面向对象

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面向过程和面向对象

面向过程和面向对象都是软件分析、设计和开发的一种思想，它指导着人们以不同的方式去分析、设计和开发软件。

面向过程思想思考问题时，我们首先思考“怎么按步骤实现？”并将步骤对应成方法，一步一步，最终完成。

这个适合简单任务，不需要过多协作的情况下。比如，如何开车？

对象的进化史（数据管理和企业管理共同之处）

事物的发展总是遵循“量变引起质变”的哲学原则；企业管理和数据管理、甚至社会管理也有很多共通的地方。

数据无管理时代
- 例如：初级公司一人身兼多职，但当业务量大时无法管理
数组管理和企业部门制
- 相同数据放到同一数据中，相当于部门，数组也是对象
对象和企业项目制
- 对象包含不同类型的变量，还可以有各种方法，相当于独立公司

对象和类的概念

类可以看做是一个模板，或者图纸，系统根据类的定义来造出对象。

类：

我们叫做class。

对象：

我们叫做Object，instance（实例）。

以后我们说某个类的对象，某个类的实例。是一样的意思。

public class Stu{
    /*
    属性filed，成员变量
    方法
    */
    int id;
    String name;
    int age;
    Computer comp;//电脑
    
    void speak(){
        System.out.println("说话");
    }
    
    void study(){
        System.out.println("使用"+comp.brand);
    }
    /*无参的构造方法 用于创建这个类的对象，无参的构造方法可以由系统自动创建*/
    Stu(){
        
    }
    
    public static void main(String[] args){
        /*实例化对象*/
        Stu stu = new Stu();//创建一个对象 通过构造方法来创建类
        stu.id=1;
        stu.name="junwei";
        Computer c1 = new Computer();
        c1.brand = "ThinkPad";
        stu.comp = c1;
        stu.study();
    }
}

class Computer{
    String brand;//品牌
}

面向对象的内存分析

Java虚拟机的内存可以分为三个区域：栈stack、堆heap、方法区method area

栈stack的特点：

栈描述的是方法执行的内存模型。每个方法都被调用都会创建一个栈帧（存储局部变量、操作数、方法出口等）
JVM为每一个线程创建一个栈，用于存放该线程执行方法的信息（实际参数、局部变变量等）
栈属于线程私有。不能实现线程间的共享
栈的存储特性是“先进后出，后进先出”
栈是由系统自动分配，速度快！栈是一个连续的内存空间

堆heap的特点：

堆用于存储创建好的对象和数组（数组也是对象）
JVM只有一个堆，被所有线程共享
堆是一个连续的内存空间，分配灵活，速度慢

方法区（又叫静态区）特点：

JVM只有做一个方法区，被所有线程共享
方法区实际也是堆，只是用于存储类、常量相关的信息
*用来存放程序中永远是不变或唯一的内容。（类信息，class对象，静态变量，字符串常量等）

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构造方法

构造器也叫构造方法（constructor），用于对象的初始化、

要点：

通过new关键字调用
构造器虽然有返回值，但是不能定义返回值类型（返回值得类型肯定是本类），不能再构造器里使用return返回某个值
如果我们没有定义构造器，则编译器会自动定义一个无参的构造函数。如果已定义则编译器不会自动添加。
构造区的方法名必须和类名一致。

构造方法的重载

构造方法重载和方法的总在要素一样

构造方法的第一句总是super()
this表示创建好的对象

垃圾回收机制（Garbage Collection）

内存管理

Java的内存管理很大程度值得就是对象的管理，其中包括对象空间的分配和释放。
对象空间的分配：使用new关键字创建对象即可
对象空间的释放：将对象赋值null即可。垃圾回收器将负责回收所有“不可达”对象的内存空间

垃圾回收过程

任何一种垃圾回收算法一般都要做两件基本事情：

发现无用的对象
回收无用对象占用的内存空间

垃圾回收机制保证可以将“无用的对象”进行回收。无用的对象指的就是没有任何变量引用对象。Java的垃圾回收器通过其相关算法发现无用对象，并进行清除和整理

垃圾回收相关算法

引用计数法

堆中每个对象有一个引用计数。被引用一次，计数加1，被引用变量值为null，则计数减1，值到计数为0，则表示变成无用对象。优点是算法简单，缺点是“循环引用的无用对象”无法识别
```
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互相引用对方，导致他们引用计数不为0，但是实际已经无用，但无法被识别。

2.引用可达法（根搜索算法）

程序把所有的引用关系看做一张图，从一个节点GC ROOT开始，寻找对应的引用节点，找到这个节点以后，继续寻找这个节点的引用节点，当然所有的引用节点寻找完毕之后，剩余的节点则被认为是没有被引用的节点，即无用节点。

通用的分代垃圾回收机制

我们将对象分为三种状态：年轻代、年老代、持久代（存在方法区里）

JVM将堆内存划分为Eden、Survivor和Tenured/Old空间。
1. Eden区：存储了从未通过垃圾回收的新对象
2. Survivor区：存放垃圾回收后，仍然有用的对象，循环存放，小鱼15次垃圾回收次数
3. Tenured区：年老代区域存放超过15次垃圾回收的对象

新建对象存在在Eden中，当Eden满了，不能创建新对象，则触发垃圾回收（GC），将无用的清理掉，然后剩余对象赋值到Survivor中，以此类推。当old区满了，则会触发一个一次完整的垃圾回收
- Minor GC：用于清理年青代区域。Eden区满了就会触发一次Minor GC。清理无用对象，将有用对象赋值到“Suvivor1”、“Suvivor2”区中（这两个区，大小空间相同，同一时刻Suvivor1和Suvivor2只有一个在用，一个为空）
- Major GC：用于清理老年代区
- Full GC：用于清理年青代、年老代区域。成本较高，会对系统性能产生影响（通长堆垃圾回收机制的优化，是对此进行优化）

JVM调优和Full GC

在对JVM调优的过程中，很大一部分工作就是对Full GC的调节。有如下原因可能导致Full GC：

年老代（Tenured）被写满
持久代（Perm）被写满
System.gc()被显式调用（程序建议GC启动，不是调用GC 只是建议，并不是调用）
上一次GC后Heap（堆）的各域分配策略动态变化

开发中容易造成内存泄漏的操作

如下四种情况时最容易造成内存泄漏的场景，开发时一定注意：

创建大量无用对象

比如，我们在需要大量拼接字符串时，使用了String而不是StringBuilder。

String str = "";
for(int i = 0; i < 1000; i++){
    str += i;//相当于产生了1000个String对象
}

静态集合类的使用

象HashMap、Vector、List等的使用最容易出现内存泄漏，这些静态变量的生命周期和应用程序一致，所有的对象Objec也不能被释放。
各种连接对象（IO流对象、数据库连接对象，网络连接对象）未关闭

IO流对象、数据库连接对象、网络连接对象等连接对象属于物理连接，和硬盘或者网络连接，不使用的时候一定要关闭。
监听器的使用

释放对象时，没有删除相应的监听器。

要点：

程序员无权调用垃圾回收器
程序员可以调用System.gc()，该方法只是通知JVM，并不是运行垃圾回收器。尽量少用，会申请启动Full GC，成本高，影响系统性能。
finalize方法，是Java提供给程序员用来释放对象或资源的方法，但是尽量少用。

对象创建的过程和this的本质

##### 创建一个对象分为如下四步：,1. 分配对象空间，并将对象成员变量初始化为0或空,2. 执行属性值的显示初始化,3. 执行构造方法,4. 返回对象的地址给相关变量

this关键字

this的本质就是“创建好的对象的地址”由于在构造方法调用前，对象已经创建。因此，在构造方法中也可以使用this代表“当前对象”。

区分成员变量和局部变量

**this调用构造器 this(a,b,c) 且构造器的调用只能在第一句 **

this不能用于static方法中

static关键字

在类中，用static声明的成员变量为静态成员变量，也称为类变量。类变量的生命周期和类相同，在整个引用程序执行期间都有效。

static修饰的成员变量和方法，从属于类。

普通变量和方法从属于对象。

在类中，用static声明的成员变量为静态成员变量，或者叫做：类属性，类变量。
它为该类的公有变量，属于类，被该类的所有实例共享，在类被载入时被显式初始化
对于该类的所有对象来说，static成员变量只有一份。被该类的所有对象共享。
可以使用“对象.类属性”来调用。不过，一般都是用“类名.类属性”
static变量置于方法区中
用static声明的方法为静态方法
- 不需要对象，就可以调用（类名.方法名）
- 在调用该方法时，不会将对象的引用传递给它，所以在static方法中不可访问非stati的成员。
- 静态方法不能以任何方式引用this和super关键字

静态初始化块

如果希望加载后，对整个类进行某些初始化操作，可以使用stati初始化块
类第一次被载入时先执行static代码块；类多次被加载时，static代码块只执行一次；static经常用来进行static变量的初始化
是在类初始化时执行，不能再创建对象时执行。
静态初始化块中不能访问非static成员。

参数传值机制

方法中所有参数都是“值传递”，也就是“传递的是值得副本”，不会影响原件

引用类型参数的传值

传递的是值得副本，但是引用类型指的是“对象的地址”。因此，副本和参数都指向了同一个“地址”，改变“副本指向地址的对象的值，也意味着原参数指向对象的值也发生了改变”

Java包（package）概念

包机制是Java中管理类的重要手段。开发中，我们会遇到大量同名的类，通过包我们很容易对解决类重名的问题，也可以实现对类的有效管理。包对于类，相当于文件夹对于文件的作用。

域名倒置

继承的实现（extends）

父类也称做超类，基类派生类等。
Java中只有单继承，没有c++那样多继承。多继承会引起混乱，是得继承链过于复杂，系统按已维护
Java中类没有多继承，接口有多实现
子类继承父类，可以得到父类的全部属性和方法（除了父类的构造方法），但不见得可以直接访问（比如，父类私有的属性和方法）。
如果定义一个类时没有调用extends，则它的父类时：java.lang.Object.

instanceof运算符

instanceof是二元运算符，左边是对象，右边是类；当对象是右面类或子类所创建对象时，返回true；否则返回false

方法的重写override

方法名、形参列表相同
返回值类型和声明异常类型，子类小于等于父类
访问权限，子类大于等于父类

Object类

Object类是所有Java类的根基类，也就意味着所有的Java对象都拥有Object类的属性和方法

toString()方法

将HashCode转换为16进制输出

==和equals方法

“==”代表比较双方是否相同。如果是基本类型则表示值相等，如果是引用类型则表示地址相等即是同一个对象。比较对象是否相同
equals 比较内容是否相同
- Object类中定义有：public boolean equals(Object obj)方法，提供定义“对象内容相等”的逻辑。
- 比较两个对象的hashcode值

super

super是直接父类对象的引用。可以通过super来访问父类中被子类覆盖的方法或属性。

继承树追溯

构造方法调用顺序;

**构造方法第一句总是super(…)**来调用父类对应的构造方法。所以，流程就是：先向上追溯到Object，然后再依次向下执行类的初始化块和构造方法，直到当前子类为止。

注：静态初始化块调用顺序，与构造方法调用顺序一样，不再重复

封装的作用和含义

“高内聚，低耦合”

高内聚就是类的内部数据操作细节自己完成，不允许外不干涉

低耦合是仅暴露少量的方法给外部使用，尽量方便外部调用

封装的优点：

提高代码安全性
提高代码复用性
“高内聚”：封装细节，便于修改内部代码，提高可维护性。
“低耦合”：简化外部调用，便于调用者使用，便于扩展和协作。

封装的实现——使用访问控制符

修饰符	同一个类	同一个包中	不同包子类	所有类
private	*
default	*	*
protected	*	*	*
public	*	*	*	*

private 表示私有的的，只有自己类能访问
default 表示没有修饰符，只有同一个包的类能访问
protected 表示可以被同一个包的类以及其他包中的子类访问
public 表示可以被该项目的所有包中的所有类访问

封装的使用细节

类的属性的处理：

一般使用private访问权限
提供相应的get/set方法来访问相关属性，这些方法通常是public修饰的，以提供对属性的赋值与读取操作（注意：boolean变量的get方法是is开头）
一些只用于本类的辅助性方法可以用private修饰符，希望其他类调用的方法用public修饰。

多态（polymorphism）

多态指的是同一个方法调用，由于对象不同可能会有完全不同的行为。现实生活中，同一个方法，具体实现会完全不同。

多态的要点：

多态是方法的多态，不是属性的多态（多态与属性无关）
多态的存在要有3个必要条件：继承、方法重写、父类引用指向子类对象
父类引用指向子类对象后，用该类引用调用子类重写的方法，此时多态就出现了。

对象的转型（casting）

父类引用指向子类对象对象，我们称这个过程为向上转型，属于自动类型转换。

向上转型后的父类引用变量只能调用它编译类型的方法，不能调用它运行时类型的方法。这时，我们就需要进行类型的强制转换，我们称之为向下转型。

final关键字

修饰变量：被修饰的变量不可改变，一旦赋了初值，就不能被重新赋值
修饰方法：该方法不可被子类重写。但是可以被重载
修饰类：修饰的类不能被继承

数组概述和特点

数组是相同类型数据的有序集合。数组描述的是相同类型的若干个数据，按照一定的先后次序排列组合而成。其中，每一个数据称作一个元素，每个元素可以通过一个索引（下标）来访问它们。

数组的三个基本特点：

长度是确定的。数组一旦被创建，它的大小就是不可以改变的
其元素必须是相同类型，不允许出现混合类型
数组类型可以是任何数据类型，包括基本类型和引用类型

数组变量属引用类型，数组也可以看成是对象，数组中的每个元素相当与该对象的成员变量。

注意事项：

声明的时候并没有实例化任何对象，只有在实例化数组对象时，JVM才分配空间，这时才与长度有关。
声明一个数组的时候并没有数组真正被创建
构造一个数组，必须制定长度。

抽象方法和抽象类（abstract）

抽象类的使用要点：

有抽象方法的类只能定义成抽象类
抽象类不能实例化，即不能用new来实例化抽象类
抽象类可以包含属性、方法、构造方法。但是构造方法不能用来new实例，只能用来被子类调用
抽象类只能用来被继承
抽象方法必须被子类实现

接口的作用

定义接口的详细说明：

访问修饰符：只能是public或默认
接口名：和类名采用相同的命名机制
extends：接口可以多继承
常量：接口中的属性只能是常量，总是：public static final 修饰。不写也是
方法：接口中的方法只能是public abstract。省略的话也是。

要点：

子类通过implements来实现接口中的规范
接口不能创建实例，但是可用于声明引用变量类型
一个类实现了接口，必须实现接口中所有的方法，并且这些方法之只能是public的。
JDK1.7之前，接口中只能包含静态常量、抽象方法、不能有普通属性、构造方法、普通方法
JDK1.8后，接口中包含普通静态方法

内部类的分类

在Java中内部类主要分为成员内部类（非静态内部类、静态内部类）、匿名内部类、局部内部类

非静态内部类（外部类里使用非静态内部类和平时使用其他类没什么不同）

非静态内部类必须寄存在一个外部类对象里。因此，如果有一个非静态内部类对象那么一定存在对应的外部类对象。非静态内部类对象单独属于外部类的某个对象。
非静态内部类可以直接访问外部类的成员，但是外部类不能直接访问非静态内部类成员
非静态内部类不能有静态方法、静态属性和静态初始化块
外部类的静态方法、静态代码块不能访问非静态内部类，包括不能使用非静态内部类定义变量、创建实例

成员变量访问要点：

内部类里方法的局部变量：变量名
内部类属性：this.变量名
外部类属性：外部类名.this.变量名

package com.junwei.oop;

public class TestInnerClass {
    public static void main(String[] args) {
        Outer outer = new Outer();
        //创建内部类对象
        Outer.Inner inner = new Outer().new Inner();
        inner.show();
    }
}
class Outer{
    private int age = 10;
    public void testOuter(){

    }
    /**内部类*/
    class Inner{
        int age = 30;
        public void show(){
            int age = 20;
            System.out.println("外部类的成员变量age：" + Outer.this.age);
            System.out.println("方法内变量age：" + age);
            System.out.println("内部类的成员变量age：" + this.age);
        }
    }
}

静态内部类

package com.junwei.oop;

public class TestInnerClass {
    public static void main(String[] args) {
        Outer outer = new Outer();
        //创建内部类对象
        Outer.Inner inner = new Outer().new Inner();
        inner.show();
    }
}
class Outer{
    private int age = 10;
    public void testOuter(){

    }
    /**内部类*/
    class Inner{
        int age = 30;
        public void show(){
            int age = 20;
            System.out.println("外部类的成员变量age：" + Outer.this.age);
            System.out.println("方法内变量age：" + age);
            System.out.println("内部类的成员变量age：" + this.age);
        }
    }
}

匿名内部类

package com.junwei.oop;

/**
 * 匿名内部类
 */
public class TestAnonymousInnerClass {
    public static void main(String[] args) {
        TestAnonymousInnerClass.test(new AA() {
            @Override
            public void aa() {
                System.out.println("你好匿名内部类！");
            }
        });
        TestAnonymousInnerClass.test(()-> System.out.println("Lambda表达式实现匿名内部类！"));
    }
    public static void test(AA a){
        a.aa();
    }
}
interface AA{
    void aa();
}

String基础

String类和常量池

在java的内存分析中，我们会经常听到关于“常量池”的描述，实际上常量池也分了以下三种：

全局字符串常量池（String Pool）

全局字符串常量池中存放的内容实在类加载完成后存到String pool中的，在每个JVM中只有一份，存放的是字符串常量的引用值（在堆中生成字符串对象实例）

class文件常量池（Class Constant Pool）

class常量池是在编译的时候每个class都有的，在编译阶段，存放的是常量（文本字符串、final常量等）和符号引用

运行时常量池（Runtime Constant Pool）

运行时常量池在类加载完成之后，将每个class常量池中的符号引用值转存到运行时常量池中，也就是说，每个class都有一个运行时常量池，类在解析之后，将符号引用替换成直接引用，与全局常量池中的引用保持一致。

通长比较字符串使用equals

String类常用方法

package com.junwei.oop;

public class TestString {
    public static void main(String[] args) {
        String s1 = " core Java ";
        String s2 = "Core Java";
        //提取下标为3的字符 从0开始
        System.out.println(s1.charAt(3));
        //字符串的长度 算上空格
        System.out.println(s2.length());
        //比较两个字符串是否相等
        System.out.println(s1.equals(s2));
        //比较两个字符串（忽略大小写）
        System.out.println(s1.equalsIgnoreCase(s2));
        //字符串s1中是否包含Java 返回首字符位置
        System.out.println(s1.indexOf("Java"));

        //将s1中的空格替换成&
        String s = s1.replace(' ','&');
        System.out.println(s);
        //是否以core开头
        System.out.println(s1.startsWith("core"));
        //是否以Java结尾
        System.out.println(s1.endsWith("Java"));
        //提取字符串：从下标为4的开始到字符串结尾为止
        System.out.println(s1.substring(4));
        //提取字符串：下标[4,7)不包括7 前包后不包
        System.out.println(s1.substring(4,7));
        //转小写
        System.out.println(s1.toLowerCase());
        //转大写
        System.out.println(s1.toUpperCase());
        //去除首位空格
        System.out.println(s1.trim());
    }
}

数组的拷贝

arrayCopy

package com.junwei.array;

import org.jetbrains.annotations.Contract;
import org.junit.Test;

import java.util.Scanner;

public class TestArrayCopy {
    static String[] s1 = {"aa","bb","cc","dd","ee"};
    public static void main(String[] args) {
        String[] s2 = new String[10];
        //arrayCopy数组拷贝方法
        // 要拷贝的数组，从哪开始拷贝，拷贝到哪个数组中，从新数组中的哪个位置开始，要拷贝的长度是多少
        System.arraycopy(s1,2,s2,3,3);
        for (String str : s2
             ) {
            System.out.print(str+"\t");
        }
        System.out.println();
        testDel();
        System.out.println("----------------------");
        while (true) {
            testInsert();
            System.out.println();
            System.out.println("++++++++++++++++++++++++");
        }
    }

    /**删除字符串指定元素的方法*/
    public static String[] deleteElement(String[] str,int index){
        System.arraycopy(str,index+1,str,index,str.length-index-1);
        str[str.length-1] = null;
        return str;
    }
    /**在数组指定位置插入元素*/
    public static String[] insertElement(String[] strs, int index, String str){
        //如果原数组已满 进行扩容
        if (isFull(strs)){
            String[] strings = new String[strs.length+strs.length];
            System.arraycopy(strs,0,strings,0,strs.length);
            System.arraycopy(strings,index,strings,index+1,strings.length-index-1);
            strings[index] = str;
            return strings;
        }else {
            System.arraycopy(strs,index,strs,index+1,strs.length-index-1);
            strs[index] = str;
            return strs;
        }
    }

    /**判断数组是否以满*/
    @Contract(pure = true)
    public static boolean isFull(String[] strs){
       for (int i = 0; i < strs.length; i++){
           if (strs[i] == null){
               return false;
           }
       }
        return true;
    }
    @Test
    public void test3(){
        String str = null;
        System.out.println(str == null);
    }

    public static void testInsert(){
        Scanner sc = new Scanner(System.in);
        System.out.println("请输入要插入的元素：");
        String str = sc.next();
        System.out.println("请输入要插入元素的位置：");
        int index = sc.nextInt();
        String[] strings = insertElement(s1, index, str);
        if (strings.length!=s1.length){
            s1 = strings;
        }
        for(String s : strings){
            System.out.print(s+"\t");
        }
    }
    public static void testDel(){
        Scanner sc = new Scanner(System.in);
        System.out.println("请输入要删除的元素下标");
        int index = sc.nextInt();
        String[] strings = deleteElement(s1, index);
        for(String str : strings){
            System.out.print(str+"\t");
        }
    }

    @Test
    public void test(){
        //需求：将s1字符串cc删除
        System.arraycopy(s1,3,s1,2,2);
        s1[s1.length-1] = null;
        for(String str : s1){
            System.out.print(str+"\t");
        }
    }
    /**数组的扩容
     * 本质上是：先定义一个更大的数组，然后将原数组内容原封不动的拷贝到新数组中
     * */
    public static void extendRange(){
        String[] s1 = {"aa","bb"};

        String[] s2 = new String[s1.length+10];
        System.arraycopy(s1,0,s2,0,s1.length);
    }
}

Arrays工具类的使用

包含了排序、查找、填充、打印内容等常见操作

package com.junwei.array;

import java.util.Arrays;

public class TestArrays {
    public static void main(String[] args) {
        int[] nums = {2,4,1,3,8,4,5,23,12,31};
        ///输出
        System.out.println(Arrays.toString(nums));
        //排序
        Arrays.sort(nums);
        System.out.println(Arrays.toString(nums));
        //查找 返回索引位置 如果查不到 返回 -1
        System.out.println(Arrays.binarySearch(nums,3));
    }
}

冒泡排序的基础算法

package com.junwei.array;

import java.util.Arrays;
/***冒泡排序及优化*/
public class TestBubbleSort {
    public static void main(String[] args) {
        int[] nums = {2,4,1,3,8,4,5,23,12,31};
        int temp = 0;
        for (int j = 0; j < nums.length-1; j++) {
            //定义标志位
            boolean flag = true;
            for (int i = 0; i < nums.length-1-j; i++) {
                //比较大小，换顺序
                if (nums[i]>nums[i+1]){
                    temp = nums[i];
                    nums[i] = nums[i+1];
                    nums[i+1] = temp;
                    flag = false;
                }
                System.out.println(Arrays.toString(nums));
            }
            if (flag){
                System.out.println("结束");
                break;
            }
            System.out.println("---------------");
        }
    }
}

二分法查找（折半查找）

package com.junwei.array;

import java.util.Arrays;

/**
 * 二分法查找
 */
public class TestBinarySearch {
    public static void main(String[] args) {
        int[] nums = {2,4,1,3,8,4,5,23,12,31};
        Arrays.sort(nums);
        System.out.println(Arrays.toString(nums));
        int i = myBinarySearch(nums, 12);
        System.out.println("位置：" + i);
    }
    public static int myBinarySearch(int[] nums, int value){
        int low = 0;
        int high = nums.length;

        while (low <= high){
            int mid = (low + high)/2;

            if (value == nums[mid]){
                return mid;
            }
            if (value > nums[mid]){
                low = mid + 1;
            }
            if (value < nums[mid]){
                high = mid - 1;
            }
        }
        return -1;
    }
}

Java面向对象讲解与实例