Java面向对象篇：封装、继承、多态（一）-阿里云开发者社区

1. 类和对象

1.1 类和对象的理解

客观存在的事物皆为对象，所以我们也常常说万物皆对象。

类

类的理解

类是对现实生活中一类具有共同属性和行为的事物的抽象

类是对象的数据类型，类是具有相同属性和行为的一组对象的集合

简单理解：类就是对现实事物的一种描述

类的组成

属性：指事物的特征，例如：手机事物（品牌，价格，尺寸）

行为：指事物能执行的操作，例如：手机事物（打电话，发短信）

类和对象的关系

类：类是对现实生活中一类具有共同属性和行为的事物的抽象

对象：是能够看得到摸的着的真实存在的实体

简单理解：类是对事物的一种描述，对象则为具体存在的事物

1.2 类的定义

类的组成是由属性和行为两部分组成

属性：在类中通过成员变量来体现（类中方法外的变量）
行为：在类中通过成员方法来体现（和前面的方法相比去掉static关键字即可）

类的定义步骤：

①定义类

②编写类的成员变量

③编写类的成员方法

public class 类名 {
  // 成员变量
  变量1的数据类型 变量1；
  变量2的数据类型 变量2;
  …
  // 成员方法
  方法1;
  方法2;  
}

示例代码：

/*
    手机类：
        类名：
        手机(Phone)
        成员变量：
        品牌(brand)
        价格(price)
        成员方法：
        打电话(call)
        发短信(sendMessage)
 */
public class Phone {
    //成员变量
    String brand;
    int price;
    //成员方法
    public void call() {
        System.out.println("打电话");
    }
    public void sendMessage() {
        System.out.println("发短信");
    }
}

1.3 对象的使用

创建对象的格式：

类名对象名 = new 类名();

调用成员的格式：

对象名.成员变量
对象名.成员方法();

示例代码

/*
    创建对象
        格式：类名 对象名 = new 类名();
        范例：Phone p = new Phone();
    使用对象
        1：使用成员变量
            格式：对象名.变量名
            范例：p.brand
        2：使用成员方法
            格式：对象名.方法名()
            范例：p.call()
 */
public class PhoneDemo {
    public static void main(String[] args) {
        //创建对象
        Phone p = new Phone();
        //使用成员变量
        System.out.println(p.brand);
        System.out.println(p.price);
        p.brand = "小米";
        p.price = 2999;
        System.out.println(p.brand);
        System.out.println(p.price);
        //使用成员方法
        p.call();
        p.sendMessage();
    }
}

1.4 学生对象-练习

需求：首先定义一个学生类，然后定义一个学生测试类，在学生测试类中通过对象完成成员变量和成员方法的使用
分析：

成员变量：姓名，年龄…
成员方法：学习，做作业…

示例代码：

class Student {
    //成员变量
    String name;
    int age;
    //成员方法
    public void study() {
        System.out.println("好好学习，天天向上");
    }
    public void doHomework() {
        System.out.println("键盘敲烂，月薪过万");
    }
}
/*
    学生测试类
 */
public class StudentDemo {
    public static void main(String[] args) {
        //创建对象
        Student s = new Student();
        //使用对象
        System.out.println(s.name + "," + s.age);
        s.name = "林青霞";
        s.age = 30;
        System.out.println(s.name + "," + s.age);
        s.study();
        s.doHomework();
    }
}

2. 对象内存图

2.1 单个对象内存图

成员变量使用过程

成员方法调用过程

2.2 多个对象内存图

成员变量使用过程

成员方法调用过程

总结：

多个对象在堆内存中，都有不同的内存划分，成员变量存储在各自的内存区域中，成员方法多个对象共用的一份

2.3 多个对象指向相同内存图

总结

当多个对象的引用指向同一个内存空间（变量所记录的地址值是一样的）

只要有任何一个对象修改了内存中的数据，随后，无论使用哪一个对象进行数据获取，都是修改后的数据。

3. 成员变量和局部变量

3.1 成员变量和局部变量的区别

类中位置不同：成员变量（类中方法外）局部变量（方法内部或方法声明上）

内存中位置不同：成员变量（堆内存）局部变量（栈内存）

生命周期不同：成员变量（随着对象的存在而存在，随着对象的消失而消失）局部变量（随着方法的调用而存在，醉着方法的调用完毕而消失）

初始化值不同：成员变量（有默认初始化值）局部变量（没有默认初始化值，必须先定义，赋值才能使用）

4. 封装

4.1 private关键字

private是一个修饰符，可以用来修饰成员（成员变量，成员方法）

被private修饰的成员，只能在本类进行访问，针对private修饰的成员变量，如果需要被其他类使用，提供相应的操作

提供“get变量名()”方法，用于获取成员变量的值，方法用public修饰

提供“set变量名(参数)”方法，用于设置成员变量的值，方法用public修饰

示例代码：

/*
    学生类
 */
class Student {
    //成员变量
    String name;
    private int age;
    //提供get/set方法
    public void setAge(int a) {
        if(a<0 || a>120) {
            System.out.println("你给的年龄有误");
        } else {
            age = a;
        }
    }
    public int getAge() {
        return age;
    }
    //成员方法
    public void show() {
        System.out.println(name + "," + age);
    }
}
/*
    学生测试类
 */
public class StudentDemo {
    public static void main(String[] args) {
        //创建对象
        Student s = new Student();
        //给成员变量赋值
        s.name = "林青霞";
        s.setAge(30);
        //调用show方法
        s.show();
    }
}

4.2 private的使用

需求：定义标准的学生类，要求name和age使用private修饰，并提供set和get方法以及便于显示数据的show方法，测试类中创建对象并使用，最终控制台输出林青霞，30
示例代码：

/*
    学生类
 */
class Student {
    //成员变量
    private String name;
    private int age;
    //get/set方法
    public void setName(String n) {
        name = n;
    }
    public String getName() {
        return name;
    }
    public void setAge(int a) {
        age = a;
    }
    public int getAge() {
        return age;
    }
    public void show() {
        System.out.println(name + "," + age);
    }
}
/*
    学生测试类
 */
public class StudentDemo {
    public static void main(String[] args) {
        //创建对象
        Student s = new Student();
        //使用set方法给成员变量赋值
        s.setName("林青霞");
        s.setAge(30);
        s.show();
        //使用get方法获取成员变量的值
        System.out.println(s.getName() + "---" + s.getAge());
        System.out.println(s.getName() + "," + s.getAge());
    }
}

4.3 this关键字

this修饰的变量用于指代成员变量，其主要作用是（区分局部变量和成员变量的重名问题）

方法的形参如果与成员变量同名，不带this修饰的变量指的是形参，而不是成员变量
方法的形参没有与成员变量同名，不带this修饰的变量指的是成员变量

public class Student {
    private String name;
    private int age;
    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
    public String getName() {
        return name;
    }
    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }
    public int getAge() {
        return age;
    }
    public void show() {
        System.out.println(name + "," + age);
    }
}

4.4 this内存原理

this代表当前调用方法的引用，哪个对象调用的方法，this就代表哪一个对象
示例代码：

public class StudentDemo {
    public static void main(String[] args) {
        Student s1 = new Student();
        s1.setName("林青霞");
        Student s2 = new Student();
        s2.setName("张曼玉");
    }
}

图解：

4.5 封装思想

封装概述

是面向对象三大特征之一（封装，继承，多态）

是面向对象编程语言对客观世界的模拟，客观世界里成员变量都是隐藏在对象内部的，外界是无法直接操作的

封装原则

将类的某些信息隐藏在类内部，不允许外部程序直接访问，而是通过该类提供的方法来实现对隐藏信息的操作和访问

成员变量private，提供对应的getXxx()/setXxx()方法

封装好处

通过方法来控制成员变量的操作，提高了代码的安全性

把代码用方法进行封装，提高了代码的复用性

5. 构造方法

5.1 构造方法概述

构造方法是一种特殊的方法

作用：创建对象 Student stu = new Student();
格式：
public class 类名{
修饰符类名( 参数 ) {
}
}
功能：主要是完成对象数据的初始化
示例代码：

class Student {
    private String name;
    private int age;
    //构造方法
    public Student() {
        System.out.println("无参构造方法");
    }
    public void show() {
        System.out.println(name + "," + age);
    }
}
/*
    测试类
 */
public class StudentDemo {
    public static void main(String[] args) {
        //创建对象
        Student s = new Student();
        s.show();
    }
}

5.2 构造方法的注意事项

构造方法的创建

如果没有定义构造方法，系统将给出一个默认的无参数构造方法

如果定义了构造方法，系统将不再提供默认的构造方法

构造方法的重载

如果自定义了带参构造方法，还要使用无参数构造方法，就必须再写一个无参数构造方法

推荐的使用方式

无论是否使用，都手工书写无参数构造方法

重要功能！

可以使用带参构造，为成员变量进行初始化

示例代码

/*
    学生类
 */
class Student {
    private String name;
    private int age;
    public Student() {}
    public Student(String name) {
        this.name = name;
    }
    public Student(int age) {
        this.age = age;
    }
    public Student(String name,int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }
    public void show() {
        System.out.println(name + "," + age);
    }
}
/*
    测试类
 */
public class StudentDemo {
    public static void main(String[] args) {
        //创建对象
        Student s1 = new Student();
        s1.show();
        //public Student(String name)
        Student s2 = new Student("林青霞");
        s2.show();
        //public Student(int age)
        Student s3 = new Student(30);
        s3.show();
        //public Student(String name,int age)
        Student s4 = new Student("林青霞",30);
        s4.show();
    }
}

5.3 标准类制作

需求：定义标准学生类，要求分别使用空参和有参构造方法创建对象，空参创建的对象通过setXxx赋值，有参创建的对象直接赋值，并通过show方法展示数据。
示例代码：

class Student {
    //成员变量
    private String name;
    private int age;
    //构造方法
    public Student() {
    }
    public Student(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }
    //成员方法
    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
    public String getName() {
        return name;
    }
    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }
    public int getAge() {
        return age;
    }
    public void show() {
        System.out.println(name + "," + age);
    }
}
/*
    创建对象并为其成员变量赋值的两种方式
        1:无参构造方法创建对象后使用setXxx()赋值
        2:使用带参构造方法直接创建带有属性值的对象
*/
public class StudentDemo {
    public static void main(String[] args) {
        //无参构造方法创建对象后使用setXxx()赋值
        Student s1 = new Student();
        s1.setName("林青霞");
        s1.setAge(30);
        s1.show();
        //使用带参构造方法直接创建带有属性值的对象
        Student s2 = new Student("林青霞",30);
        s2.show();
    }
}

6. 继承

6.1 继承的实现

继承的概念

继承是面向对象三大特征之一，可以使得子类具有父类的属性和方法，还可以在子类中重新定义，以及追加属性和方法

实现继承的格式

继承通过extends实现

格式：class 子类 extends 父类 { }

举例：class Dog extends Animal { }

继承带来的好处

继承可以让类与类之间产生关系，子父类关系，产生子父类后，子类则可以使用父类中非私有的成员。

示例代码

public class Fu {
    public void show() {
        System.out.println("show方法被调用");
    }
}
public class Zi extends Fu {
    public void method() {
        System.out.println("method方法被调用");
    }
}
public class Demo {
    public static void main(String[] args) {
        //创建对象，调用方法
        Fu f = new Fu();
        f.show();
        Zi z = new Zi();
        z.method();
        z.show();
    }
}

6.2 继承的好处和弊端

继承好处

提高了代码的复用性(多个类相同的成员可以放到同一个类中)

提高了代码的维护性(如果方法的代码需要修改，修改一处即可)

继承弊端

继承让类与类之间产生了关系，类的耦合性增强了，当父类发生变化时子类实现也不得不跟着变化，削弱了子类的独立性

继承的应用场景：

使用继承，需要考虑类与类之间是否存在is…a的关系，不能盲目使用继承

is…a的关系：谁是谁的一种，例如：老师和学生是人的一种，那人就是父类，学生和老师就是子类

7. 继承中的成员访问特点

7.1 继承中变量的访问特点

在子类方法中访问一个变量，采用的是就近原则。

子类局部范围找
子类成员范围找
父类成员范围找
如果都没有就报错(不考虑父亲的父亲…)

示例代码

class Fu {
    int num = 10;
}
class Zi {
    int num = 20;
    public void show(){
        int num = 30;
        System.out.println(num);
    }
}
public class Demo1 {
    public static void main(String[] args) {
        Zi z = new Zi();
        z.show(); // 输出show方法中的局部变量30
    }
}

7.2 super

this&super关键字：

this：代表本类对象的引用

super：代表父类存储空间的标识(可以理解为父类对象引用)

this和super的使用分别

成员变量：

this.成员变量 - 访问本类成员变量

super.成员变量 - 访问父类成员变量

成员方法：

this.成员方法 - 访问本类成员方法

super.成员方法 - 访问父类成员方法

构造方法：

this(…) - 访问本类构造方法

super(…) - 访问父类构造方法

7.3 继承中构造方法的访问特点

注意：子类中所有的构造方法默认都会访问父类中无参的构造方法

子类会继承父类中的数据，可能还会使用父类的数据。所以，子类初始化之前，一定要先完成父类数据的初始化，原因在于，每一个子类构造方法的第一条语句默认都是：super()

问题：如果父类中没有无参构造方法，只有带参构造方法，该怎么办呢？

1. 通过使用super关键字去显示的调用父类的带参构造方法
2. 在父类中自己提供一个无参构造方法

推荐方案：

自己给出无参构造方法

7.4 继承中成员方法的访问特点

通过子类对象访问一个方法

子类成员范围找
父类成员范围找
如果都没有就报错(不考虑父亲的父亲…)

7.5 super内存图

对象在堆内存中，会单独存在一块super区域，用来存放父类的数据

Java面向对象篇：封装、继承、多态（一）