2.2　面向对象

Java是一种面向对象的程序设计语言，了解面向对象的编程思想对于学习Java开发尤其重要。面向对象技术是一种将数据抽象和信息隐藏的技术，它使软件的开发更加简单化，不仅符合人们的思维习惯，而且降低了软件的复杂性，同时提高了软件的生产效率，因此得到了广泛的应用。

2.2.1　面向对象的三大特性

几乎所有面向对象的编程设计语言都离不开封装、继承和多态。

1．封装

面向对象的核心思想就是封装。封装是指将对象的属性和行为进行封装，不需要让外界知道具体实现的细节。封装可以使数据的安全性得到保证，当把过程和数据封装后，只能通过已定义的接口对数据进行访问。

（1）属性：Java中类的属性的访问权限的默认值不是private，通过加private（私有）修饰符来隐藏该属性或方法，从而只能在类的内部进行访问。对于类中的私有属性，要对其给出方法（如：getXxx()，setXxx()）来访问私有属性，保证对私有属性操作的安全性。

（2）方法的封装：对于方法的封装，既需要公开也需要隐藏。方法公开的是方法的声明（定义），只需要知道参数和返回值就可以调用该方法；隐藏方法的实现会使已改变的内容对架构的影响最小化。

（3）封装的优点：良好的封装能够减少耦合；类内部的结构可以自由修改；可以对成员变量进行更精确的控制；隐藏信息，实现细节。

2．继承

继承主要指的是类与类之间的关系。通过继承，可以更高效地对原有类的功能进行扩展。继承不仅增强了代码的复用性，提高了开发效率，更为程序的修改补充提供了便利。

Java中的继承要使用extends关键字，并且Java中只允许单继承，即一个类只能有一个父类。这样的继承关系呈树状，体现了Java的简单性。子类只能继承在父类中可以访问的属性和方法，实际上父类中私有的属性和方法也会被继承，只是子类无法访问。

子类并不能全部继承父类的成员变量或成员方法，规则如下：

（1）能够继承父类的public和protected成员变量（方法），但不能继承父类的private成员变量（方法）。

（2）对于父类的包的访问成员变量（方法）的权限，如果子类和父类在同一个包下，则子类能够继承；否则，子类不能够继承。

（3）对于子类可以继承父类的成员变量（方法），如果在子类中出现了同名称的成员变量（方法），则会发生隐藏现象，即子类的成员变量（方法）会屏蔽掉父类的同名成员变量（方法）。如果要在子类中访问父类中同名成员变量（方法），需要使用super关键字来进行引用。

3．多态

（1）多态是同一个行为具有多个不同表现形式或形态的能力。

（2）多态是把子类型对象主观地看作其父类型的对象，因此其父类型就可以是很多种类型。

（3）多态的特性：对象实例确定则不可改变（客观不可改变）；只能调用编译时的类型所定义的方法；运行时会根据运行时的类型去调用相应类型中定义的方法。

2.2.2　类和对象

类是一个模板，它描述一类对象的行为和状态。

对象是类的一个实例，有状态和行为。

1．类

1）类的声明

在使用类之前，必须先声明，类的声明格式如下：

    [标识符] class 类名称
    {
        //类的成员变量
        //类的方法
    }

（1）声明类需要使用关键字class，在class之后是类的名称。

（2）标识符可以是public、private、protected或者完全省略。

（3）类名应该是由一个或多个有意义的单词连缀而成，每个单词首字母大写，单词之间不要使用其他分隔符。

2）类的方法

类的方法有四个要素，分别是方法名称、返回值类型、参数和方法体。定义一个方法的语法格式如下：

    修饰符 返回值类型 方法名称（参数列表）
    {
        //方法体
        return 返回值;
    }

方法包含一个方法头和一个方法体。方法头包括修饰符、返回值类型、方法名称和参数列表。

（1）修饰符：定义了该方法的访问类型，是可选的。

（2）返回值类型：指定了方法返回的数据类型。它可以是任意有效的类型，如果方法没有返回值，则其返回类型必须是void，不能省略。方法体中的返回值类型要与方法头中定义的返回值类型一致。

（3）方法名称：要遵循Java标识符命名规范，通常以英文中的动词开头。

（4）参数列表：由类型、标识符组成的，每个参数之间使用逗号分隔开。方法可以没有参数，但方法名后面的括号不能省略。

（5）方法体：指方法头后{}内的内容，主要用来实现一定的功能。

2．对象

对象是根据类创建的。在Java中，使用关键字new来创建一个新的对象。创建对象的过程如下：

（1）声明：声明一个对象，包括对象名称和对象类型。

（2）实例化：使用关键字new来创建一个对象。

（3）初始化：使用new创建对象时，会调用构造方法初始化对象。

对象（object）是对类的实例化。在Java的世界里，“一切皆为对象”，面向对象的核心就是对象。由类产生对象的格式如下：

    类名 对象名 = new 类名( );

访问对象的成员变量或者方法格式如下：

    对象名称.属性名
    对象名称.方法名()

3．构造方法

在创建类的对象时，对类中的所有成员变量都要初始化。Java允许对象在创建时进行初始化，初始化的实现是通过构造方法来完成的。

在创建类的对象时，使用new关键字和一个与类名相同的方法来完成，该方法在实例化过程中被调用，成为构造方法。构造方法是一种特殊的成员方法，主要特点如下：

（1）构造方法的名称必须与类的名称完全相同。

（2）构造方法不返回任何数据类型，也不需要使用void关键字声明。

（3）构造方法的作用是创建对象并初始化成员变量。

（4）在创建对象时，系统会自动调用类的构造方法。

（5）构造方法一般用public关键字声明。

（6）每个类至少有一个构造方法。如果不定义构造方法，Java将提供一个默认的不带参数且方法体为空的构造方法。

☆注意☆ 类是对某一类事物的描述，是抽象的、概念上的定义，对象是实际存在的该类事物的个体。对象和对象之间可以不同，改变其中一个对象的某些属性，不会影响到其他的对象。

2.2.3　抽象类和抽象方法

在面向对象中，所有的对象都是通过类来实现的，但是反过来，并不是所有的类都是用来描绘对象的，若一个类中没有包含足够的信息来描绘一个具体的对象，这样的类就是抽象类。抽象方法指一些只有方法声明，而没有具体方法体的方法。抽象方法一般存在于抽象类或接口中。

1．抽象类

1）抽象类的使用原则

（1）抽象方法必须为public或者protected，默认为public。

（2）抽象类不能直接实例化，需要依靠子类采用向上转型的方式处理。

（3）抽象类必须有子类，使用extends继承，一个子类只能继承一个抽象类。

（4）子类如果不是抽象类，则必须重写抽象类之中的全部抽象方法。

（5）抽象类不能使用final关键字声明，因为抽象类必须有子类，而final定义的类不能有子类。

2）抽象类在应用的过程中，需要注意以下几点：

（1）抽象类不能被实例化，如果被实例化，就会报错，编译无法通过。只有抽象类的非抽象子类可以创建对象。

（2）抽象类中不一定包含抽象方法，但是有抽象方法的类必定是抽象类。

（3）抽象类中的抽象方法只是声明，不包含方法体，就是不给出方法的具体实现，也就是方法的具体功能。

（4）构造方法，类方法（用static修饰的方法）不能声明为抽象方法。

（5）抽象类的子类必须给出抽象类中的抽象方法的具体实现，除非该子类也是抽象类。

2．抽象方法

1）抽象方法的声明

声明一个抽象类的语法格式如下：

    abstract 返回类型 方法名([参数表]);

☆注意☆ 抽象方法没有定义方法体，方法名后面直接跟一个分号，而不是花括号。

2）抽象方法的实现

继承抽象类的子类必须重写父类的抽象方法，否则，该子类也必须声明为抽象类。最终，必须有子类实现父类的抽象方法，否则，从最初的父类到最终的子类都不能用来实例化对象。

2.2.4　接口

接口在Java编程语言中是一个抽象类型，是抽象方法的集合。接口通常以interface来声明。一个类通过继承接口的方式来继承接口的抽象方法。

1．接口的声明

    interface 接口名称 [extends 其他的接口名] {
        //声明变量
        //抽象方法
    }

2．接口的实现

当类实现接口时，类要实现接口中所有的方法。否则，类必须声明为抽象类。类使用implements关键字实现接口。在类声明中，implements关键字放在class声明后面。

    class 类名称 implements 接口名称[，其他接口]{
        …
    }

3．接口与抽象类的异同

相同点：

（1）都可以被继承。

（2）都不能被直接实例化。

（3）都可以包含抽象方法。

（4）派生类必须实现未实现的方法。

不同点：

（1）接口支持多继承；抽象类不能实现多继承。

（2）一个类只能继承一个抽象类，而一个类却可以实现多个接口。

（3）接口中的成员变量只能是public、static、final类型的；抽象类中的成员变量可以是各种类型的。

（4）接口只能定义抽象方法；抽象类既可以定义抽象方法，也可以定义实现的方法。

（5）接口中不能含有静态代码块以及静态方法（用static修饰的方法）；抽象类可以有静态代码块和静态方法。