2.2　面向對象

Java是一種面向對象的程序設計語言，了解面向對象的編程思想對于學習Java開發尤其重要。面向對象技術是一種將數據抽象和信息隱藏的技術，它使軟件的開發更加簡單化，不僅符合人們的思維習慣，而且降低了軟件的復雜性，同時提高了軟件的生產效率，因此得到了廣泛的應用。

2.2.1　面向對象的三大特性

幾乎所有面向對象的編程設計語言都離不開封裝、繼承和多態。

1．封裝

面向對象的核心思想就是封裝。封裝是指將對象的屬性和行為進行封裝，不需要讓外界知道具體實現的細節。封裝可以使數據的安全性得到保證，當把過程和數據封裝后，只能通過已定義的接口對數據進行訪問。

（1）屬性：Java中類的屬性的訪問權限的默認值不是private，通過加private（私有）修飾符來隱藏該屬性或方法，從而只能在類的內部進行訪問。對于類中的私有屬性，要對其給出方法（如：getXxx()，setXxx()）來訪問私有屬性，保證對私有屬性操作的安全性。

（2）方法的封裝：對于方法的封裝，既需要公開也需要隱藏。方法公開的是方法的聲明（定義），只需要知道參數和返回值就可以調用該方法；隱藏方法的實現會使已改變的內容對架構的影響最小化。

（3）封裝的優點：良好的封裝能夠減少耦合；類內部的結構可以自由修改；可以對成員變量進行更精確的控制；隱藏信息，實現細節。

2．繼承

繼承主要指的是類與類之間的關系。通過繼承，可以更高效地對原有類的功能進行擴展。繼承不僅增強了代碼的復用性，提高了開發效率，更為程序的修改補充提供了便利。

Java中的繼承要使用extends關鍵字，并且Java中只允許單繼承，即一個類只能有一個父類。這樣的繼承關系呈樹狀，體現了Java的簡單性。子類只能繼承在父類中可以訪問的屬性和方法，實際上父類中私有的屬性和方法也會被繼承，只是子類無法訪問。

子類并不能全部繼承父類的成員變量或成員方法，規則如下：

（1）能夠繼承父類的public和protected成員變量（方法），但不能繼承父類的private成員變量（方法）。

（2）對于父類的包的訪問成員變量（方法）的權限，如果子類和父類在同一個包下，則子類能夠繼承；否則，子類不能夠繼承。

（3）對于子類可以繼承父類的成員變量（方法），如果在子類中出現了同名稱的成員變量（方法），則會發生隱藏現象，即子類的成員變量（方法）會屏蔽掉父類的同名成員變量（方法）。如果要在子類中訪問父類中同名成員變量（方法），需要使用super關鍵字來進行引用。

3．多態

（1）多態是同一個行為具有多個不同表現形式或形態的能力。

（2）多態是把子類型對象主觀地看作其父類型的對象，因此其父類型就可以是很多種類型。

（3）多態的特性：對象實例確定則不可改變（客觀不可改變）；只能調用編譯時的類型所定義的方法；運行時會根據運行時的類型去調用相應類型中定義的方法。

2.2.2　類和對象

類是一個模板，它描述一類對象的行為和狀態。

對象是類的一個實例，有狀態和行為。

1．類

1）類的聲明

在使用類之前，必須先聲明，類的聲明格式如下：

    [標識符] class 類名稱
    {
        //類的成員變量
        //類的方法
    }

（1）聲明類需要使用關鍵字class，在class之后是類的名稱。

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

（3）類名應該是由一個或多個有意義的單詞連綴而成，每個單詞首字母大寫，單詞之間不要使用其他分隔符。

2）類的方法

類的方法有四個要素，分別是方法名稱、返回值類型、參數和方法體。定義一個方法的語法格式如下：

    修飾符 返回值類型 方法名稱（參數列表）
    {
        //方法體
        return 返回值;
    }

方法包含一個方法頭和一個方法體。方法頭包括修飾符、返回值類型、方法名稱和參數列表。

（1）修飾符：定義了該方法的訪問類型，是可選的。

（2）返回值類型：指定了方法返回的數據類型。它可以是任意有效的類型，如果方法沒有返回值，則其返回類型必須是void，不能省略。方法體中的返回值類型要與方法頭中定義的返回值類型一致。

（3）方法名稱：要遵循Java標識符命名規范，通常以英文中的動詞開頭。

（4）參數列表：由類型、標識符組成的，每個參數之間使用逗號分隔開。方法可以沒有參數，但方法名后面的括號不能省略。

（5）方法體：指方法頭后{}內的內容，主要用來實現一定的功能。

2．對象

對象是根據類創建的。在Java中，使用關鍵字new來創建一個新的對象。創建對象的過程如下：

（1）聲明：聲明一個對象，包括對象名稱和對象類型。

（2）實例化：使用關鍵字new來創建一個對象。

（3）初始化：使用new創建對象時，會調用構造方法初始化對象。

對象（object）是對類的實例化。在Java的世界里，“一切皆為對象”，面向對象的核心就是對象。由類產生對象的格式如下：

    類名 對象名 = new 類名( );

訪問對象的成員變量或者方法格式如下：

    對象名稱.屬性名
    對象名稱.方法名()

3．構造方法

在創建類的對象時，對類中的所有成員變量都要初始化。Java允許對象在創建時進行初始化，初始化的實現是通過構造方法來完成的。

在創建類的對象時，使用new關鍵字和一個與類名相同的方法來完成，該方法在實例化過程中被調用，成為構造方法。構造方法是一種特殊的成員方法，主要特點如下：

（1）構造方法的名稱必須與類的名稱完全相同。

（2）構造方法不返回任何數據類型，也不需要使用void關鍵字聲明。

（3）構造方法的作用是創建對象并初始化成員變量。

（4）在創建對象時，系統會自動調用類的構造方法。

（5）構造方法一般用public關鍵字聲明。

（6）每個類至少有一個構造方法。如果不定義構造方法，Java將提供一個默認的不帶參數且方法體為空的構造方法。

☆注意☆ 類是對某一類事物的描述，是抽象的、概念上的定義，對象是實際存在的該類事物的個體。對象和對象之間可以不同，改變其中一個對象的某些屬性，不會影響到其他的對象。

2.2.3　抽象類和抽象方法

在面向對象中，所有的對象都是通過類來實現的，但是反過來，并不是所有的類都是用來描繪對象的，若一個類中沒有包含足夠的信息來描繪一個具體的對象，這樣的類就是抽象類。抽象方法指一些只有方法聲明，而沒有具體方法體的方法。抽象方法一般存在于抽象類或接口中。

1．抽象類

1）抽象類的使用原則

（1）抽象方法必須為public或者protected，默認為public。

（2）抽象類不能直接實例化，需要依靠子類采用向上轉型的方式處理。

（3）抽象類必須有子類，使用extends繼承，一個子類只能繼承一個抽象類。

（4）子類如果不是抽象類，則必須重寫抽象類之中的全部抽象方法。

（5）抽象類不能使用final關鍵字聲明，因為抽象類必須有子類，而final定義的類不能有子類。

2）抽象類在應用的過程中，需要注意以下幾點：

（1）抽象類不能被實例化，如果被實例化，就會報錯，編譯無法通過。只有抽象類的非抽象子類可以創建對象。

（2）抽象類中不一定包含抽象方法，但是有抽象方法的類必定是抽象類。

（3）抽象類中的抽象方法只是聲明，不包含方法體，就是不給出方法的具體實現，也就是方法的具體功能。

（4）構造方法，類方法（用static修飾的方法）不能聲明為抽象方法。

（5）抽象類的子類必須給出抽象類中的抽象方法的具體實現，除非該子類也是抽象類。

2．抽象方法

1）抽象方法的聲明

聲明一個抽象類的語法格式如下：

    abstract 返回類型 方法名([參數表]);

☆注意☆ 抽象方法沒有定義方法體，方法名后面直接跟一個分號，而不是花括號。

2）抽象方法的實現

繼承抽象類的子類必須重寫父類的抽象方法，否則，該子類也必須聲明為抽象類。最終，必須有子類實現父類的抽象方法，否則，從最初的父類到最終的子類都不能用來實例化對象。

2.2.4　接口

接口在Java編程語言中是一個抽象類型，是抽象方法的集合。接口通常以interface來聲明。一個類通過繼承接口的方式來繼承接口的抽象方法。

1．接口的聲明

    interface 接口名稱 [extends 其他的接口名] {
        //聲明變量
        //抽象方法
    }

2．接口的實現

當類實現接口時，類要實現接口中所有的方法。否則，類必須聲明為抽象類。類使用implements關鍵字實現接口。在類聲明中，implements關鍵字放在class聲明后面。

    class 類名稱 implements 接口名稱[，其他接口]{
        …
    }

3．接口與抽象類的異同

相同點：

（1）都可以被繼承。

（2）都不能被直接實例化。

（3）都可以包含抽象方法。

（4）派生類必須實現未實現的方法。

不同點：

（1）接口支持多繼承；抽象類不能實現多繼承。

（2）一個類只能繼承一個抽象類，而一個類卻可以實現多個接口。

（3）接口中的成員變量只能是public、static、final類型的；抽象類中的成員變量可以是各種類型的。

（4）接口只能定義抽象方法；抽象類既可以定義抽象方法，也可以定義實現的方法。

（5）接口中不能含有靜態代碼塊以及靜態方法（用static修飾的方法）；抽象類可以有靜態代碼塊和靜態方法。