java面向对象的示例分析

一、Java特效

1、简单性

人们希望构建一个无须深奥的专业训练就可以进行编程的系统，并且要符合当今的标准惯例。因此，尽管人们发现C++不太适用，但在设计Java的时候还是尽可能地接近C++,以便系统更易于理解，Java剔除了C++中许多很少使用、难以理解、易混淆的特性。在目前看来，这些特性带来的麻烦远远多于其带来的好处。

的确，Java语法是C++语法的一个“纯净”版本。这里没有头文件、指针运算(甚至指针语法)、结构、联合、操作符重载、虚基类等。然而，设计者并没有试图清除C++中所有不适当的特性。例如，switch语句的语法在Java中就没有改变。如果你了解C++就会发现可以轻而易举地转换到Java语法。

Java发布时，实际上C++并不是最常用的程序设计语言。很多开发人员都在使用VisualBasic和它的拖放式编程环境。这些开发人员并不觉得Java简单。很多年之后Java开发环境才迎头赶上。如今，Java开发环境已经远远超出大多数其他编程语言的开发环境。

简单的另一个方面是小。Java的目标之一是支持开发能够在小型机器上独立运行的软件。基本的解释器以及类支持大约仅为40KB；再加上基础的标准类库和对线程的支持(基本上是一个自包含的微内核)大约需要增加175KB。

在当时，这是一个了不起的成就。当然，由于不断的扩展，类库已经相当庞大了。现在有一个独立的具有较小类库的Java微型版(JavaMicroEdition),这个版本适用于嵌人式设备。

2、面向对象

面向对象是一种新兴的程序设计方法，或者是一种新的程序设计规范，其基本思想是使用对象、类、继承、封装、多态等基本概念来进行程序设计。从现实世界中客观存在的事物（即对象）出发来构造软件系统，并且在系统构造中尽可能运用人类的自然思维方式。

3、分布式

分布式系统对于用户而言，他们面对的就是一个服务器，提供用户需要的服务而已，而实际上这些服务是通过背后的众多服务器组成的一个分布式系统，因此分布式系统看起来像是一个超级计算机一样。

4、健壮性

Web的多平台环境对程序有特别的要求，因为程序必须在各种系统中可靠地执行。因此，在设计Java时，使其具备创建健壮程序的能力被提到了高优先级的地位。为了获得可靠性，Java在一些关键领域进行了限制，从而迫使程序员在程序开发中及早地发现错误。同时，使程序员不必再担心会引起编程错误的许多最常见的问题。因为Java是强类型化的语言，它在编译时检查代码。当然不管怎样，在运行时也检查代码。许多难以跟踪的bug，在运行时通 常难以再现，这种情况在Java中几乎不可能产生。因为使编写好的程序在不同的运行条件下，以可预见的方式运行是Java的关键特性之一。 为了更好地理解Java是多么健壮，分析程序失败的两个主要原因：内存管理错误和未处理的异常(即运行时错误)。在传统的编程环境中，内存管理是一件困难、乏味的工作。例如，在C/C++中，程序员必须手动分配和释放所有动态内存。有时这会导致问题，因为程序员可能会忘记释放以前分配的内存，或者更糟糕的是，试图释放程序其他部分仍然在使用的内存。Java通过为您管理内存的分配和释放，可以从根本上消除这些问题(事实上，释放内存完全是自动的，因为Java为不再使用的对象提供了垃圾回收功能)。传统环境中的异常情况通常是由“除0”或“没有找到文件”这类错误引起的，并且必须使用既笨拙又难以理解的结构对它们进行管理。Java通过提供面向对象的异常处理功能在这个领域提供帮助。在编写良好的Java程序中，所有运行时错误都能够并且应当由程序进行管理。

5、安全性

Java取消了强大但又危险的指针，而代之以引用。由于指针可进行移动运算，指针可随便指向一个内存区域，而不管这个区域是否可用，这样做是危险的，因为原来这个内存地址可能存储着重要数据或者是其他程序运行所占用的，并且使用指针也容易数组越界。

垃圾回收机制：不需要程序员直接控制内存回收，由垃圾回收器在后台自动回收不再使用的内存。避免程序忘记及时回收，导致内存泄露。避免程序错误回收程序核心类库的内存，导致系统崩溃。

异常处理机制：Java异常机制主要依赖于try、catch、finally、throw、throws五个关键字。

强制类型转换：只有在满足强制转换规则的情况下才能强转成功。

Java在字节码的传输过程中使用了公开密钥加密机制(PKC)。

在运行环境提供了四级安全性保障机制：字节码校验器 -类装载器 -运行时内存布局 -文件访问限制。

6、体系结构中立

编译器生成一个体系结构中立的目标文件格式，这是一种编译过的代码，只要有Java运行时系统，就可以在许多处理器上运行。Java编译器通过生成与特定的计算机体系结构无关的字节码指令来实现这一特性。精心设计的字节码不仅可以很容易地在任何机器上解释执行，而且还可以迅速地翻译成本地机器的代码。
字节码实现了结构中立，与计算机结构无关。

7、可移植性

Java语言之中最大的特点在于其可移植性的支持，所谓的可移植性指的是同一个程序可以在不同的操作系统之间任意的进行部署，这样就减少了开发的难度，在Java里面如果要想实现可移植性的控制，那么主要依靠的是JVM（Java 虚拟机）。Java虚拟机是一个由软件和硬件模拟出来的计算机，所有的程序只要有Java虚拟机的支持，那么就可以实现程序的执行，并且不同的操作系统上会有不同版本的JVM存在，这样就可以实现移植性。
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8、解释性

有人说Java是编译型的。因为所有的Java代码都是要编译的，.java不经过编译就无法执行。 也有人说Java是解释型的。因为java代码编译后不能直接运行，它是解释运行在JVM上的，所以它是解释型的。

9、高性能

即时编译器可以监控经常执行哪些代码并优化这些代码以提高速度。更为复杂的优化是消除函数调用（即内联）。即时编译器知道哪些类已经被加载。基于当前加载的类集，如果特定的函数不会被覆盖，就可以使用内联。必要时，还可以撤销优化。

10、多线程

指的是这个程序（一个进程）运行时产生了不止一个线程。

11、动态性

Java本质为静态语言，而不是动态语言。动态语言显著的特点是在程序运行时，可以改变程序结构或变量类型，典型的动态语言有Python、ruby、javascript等。Java不是动态语言，但Java具有一定的动态性，表现在以下几个方面：

1. 反射机制；

2. 动态字节码操作；

3. 动态编译；

4. 执行其他脚本代码；

二、对象

对象是系统中用来描述客观事物的一个实体，它是构成系统的一个基本单位。一个对象由一组属性和对这组属性进行操作的一组服务组成。

类的实例化可生成对象，一个对象的生命周期包括三个阶段：生成、使用、消除。

当不存在对一个对象的引用时，该对象成为一个无用对象。Java的垃圾收集器自动扫描对象的动态内存区，把没有引用的对象作为垃圾收集起来并释放。当系统内存用尽或调用System.gc( )要求垃圾回收时，垃圾回收线程与系统同步运行。

三、类

类是具有相同属性和方法的一组对象的集合，它为属于该类的所有对象提供了统一的抽象描述，其内部包括属性和方法两个主要部分。在面向对象的编程语言中，类是一个独立的程序单位，它应该有一个类名并包括属性和方法两个主要部分。

Java中的类实现包括两个部分：类声明和类体。

1、类声明

[public][abstract|final] class className [extends superclassName] [implements interfaceNameList]{……}

其中，修饰符public,abstract,final 说明了类的属性，className为类名，superclassName为类的父类的名字，interfaceNameList为类所实现的接口列表。

2、类体

class className{
    [public | protected | private ] [static] [final] [transient] [volatile] type variableName;//成员变量
    [public | protected | private ] [static] [final | abstract] [native] [synchronized] returnType methodName([paramList]) [throws exceptionList]{
        statements
    }//成员方法
}

成员变量限定词的含义：

• static: 静态变量（类变量）

• final: 常量；transient: 暂时性变量，用于对象存档，用于对象的串行化

• volatile: 贡献变量，用于并发线程的共享

方法的实现也包括两部分内容：方法声明和方法体。

• static: 类方法，可通过类名直接调用

• abstract: 抽象方法，没有方法体

• final: 方法不能被重写

• native: 集成其它语言的代码

• synchronized: 控制多个并发线程的访问

方法声明包括方法名、返回类型和外部参数。其中参数的类型可以是简单数据类型，也可以是复合数据类型（又称引用数据类型）。
对于简单数据类型来说，java实现的是值传递，方法接收参数的值，但不能改变这些参数的值。如果要改变参数的值，则用引用数据类型，因为引用数据类型传递给方法的是数据在内存中的地址，方法中对数据的操作可以改变数据的值。

3、方法体

方法体是对方法的实现，它包括局部变量的声明以及所有合法的Java指令。方法体中声明的局部变量的作用域在该方法内部。若局部变量与类的成员变量同名，则类的成员变量被隐藏。

为了区别参数和类的成员变量，我们必须使用this。this用在一个方法中引用当前对象，它的值是调用该方法的对象。返回值须与返回类型一致，或者完全相同，或是其子类。当返回类型是接口时，返回值必须实现该接口。

4、构造方法

• 构造方法是一个特殊的方法。Java 中的每个类都有构造方法，用来初始化该类的一个对象。

• 构造方法具有和类名相同的名称，而且不返回任何数据类型。

• 重载经常用于构造方法。

• 构造方法只能由new运算符调用

5、注释

Java中的注释就是解释说明你的代码的，Java注释不会被执行，因此可以随意添加注释。

• 当行注释//

• 多行注释/**/

6、隐式参数和显式参数

（1）显式参数就是方法名括号中间的参数。

（2）隐式参数是在类的方法中调用了类的实例域。这个被调用的实例域就是隐式参数。

（3）代码实例

package com.nezha.javase;

public class Test1107 {
    private int score;

    /**
     * x为显式参数
     * score为隐式参数
     * @param x
     */
    public void addScore(int x){
        int temp = this.score + x;
        score += temp;
    }
}

• x为显式参数

• score为隐式参数

如果在隐式参数的前面加上this，隐式参数就更清晰。

推荐在隐式参数的前面加上this操作符，this操作符代表的是本类。

7、参数可变的方法

在jdk5之前，每个java方法都有固定数量的参数，然而，现在的版本提供了可以用可变参数的方式。
以大家最长用到的sout为例。

System.out.println("获奖编号："+i);

println内部调用的都是

public PrintStream printf(String format, Object ... args) {
    return format(format, args);
}

Object…参数类型和Object[]完全一样，也就是说可以采用…这种声明方式去接收同类型数组，只是没有固定数组的大小，因为这是可变参。
这里的省略号...是Java代码的一部分，它表明这个方法可以接收任意数量的对象。
实际上printf方法接收两个参数，一个时格式字符串，一个时Object[]数组，其中保存着所有的参数（如果参数是基本类型，自动装箱会将其转换为对象）。
编译器需要对printf的每次调用进行转换，以便将参数绑定到数组上，并在必要的时候进行自动装箱。

四、面向对象的基本特性

1、封装

封装性就是尽可能的隐藏对象内部细节，对外形成一道边界，只保留有限的接口和方法与外界进行交互。封装的原则是使对象以外的部分不能随意的访问和操作对象的内部属性，从而避免了外界对对象内部属性的破坏。

（1）可以通过对类的成员设置一定的访问权限，实现类中成员的信息隐藏。

• private：类中限定为private的成员，只能被这个类本身访问。

• default：类中不加任何访问权限限定的成员属于缺省的（default）访问状态，可以被这个类本身和同一个包中的类所访问。

• protected：类中限定为protected的成员，可以被这个类本身、它的子类（包括同一个包中以及不同包中的子类）和同一个包中的所有其他的类访问。

• public：类中限定为public的成员，可以被所有的类访问。

（2）封装的优点

1. 良好的封装能够减少耦合

2. 类内部的结构可以自由修改

3. 可以对成员变量进行更精确的控制

4. 隐藏信息，实现细节

（3）代码实例

1. 将 id、name 和 age 属性设置为私有的，只能本类才能访问，其他类都访问不了，如此就对信息进行了隐藏。

2. 提供set方法进行赋值，提供get方法进行取值。

3. 赋值方法set中的this的作用是解决显式参数与局部变量同名的问题。

package com.nezha.javase;

public class Student {
    //将 id、name 和 age 属性设置为私有的，只能本类才能访问，其他类都访问不了，如此就对信息进行了隐藏。
    private Integer id;
    private String name;
    private Integer age;

    public Integer getId() {
        return id;
    }

    public void setId(Integer id) {
        this.id = id;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public Integer getAge() {
        return age;
    }

    public void setAge(Integer age) {
        this.age = age;
    }
}

2、继承

子类的对象拥有父类的全部属性与方法，称作子类对父类的继承。

• Java中父类可以拥有多个子类，但是子类只能继承一个父类，称为单继承。

• 继承实现了代码的复用。

• Java中所有的类都是通过直接或间接地继承java.lang.Object类得到的。

• 子类不能继承父类中访问权限为private的成员变量和方法。

• 子类可以重写父类的方法，即命名与父类同名的成员变量。

Java中通过super来实现对父类成员的访问，super用来引用当前对象的父类。super 的使用有三种情况：

• 访问父类被隐藏的成员变量

• 调用父类中被重写的方法

• 调用父类的构造函数

3、多态

对象的多态性是指在父类中定义的属性或方法被子类继承之后，可以具有不同的数据类型或表现出不同的行为。这使得同一个属性或方法在父类及其各个子类中具有不同的语义。

Java的多态性体现在两个方面：由方法重载实现的静态多态性（编译时多态）和方法重写实现的动态多态性（运行时多态）。

• 编译时多态：在编译阶段，具体调用哪个被重载的方法，编译器会根据参数的不同来静态确定调用相应的方法。

• 运行时多态：由于子类继承了父类所有的属性（私有的除外），所以子类对象可以作为父类对象使用。程序中凡是使用父类对象的地方，都可以用子类对象来代替。一个对象可以通过引用子类的实例来调用子类的方法。

4、重载

• 方法重载是让类以统一的方式处理不同数据类型的手段。

• 一个类中可以创建多个方法，它们具有相同的名字，但具有不同的参数和不同的定义。调用方法时通过传递给它们的不同参数个数和参数类型来决定具体使用哪个方法。

• 返回值类型可以相同也可以不相同，无法以返回型别作为重载函数的区分标准。

5、重写

• 子类对父类的方法进行重新编写。如果在子类中的方法与其父类有相同的的方法名、返回类型和参数表，我们说该方法被重写 (Overriding)。

• 如需父类中原有的方法，可使用super关键字，该关键字引用了当前类的父类。

• 子类函数的访问修饰权限不能低于父类的。

五、对象间的四种关系

1、依赖

依赖关系表示一个类依赖于另一个类的定义。例如，一个人(Person)可以买车(car)和房子(House)，Person类依赖于Car类和House类的定义，因为Person类引用了Car和House。与关联不同的是，Person类里并没有Car和House类型的属性，Car和House的实例是以参量的方式传入到buy()方法中去的。一般而言，依赖关系在Java语言中体现为局域变量、方法的形参，或者对静态方法的调用。

2、关联

关联(Association）关系是类与类之间的联接，它使一个类知道另一个类的属性和方法。关联可以是双向的，也可以是单向的。在Java语言中，关联关系一般使用成员变量来实现。

3、聚合

聚合(Aggregation) 关系是关联关系的一种，是强的关联关系。聚合是整体和个体之间的关系。例如，汽车类与引擎类、轮胎类，以及其它的零件类之间的关系便整体和个体的关系。与关联关系一样，聚合关系也是通过实例变量实现的。但是关联关系所涉及的两个类是处在同一层次上的，而在聚合关系中，两个类是处在不平等层次上的，一个代表整体，另一个代表部分。

4、组合

组合(Composition) 关系是关联关系的一种，是比聚合关系强的关系。它要求普通的聚合关系中代表整体的对象负责代表部分对象的生命周期，组合关系是不能共享的。代表整体的对象需要负责保持部分对象和存活，在一些情况下将负责代表部分的对象湮灭掉。代表整体的对象可以将代表部分的对象传递给另一个对象，由后者负责此对象的生命周期。换言之，代表部分的对象在每一个时刻只能与一个对象发生组合关系，由后者排他地负责生命周期。部分和整体的生命周期一样。