java面向對象(基礎)

對象和類

類：我們叫做class。
對象：我們叫做Object,instance(實例)。以後我們說某個類的對象，某個類的實例。是一樣的意思。
- 1.對象是具體的事物;類是對對象的抽象;
- 2.類可以看成一類對象的模板，對象可以看成該類的一個具體實例。
- 3.類是用於描述同一類型的對象的一個抽象概念，類中定義了這一類對象所應具有的共同的屬性、方法。

類定義

// 每一個源文件必須有且只有一個public class，並且類名和文件名保持一致！
public class Car { 
}
class Teacher{ // 一個Java文件可以同時定義多個class
}
class Student {
}

這是一個空類，沒有任何實際意義。所以，我們需要定義類的具體信息。對於一個類來說，一般有三種常見的成員：屬性field、方法method、構造器constructor。這三種成員都可以定義零個或多個。
編寫一個簡單類

public class KkStu {
    //屬性（成員變量）
    int id;
    String name;
    int age;  
    //方法
    void study(){
        System.out.println("我正在學習！");
    }  
    //構造方法
   KkStu(){
   }
}

屬性(field，或者叫成員變量)

屬性用於定義該類或該類對象包含的數據或者說靜態特徵。屬性作用範圍是整個類體。
在定義成員變量時可以對其初始化，如果不對其初始化，Java使用默認的值對其初始化。
屬性定義格式：
[修飾符] 屬性類型屬性名 = [默認值] ;

數據類型默認值

整型 0

浮點型 0.0

字符型 ‘\u0000’

布爾型 false

所有引用型 null

數據類型	默認值
整型	0
浮點型	0.0
字符型	‘\u0000’
布爾型	false
所有引用型	null

面向對象的內存分析

Java虛擬機的內存可以分爲三個區域：棧stack、堆heap、方法區method area。
棧的特點如下：
- 1. 棧描述的是方法執行的內存模型。每個方法被調用都會創建一個棧幀(存儲局部變量、操作數、方法出口等)
- 2. JVM爲每個線程創建一個棧，用於存放該線程執行方法的信息(實際參數、局部變量等)
- 3. 棧屬於線程私有，不能實現線程間的共享!
- 4. 棧的存儲特性是“先進後出，後進先出”
- 5. 棧是由系統自動分配，速度快!棧是一個連續的內存空間!
堆的特點如下:
- 1. 堆用於存儲創建好的對象和數組(數組也是對象)
- 2. JVM只有一個堆，被所有線程共享
- 3. 堆是一個不連續的內存空間，分配靈活，速度慢!
方法區(又叫靜態區)特點如下：
- 1. JVM只有一個方法區，被所有線程共享!
- 2. 方法區實際也是堆，只是用於存儲類、常量相關的信息!
- 3. 用來存放程序中永遠是不變或唯一的內容。(類信息【Class對象】、靜態變量、字符串常量等)

public class KkStu {
	//屬性field
	int id;
	String name;
	int age;
	
	Computer comp;
	//方法
	void study() {
		System.out.println("學習中...使用電腦" + comp.brand);
	}
	void play() {
		System.out.println("玩耍中...");
	}
	//程序執行的入口,必須有
	public static void main(String[] args) {
		KkStu stu1 = new KkStu();
		stu1.id = 1010;
		stu1.age = 18;
		stu1.name = "kk";
		
		Computer c1 =new Computer();
		c1.brand = "聯想";
		stu1.comp = c1;
				
		
		stu1.study();
		stu1.play();
	}
}

class Computer {
	String brand;
}

對應內存情況

構造方法

構造器也叫構造方法(constructor)，用於對象的初始化。構造器是一個創建對象時被自動調用的特殊方法，目的是對象的初始化。構造器的名稱應與類的名稱一致。Java通過new關鍵字來調用構造器，從而返回該類的實例，是一種特殊的方法。
聲明格式
[修飾符] 類名(形參列表){ //n條語句}
要點：
- 1. 通過new關鍵字調用!!
- 2. 構造器雖然有返回值，但是不能定義返回值類型(返回值的類型肯定是本類)，不能在構造器裏使用return返回某個值。
- 3. 如果我們沒有定義構造器，則編譯器會自動定義一個無參的構造函數。如果已定義則編譯器不會自動添加!
- 4. 構造器的方法名必須和類名一致!

構造方法重載

造方法也是方法，只不過有特殊的作用而已。與普通方法一樣，構造方法也可以重載。
示例

public class User {
    int id; // id
    String name; // 賬戶名
    String pwd; // 密碼
    public User() {
 
    }
    public User(int id, String name) {
        super();
        this.id = id;
        this.name = name;
    }
    public User(int id, String name, String pwd) {
        this.id = id;
        this.name = name;
        this.pwd = pwd;
    }
    public static void main(String[] args) {
        User u1 = new User();
        User u2 = new User(101, "天使");
        User u3 = new User(100, "天使", "123456");     
    }
}

垃圾回收機制(Garbage Collection)

Java引入了垃圾回收機制，令C++程序員最頭疼的內存管理問題迎刃而解。Java程序員可以將更多的精力放到業務邏輯上而不是內存管理工作上，大大的提高了開發效率。

垃圾回收原理和算法

內存管理
- Java的內存管理很大程度指的就是對象的管理，其中包括對象空間的分配和釋放。
- 對象空間的分配：使用new關鍵字創建對象即可
- 對象空間的釋放：將對象賦值null即可。垃圾回收器將負責回收所有”不可達”對象的內存空間。
垃圾回收過程
- 任何一種垃圾回收算法一般要做兩件基本事情：
  - 1. 發現無用的對象
  - 2. 回收無用對象佔用的內存空間。
- 垃圾回收機制保證可以將“無用的對象”進行回收。無用的對象指的就是沒有任何變量引用該對象。Java的垃圾回收器通過相關算法發現無用對象，並進行清除和整理。
垃圾回收相關算法
- 1. 引用計數法: 堆中每個對象都有一個引用計數。被引用一次，計數加1. 被引用變量值變爲null，則計數減1，直到計數爲0，則表示變成無用對象。優點是算法簡單，缺點是“循環引用的無用對象”無法別識別。
- 循環引用示例
```
public class Student {
    String name;
    Student friend;
     
    public static void main(String[] args) {
        Student s1 = new Student();
        Student s2 = new Student();
         
        s1.friend = s2;
        s2.friend = s1;        
        s1 = null;
        s2 = null;
    }
}
```
s1和s2互相引用對方，導致他們引用計數不爲0，但是實際已經無用，但無法被識別。
- 2. 引用可達法(根搜索算法): 程序把所有的引用關係看作一張圖，從一個節點GC ROOT開始，尋找對應的引用節點，找到這個節點以後，繼續尋找這個節點的引用節點，當所有的引用節點尋找完畢之後，剩餘的節點則被認爲是沒有被引用到的節點，即無用的節點

通用的分代垃圾回收機制

分代垃圾回收機制，是基於這樣一個事實：不同的對象的生命週期是不一樣的。因此，不同生命週期的對象可以採取不同的回收算法，以便提高回收效率。我們將對象分爲三種狀態：年輕代、年老代、持久代。JVM將堆內存劃分爲 Eden、Survivor 和 Tenured/Old 空間。
垃圾回收過程：
- 1、新創建的對象，絕大多數都會存儲在Eden中，
- 2、當Eden滿了（達到一定比例）不能創建新對象，則觸發垃圾回收（GC），將無用對象清理掉, 然後剩餘對象複製到某個Survivor中，如S1，同時清空Eden區
- 3、當Eden區再次滿了，會將S1中的不能清空的對象存到另外一個Survivor中，如S2，同時將Eden區中的不能清空的對象，也複製到S1中，保證Eden和S1，均被清空。
- 4、重複多次(默認15次)Survivor中沒有被清理的對象，則會複製到老年代Old(Tenured)區中，
- 5、當Old區滿了，則會觸發一個一次完整地垃圾回收（FullGC），之前新生代的垃圾回收稱爲（minorGC）

JVM調優和Full GC

在對JVM調優的過程中，很大一部分工作就是對於Full GC的調節。有如下原因可能導致Full GC：
- 1.年老代(Tenured)被寫滿
- 2.持久代(Perm)被寫滿
- 3.System.gc()被顯式調用（程序建議GC啓動，不是調用GC）
- 4.上一次GC之後Heap的各域分配策略動態變化

開發中容易造成內存泄露的操作

創建大量無用對象

比如，我們在需要大量拼接字符串時，使用了String而不是StringBuilder。

String str = "";
for (int i = 0; i < 10000; i++) {   
    str += i;     //相當於產生了10000個String對象
}

靜態集合類的使用
- 像HashMap、Vector、List等的使用最容易出現內存泄露，這些靜態變量的生命週期和應用程序一致，所有的對象Object也不能被釋放。
各種連接對象(IO流對象、數據庫連接對象、網絡連接對象)未關閉
- IO流對象、數據庫連接對象、網絡連接對象等連接對象屬於物理連接，和硬盤或者網絡連接，不使用的時候一定要關閉。
監聽器的使用
- 釋放對象時，沒有刪除相應的監聽器。
要點
- 1. 程序員無權調用垃圾回收器。
- 2. 程序員可以調用System.gc()，該方法只是通知JVM，並不是運行垃圾回收器。儘量少用，會申請啓動Full GC，成本高，影響系統性能。
- 3. finalize方法，是Java提供給程序員用來釋放對象或資源的方法，但是儘量少用。

this 關鍵字

對象創建的過程和this的本質
- 構造方法是創建Java對象的重要途徑，通過new關鍵字調用構造器時，構造器也確實返回該類的對象，但這個對象並不是完全由構造器負責創建。創建一個對象分爲如下四步：
- ```
  - 1. 分配對象空間，並將對象成員變量初始化爲0或空
  - 2. 執行屬性值的顯示初始化
  - 3. 執行構造方法
  - 4. 返回對象的地址給相關的變量
```

this的本質就是“創建好的對象的地址”! 由於在構造方法調用前，對象已經創建。因此，在構造方法中也可以使用this代表“當前對象” 。

this最常的用法：
- 1. 在程序中產生二義性之處，應使用this來指明當前對象;普通方法中，this總是指向調用該方法的對象。構造方法中，this總是指向正要初始化的對象。
- 2. 使用this關鍵字調用重載的構造方法，避免相同的初始化代碼。但只能在構造方法中用，並且必須位於構造方法的第一句。
- 3. this不能用於static方法中。

public class User {
int id;        //id
String name;   //賬戶名
String pwd;   //密碼

public User() {
}
public User(int id, String name) {
    System.out.println("正在初始化已經創建好的對象："+this);
    this.id = id;   //不寫this，無法區分局部變量id和成員變量id
    this.name = name;
}
public void login(){
    System.out.println(this.name+",要登錄！");  //不寫this效果一樣
}  
 
public static void main(String[] args) {
    User  u3 = new User(101,"天使");
    System.out.println("打印高天使對象："+u3);
    u3.login();
}

}
```
結果如圖

static 關鍵字

在類中，用static聲明的成員變量爲靜態成員變量，也稱爲類變量。類變量的生命週期和類相同，在整個應用程序執行期間都有效。它有如下特點：
- 1. 爲該類的公用變量，屬於類，被該類的所有實例共享，在類被載入時被顯式初始化。
- 2. 對於該類的所有對象來說，static成員變量只有一份。被該類的所有對象共享!!
- 3. 一般用“類名.類屬性/方法”來調用。(也可以通過對象引用或類名(不需要實例化)訪問靜態成員。)
- 4. 在static方法中不可直接訪問非static的成員。
核心要點:
static修飾的成員變量和方法，從屬於類。
普通變量和方法從屬於對象的。

靜態初始化塊

構造方法用於對象的初始化!靜態初始化塊，用於類的初始化操作!在靜態初始化塊中不能直接訪問非static成員。
注意事項：
- 靜態初始化塊執行順序(學完繼承再看這裏)：
  - 1. 上溯到Object類，先執行Object的靜態初始化塊，再向下執行子類的靜態初始化塊，直到我們的類的靜態初始化塊爲止。
  - 2. 構造方法執行順序和上面順序一樣!!

示例 - static初始化塊

public class User3 {
    int id;        //id
    String name;   //用戶名
    String pwd;   //密碼
    static String major; //專業名稱
    static {
        System.out.println("執行類的初始化...");
        major = "網絡工程";
        printCompany();
    }  
    public static void printCompany(){
        System.out.println(major);
    }  
    public static void main(String[] args) {
        User3  u3 = new User3();
    }
}

執行結果

參數傳值機制

Java中，方法中所有參數都是“值傳遞”，也就是“傳遞的是值的副本”。也就是說，我們得到的是“原參數的複印件，而不是原件”。因此，複印件改變不會影響原件。
基本數據類型參數的傳值
- 傳遞的是值的副本。副本改變不會影響原件。
引用類型參數的傳值
- 傳遞的是值的副本。但是引用類型指的是“對象的地址”。因此，副本和原參數都指向了同一個“地址”，改變“副本指向地址對象的值，也意味着原參數指向對象的值也發生了改變”。

示例 - 多個變量指向同一個對象


public class User4 {
    int id;        //id
    String name;   //用戶名
    String pwd;   //密碼
    
    public User4(int id, String name) {
    	this.id = id;
    	this.name = name;
	}
    public   void   testParameterTransfer01(User4  u){
        u.name="李四";
    }
     
    public   void   testParameterTransfer02(User4  u){
        u  =  new  User4(200,"王五");
    }
  
    public static void main(String[] args) {
        User4  u1 = new User4(100, "張三");
        System.out.println(u1.name);
        
        u1.testParameterTransfer01(u1);
        System.out.println(u1.name);
        
        u1.testParameterTransfer02(u1);
        System.out.println(u1.name);
    }
    
}

執行結果

包

包機制是Java中管理類的重要手段。開發中，我們會遇到大量同名的類，通過包我們很容易對解決類重名的問題，也可以實現對類的有效管理。包對於類，相當於文件夾對於文件的作用。

package

我們通過package實現對類的管理，package的使用有兩個要點：
- 1. 通常是類的第一句非註釋性語句。
- 2. 包名：域名倒着寫即可，再加上模塊名，便於內部管理類。

示例 - package的命名舉例

com.sun.test;
com.oracle.test;
cn.kk.dao.test;
cn.kk.dao.view;
cn.kk.dao.view.model;

注意事項：
- 1. 寫項目時都要加包，不要使用默認包。
- 2. com.dao和com.dao.car，這兩個包沒有包含關係，是兩個完全獨立的包。只是邏輯上看起來後者是前者的一部分。

JDK中的主要包

Java中的常用包	說明
java.lang	包含一些Java語言的核心類，如String、Math、Integer、System和Thread，提供常用功能。
java.awt	包含了構成抽象窗口工具集（abstract window toolkits）的多個類，這些類被用來構建和管理應用程序的圖形用戶界面(GUI)。
java.net	包含執行與網絡相關的操作的類。
java.io	包含能提供多種輸入/輸出功能的類。
java.util	包含一些實用工具類，如定義系統特性、使用與日期日曆相關的函數。

導入類import

如果我們要使用其他包的類，需要使用import導入，從而可以在本類中直接通過類名來調用，否則就需要書寫類的完整包名和類名。import後，便於編寫代碼，提高可維護性。
注意要點：
- 1. Java會默認導入java.lang包下所有的類，因此這些類我們可以直接使用。
- 2. 如果導入兩個同名的類，只能用包名+類名來顯示調用相關類：
java.util.Date date = new java.util.Date();
示例 - 導入同名類的處理

import java.sql.Date;
import java.util.*;//導入該包下所有的類。會降低編譯速度，但不會降低運行速度。
 
public class Test{
    public static void main(String[] args) {
        //這裏指的是java.sql.Date
        Date now; 
        //java.util.Date因爲和java.sql.Date類同名，需要完整路徑
        java.util.Date  now2 = new java.util.Date();
        System.out.println(now2);      
        //java.util包的非同名類不需要完整路徑
        Scanner input = new Scanner(System.in);    
    }
}

靜態導入

靜態導入(static import)是在JDK1.5新增加的功能，其作用是用於導入指定類的靜態屬性，這樣我們可以直接使用靜態屬性。
　import static java.lang.Math.*;//導入Math類的所有靜態屬性
import static java.lang.Math.PI;//導入Math類的PI屬性

總結

面向對象可以幫助我們從宏觀上把握、從整體上分析整個系統。但是具體到實現部分的微觀操作(就是一個個方法)，仍然需要面向過程的思路去處理。
類可以看成一類對象的模板，對象可以看成該類的一個具體實例。
對於一個類來說，一般有三種常見的成員：屬性field、方法method、構造器constructor。
構造器也叫構造方法，用於對象的初始化。構造器是一個創建對象時被自動調用的特殊方法，目的是對象的初始化。構造器的名稱應與類的名稱一致。
Java引入了垃圾回收機制，令C++程序員最頭疼的內存管理問題迎刃而解。Java程序員可將更多的精力放到業務邏輯上而不是內存管理工作，大大提高開發效率。
this的本質就是“創建好的對象的地址”! this不能用於static方法中。
在類中，用static聲明的成員變量爲靜態成員變量，也稱爲類變量。類變量的生命週期和類相同，在整個應用程序執行期間都有效。在static方法中不可直接訪問非static的成員。
Java方法中所有參數都是“值傳遞”，也就是“傳遞的是值的副本”。也就是說，我們得到的是“原參數的複印件，而不是原件”。因此，複印件改變不會影響原件。
通過package實現對類的管理;如果我們要使用其他包的類，需要使用import導入，從而可以在本類中直接通過類名來調用。

java面向對象(基礎)

文章目錄

對象和類

類定義

屬性(field，或者叫成員變量)

面向對象的內存分析

構造方法

構造方法重載

垃圾回收機制(Garbage Collection)

垃圾回收原理和算法

通用的分代垃圾回收機制

JVM調優和Full GC

開發中容易造成內存泄露的操作

this 關鍵字

static 關鍵字

靜態初始化塊

參數傳值機制

包

package

JDK中的主要包

導入類import

靜態導入

總結

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