
at test06.Main.main(Main.java:46)
public enum Weekday {
SUN("星期日"),
MON("星期一"),
TUE("星期二"),
WED("星期三"),
THU("星期四"),
FRI("星期五"),
SAT("星期六");
private String chinese;
private Weekday(String chinese){
this.chinese = chinese;
}
public String toChinese(){
return chinese;
}
}
public static void main(String[] args) {
Weekday fri = Weekday.FRI;
System.out.println(fri.toChinese()); // 星期五
}
常用工具類
Math：數學計算
1）abs / min / max
2）pow / sqrt / exp / log / log10
3）sin / cos / tan / asin / acos ...
常量： PI = 3.14159... E = 2.71828
Math.random() 生成一個隨機數：0 <= 隨機數 < 1；可用於生成某個區間的隨機數
Random：生成偽隨機數
nextInt / nextLong / nextFloat
nextInt(N) 生成不大於N的隨機數
什麼是偽隨機數：
給定種子後偽隨機數演算法會生成完全相同的序列
不給定種子時Random使用系統當前時間戳作為種子
SecureRandom：生成安全的隨機數，缺點是比較慢
BigInteger：表示任意大小的整數
BigDecimal：表示任意精度的浮點數