Java 作为一种面向对象的编程语言，支持类、对象、继承、封装、多态、接口、抽象、方法、方法重载的概念。
1.类和对象
1.1基本概念
1.1.1类（Class）
一组相关属性和行为的集合。可以看成是一类事物的模板，用于定义对象的蓝图，包括属性和方法（描述该类事物）。
1.1.2对象（Object）
一类事物的具体体现。对象是类的一个实例，必然具备该类事物的属性、行为和状态。
1.1.3类与对象的关系
- 类是对一类事物的描述，，是抽象的。
- 对象是一类事物的实例，是具体的。
- 类是对象的模板，对象是类的实体。
1.2创建对象
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。
- 声明：声明一个对象，包括对象名称和对象类型。
- 实例化：使用关键字 new 来创建一个对象。
- 初始化：使用 new 创建对象时，会调用构造方法初始化对象。
示例：
public class Puppy{
public Puppy(String name){
//这个构造器仅有一个参数：name
System.out.println("小狗的名字是 : " + name );
}
public static void main(String[] args){
// 下面的语句将创建一个Puppy对象
Puppy myPuppy = new Puppy( "tommy" );
}
}1.3访问实例变量和方法
通过已创建的对象来访问成员变量和成员方法。
示例：
/* 实例化对象 */
/* 使用 Object 类型声明变量只能在编译时访问 Object 类中的方法和属性，但在运行时，可以通过强制类型转换将其转换为特定类型，以便访问特定类型的方法和属性。*/
Object referenceVariable = new Constructor();
/* 访问类中的变量 */
referenceVariable.variableName;
/* 访问类中的方法 */
referenceVariable.methodName();2.四大特征
2.1封装（Encapsulation）
- 将对象的状态（字段）私有化，防止该类的代码和数据被外部类定义的代码随机访问，保护客户程序安全地访问某个类；要访问该类的代码和数据，必须通过严格的接口控制。
- 将抽象性函式接口的实现细节部分包装、隐藏起来的方法；即使客户程序不了解某个类具体实现细节，也能方便访问该类。
2.1.1四种访问控制级别
| 访问级别 | 访问控制修饰符 | 同类 | 同包 | 子类 | 子类不同包 | 不同包 |
| 公开 | public | ✓ | ✓ | ✓ | ✓ | ✓ |
| 受保护 | protected | ✓ | ✓ | ✓ | ✓/-(说明) | - |
| 默认 | 无访问控制修格符 | ✓ | ✓ | - | - | - |
| 私有 | private | ✓ | - | - | - | - |
2.1.2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。
2.1.3封装的步骤
- 修改属性的可见性来限制对属性的访问（一般限制为private）；
- 对每个值属性提供对外的公共方法访问，创建一对赋取值方法，用于对私有属性的访问；
示例：
/* 采用 this 关键字是为了解决实例变量和局部变量之间发生的同名的冲突 */
/* public方法是外部类访问该类成员变量的入口 */
/* 任何要访问类中私有成员变量的类都要通过这些getter和setter方法 */
public class Person{
private String name;
private int age;
public int getAge(){
return age;
}
public String getName(){
return name;
}
public void setAge(int age){
this.age = age;
}
public void setName(String name){
this.name = name;
}
}
2.2继承（Inheritance）
Java允许创建分等级层次的类，一个类可以继承另一个类的属性和方法。利用继承的方法，可以重用已存在类的方法和属性，而不用重写这些代码。被继承的类称为超类（super class），派生类称为子类（sub class）。
2.2.1基本语法
子类通过extends关键字声明继承父类；在 Java 中，类的继承是单一继承，一个类只能直接继承一个类。
public class Sub extends Base{
......
}//Sub会自动继承Base中定义的一些变量和方法
- 当Sub类和Base类位于同一个包中，Sub类继承Base类的public、protected和默认访问级别的成员变量和方法。
- 当Sub类和Base类不在同一个包中，Sub类继承Base类的public、protected访问级别的成员变量和方法。
示例
/**Base.java*/
package mypack1;
public class Base{
public int publicVar=1; //public访问级别
int defualtVar=2; //默认访问级别
private int privateVar=3; //private访问级别
protected void method(){ //protected访问级别
System.out.println(private);
}
}/**java.Sub*/
package mypack1;
public class Sub extends Base{
public static void main(String[] args){
Sub sub=new Sub(); //创建一个Sub对象
System.out.println(sub.publicVar); //合法
System.out.println(sub.defualtcVar); //合法
//System.out.println(sub.defualtcVar); //非法
sub.method(); //合法
}
}- 通过 super 关键字来实现对父类成员的访问，用来引用当前对象的父类。
- 通过 this 关键字指向自己的引用，引用当前对象所在的方法或构造函数所属的对象实例。
示例：
class Animal {
void eat() {
System.out.println("animal : eat");
}
}
class Dog extends Animal {
void eat() {
System.out.println("dog : eat");
}
void eatTest() {
this.eat(); // this 调用自己的方法
super.eat(); // super 调用父类方法
}
}
public class Test {
public static void main(String[] args) {
Animal a = new Animal();
a.eat();
Dog d = new Dog();
d.eatTest();
}
}- 使用 final 关键字声明类，就是把类定义定义为最终类，不能被继承，或者用于修饰方法，该方法不能被子类重写。
//声明类
final class 类名 {//类体}//声明方法
修饰符(public/private/default/protected) final 返回值类型 方法名() {//方法体}
- 使用 implements 关键字可以变相的使java具有多继承的特性，使用范围为类继承接口的情况，可以同时继承多个接口（接口跟接口之间采用逗号分隔）。
示例：
public interface A {
public void eat();
public void sleep();
}
public interface B {
public void show();
}
public class C implements A,B {
}2.2.2继承类型
| 单继承 | public class A { ...... } public class B extends A { ...... } |
| 多重继承（间接） | public class A { ...... } public class B extends A { ...... } public class C extends B { ...... } |
| 不同类继承同一类 | public class A { ...... } public class B extends A { ...... } public class C extends A { ...... } |
| 多继承（不支持） |
2.2.3构造器
子类是不继承父类的构造器（构造方法或者构造函数）的，它只是调用（隐式或显式）。如果父类的构造器带有参数，则必须在子类的构造器中显式地通过 super 关键字调用父类的构造器并配以适当的参数列表。如果父类构造器没有参数，则在子类的构造器中无需使用 super 关键字调用父类构造器，系统会自动调用父类的无参构造器。
示例：
class SuperClass {
private int n;
// 无参数构造器
public SuperClass() {
System.out.println("SuperClass()");
}
// 带参数构造器
public SuperClass(int n) {
System.out.println("SuperClass(int n)");
this.n = n;
}
}
// SubClass 类继承
class SubClass extends SuperClass {
private int n;
// 无参数构造器，自动调用父类的无参数构造器
public SubClass() {
System.out.println("SubClass()");
}
// 带参数构造器，调用父类中带有参数的构造器
public SubClass(int n) {
super(300);
System.out.println("SubClass(int n): " + n);
this.n = n;
}
}
// SubClass2 类继承
class SubClass2 extends SuperClass {
private int n;
// 无参数构造器，调用父类中带有参数的构造器
public SubClass2() {
super(300);
System.out.println("SubClass2()");
}
// 带参数构造器，自动调用父类的无参数构造器
public SubClass2(int n) {
System.out.println("SubClass2(int n): " + n);
this.n = n;
}
}
public class TestSuperSub {
public static void main(String[] args) {
System.out.println("------SubClass 类继承------");
SubClass sc1 = new SubClass();
SubClass sc2 = new SubClass(100);
System.out.println("------SubClass2 类继承------");
SubClass2 sc3 = new SubClass2();
SubClass2 sc4 = new SubClass2(200);
}
}2.3多态（Polymorphism）
多态是同一个行为具有多个不同表现形式或形态的能力。多态就是同一个接口，使用不同的实例而执行不同操作。对象可以表现为多种形态，主要通过方法重载和方法重写实现。
2.3.1多态的优点
消除类型之间的耦合关系；可替换性、可扩充性、接口性、灵活性、简化性。
2.3.2多态存在的三个必要条件
- 继承
- 重写（详情看4）
- 父类引用指向子类对象：Parent p = new Child();
class Shape {
void draw() {}
}
class Circle extends Shape {
void draw() {
System.out.println("Circle.draw()");
}
}
class Square extends Shape {
void draw() {
System.out.println("Square.draw()");
}
}
class Triangle extends Shape {
void draw() {
System.out.println("Triangle.draw()");
}
}注：当使用多态方式调用方法时，首先检查父类中是否有该方法，如果没有，则编译错误；如果有，再去调用子类的同名方法。
对象的向上转型：父类 父类对象 = 子类实例
在面向对象编程中，父类定义了一组方法（即接口契约），子类则实现这些方法。这样，子类就“承诺”遵循父类定义的接口。通过父类引用调用子类的方法，实现动态方法绑定。
class Person{
public void print()
{
System.out.println("我是人");
}
}
class Student extends Person{
public void print()
{
System.out.println("我是学生");
}
}
public class Test{
public static void main(String[] args)
{
//父类 父类对象 = 子类实例
Person per = new Student();
per.print(); //打印"我是学生"
}
}对象的向下转型：子类 子类对象 = （子类）父类实例
当父类需要调用子类的扩充方法时，才需要向下转型，将父类对象变为子类对象；向下转型之前一定要进行向上转型，否则在转型时会出现ClassCastException。
class Person{
public void print()
{
System.out.println("我是人");
}
}
class Student extends Person{
public void print()
{
System.out.println("我是学生");
}
public void fun()
{
System.out.println("开心的一天！");
}
}
public class Test{
public static void main(String[] args)
{
//向上转型 父类 父类对象 = 子类实例
Person per = new Student();
/**
运用向上转型后，此时若想访问子类中的fun方法是不可以的，
所以就有了向下转型。
*/
Student stu = (Student)per;
stu.fun();
}
}
先判断在转型（依靠instanceof关键字实现）引用名 instanceof 类 表示该引用是否能表示该类实例，返回boolean类型。
class Person{
public void print()
{
System.out.println("我是人");
}
public void p()
{
System.out.println("伤心的一天");
}
}
class Student extends Person{
public void print()
{
System.out.println("我是学生");
}
public void fun()
{
System.out.println("开心的一天！");
}
}
public class Test{
public static void main(String[] args)
{
Person per = new Student();
//per是否能表示Person实例
System.out.println(per instanceof Person);
//per是否能表示Student实例
System.out.println(per instanceof Student);
if(per instanceof Student)
{
Student stu = (Student)per;
stu.fun();
}
}
}2.3.3多态的实现方式
对于方法：重写
当子类对象调用重写的方法时，调用的是子类的方法，而不是父类中被重写的方法。要想调用父类中被重写的方法，则必须使用关键字 super。
示例：
/* 文件名 : Employee.java */
public class Employee {
private String name;
private String address;
private int number;
public Employee(String name, String address, int number) {
System.out.println("Employee 构造函数");
this.name = name;
this.address = address;
this.number = number;
}
public void mailCheck() {
System.out.println("邮寄支票给： " + this.name
+ " " + this.address);
}
public String toString() {
return name + " " + address + " " + number;
}
public String getName() {
return name;
}
public String getAddress() {
return address;
}
public void setAddress(String newAddress) {
address = newAddress;
}
public int getNumber() {
return number;
}
}
/* 文件名 : Salary.java */
//继承Employee类
public class Salary extends Employee
{
private double salary; // 全年工资
public Salary(String name, String address, int number, double salary) {
super(name, address, number);
setSalary(salary);
}
public void mailCheck() {
System.out.println("Salary 类的 mailCheck 方法 ");
System.out.println("邮寄支票给：" + getName()
+ " ，工资为：" + salary);
}
public double getSalary() {
return salary;
}
public void setSalary(double newSalary) {
if(newSalary >= 0.0) {
salary = newSalary;
}
}
public double computePay() {
System.out.println("计算工资，付给：" + getName());
return salary/52;
}
}
/* 文件名 : VirtualDemo.java */
public class VirtualDemo {
public static void main(String [] args) {
Salary s = new Salary("员工 A", "北京", 3, 3600.00);
Employee e = new Salary("员工 B", "上海", 2, 2400.00); //父类引用指向子类对象
System.out.println("使用 Salary 的引用调用 mailCheck -- ");
s.mailCheck();
System.out.println("\n使用 Employee 的引用调用 mailCheck--");
e.mailCheck();
}
}解析：
- 实例中，实例化了两个 Salary 对象：一个使用 Salary 引用 s，另一个使用 Employee 引用 e。
- 当调用 s.mailCheck() 时，编译器在编译时会在 Salary 类中找到 mailCheck()，执行过程 JVM 就调用 Salary 类的 mailCheck()。
- e 是 Employee 的引用，但引用 e 最终运行的是 Salary 类的 mailCheck() 方法。在编译的时候，编译器使用 Employee 类中的 mailCheck() 方法验证该语句， 但是在运行的时候，Java虚拟机(JVM)调用的是 Salary 类中的 mailCheck() 方法。
对于对象：接口（一些方法特征的集合，但没有方法的实现。详情在3。）
抽象类和抽象方法（详情在2.4）
2.4抽象（Abstraction）
使用抽象类和接口来定义必须实现的方法，不提供具体实现。
2.4.1抽象类概念
- 所有的对象都是通过类来描绘的，但不是所有的类都用来描绘对象。如果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。只有抽象类的非抽象子类可以创建对象。
- 在 Java 中抽象类表示的是一种继承关系，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。
- 抽象类除了不能实例化对象之外，类的其它功能依然存在，成员变量、成员方法和构造方法的访问方式和普通类一样。
- 由于抽象类不能实例化对象，所以抽象类必须被继承，才能被使用。
- 父类包含了子类集合的常见的方法，但是由于父类本身是抽象的，所以不能使用这些方法。
2.4.2定义抽象类
Java 语言中使用 abstract class 来定义抽象类；实例：
/* 文件名 : Employee.java */
public abstract class Employee
{
private String name;
private String address;
private int number;
public Employee(String name, String address, int number)
{
System.out.println("Constructing an Employee");
this.name = name;
this.address = address;
this.number = number;
}
public double computePay()
{
System.out.println("Inside Employee computePay");
return 0.0;
}
public void mailCheck()
{
System.out.println("Mailing a check to " + this.name
+ " " + this.address);
}
public String toString()
{
return name + " " + address + " " + number;
}
public String getName()
{
return name;
}
public String getAddress()
{
return address;
}
public void setAddress(String newAddress)
{
address = newAddress;
}
public int getNumber()
{
return number;
}
}抽象类不可以创建对象：
/* 文件名 : AbstractDemo.java */
public class AbstractDemo
{
public static void main(String [] args)
{
/* 以下是不允许的，会引发错误 */
//Employee e = new Employee("George W.", "Houston, TX", 43);
//System.out.println("\n Call mailCheck using Employee reference--");
//e.mailCheck();
}
}2.4.3继承抽象类
示例：
/* 文件名 : Salary.java */
public class Salary extends Employee
{
private double salary; //Annual salary
public Salary(String name, String address, int number, double
salary)
{
super(name, address, number);
setSalary(salary);
}
public void mailCheck()
{
System.out.println("Within mailCheck of Salary class ");
System.out.println("Mailing check to " + getName()
+ " with salary " + salary);
}
public double getSalary()
{
return salary;
}
public void setSalary(double newSalary)
{
if(newSalary >= 0.0)
{
salary = newSalary;
}
}
public double computePay()
{
System.out.println("Computing salary pay for " + getName());
return salary/52;
}
}实例化一个非抽象子类：
/* 文件名 : AbstractDemo.java */
public class AbstractDemo
{
public static void main(String [] args)
{
Salary s = new Salary("Mohd Mohtashim", "Ambehta, UP", 3, 3600.00);
Employee e = new Salary("John Adams", "Boston, MA", 2, 2400.00);
System.out.println("Call mailCheck using Salary reference --");
s.mailCheck();
System.out.println("\n Call mailCheck using Employee reference--");
e.mailCheck();
}
}2.4.4抽象方法
- 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。
- 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。
- 构造方法，类方法（static 修饰）不能声明为抽象方法。
- 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；否则，从最初的父类到最终的子类都不能用来实例化对象。
- Abstract 关键字同样可以用来声明抽象方法，抽象方法只包含一个方法名，而没有方法体。
public abstract double computePay();3.接口（Interface）
定义类必须实现的方法，支持多重继承。在JAVA编程语言中接口是一个抽象类型，是抽象方法的集合。
3.1接口特性
- 接口中每一个方法是隐式抽象的，当声明一个接口或方法时，不必使用abstract关键字，接口中的方法会被隐式地指定为 public abstract（只能是 public abstract，其他修饰符会报错）。
- 接口中可以含有变量，但是接口中的变量会被隐式的指定为 public static final 变量（并且只能是 public，用 private 修饰会报编译错误）。
- 接口中的方法是不能在接口中实现的，只能由实现接口的类来实现接口中的方法。
3.1.1接口与类相似点和区别
| 相似点 | 区别 |
|
|
3.1.2抽象类和接口的区别
- 抽象类中的方法可以有方法体，能实现方法的具体功能，但是接口中的方法不行。
- 抽象类中的成员变量可以是各种类型的，接口中的成员变量只能是 public static final 类型。
- 接口中不能含有静态代码块以及静态方法，而抽象类是可以有静态代码块和静态方法。
- 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。
注：JDK 1.8 以后，接口里可以有静态方法和方法体了。
注：JDK 1.8 以后，接口允许包含具体实现的方法，该方法称为"默认方法"，默认方法使用 default 关键字修饰。
注：JDK 1.9 以后，允许将方法定义为 private，使得某些复用的代码不会把方法暴露出去。
3.2接口的声明
接口通常以interface来声明。一个类通过继承接口的方式，从而来继承接口的抽象方法。
语法格式：
[可见度] interface 接口名称 [extends 其他的接口名] {
// 声明变量
// 抽象方法
}
示例：
/* 文件名 : Animal.java */
interface Animal {
public void eat();
public void travel();
}3.3接口的实现
语法格式：
...implements 接口名称[, 其他接口名称, 其他接口名称..., ...] ...
示例：
/* 文件名 : MammalInt.java */
public class MammalInt implements Animal{
public void eat(){
System.out.println("Mammal eats");
}
public void travel(){
System.out.println("Mammal travels");
}
public int noOfLegs(){
return 0;
}
public static void main(String args[]){
MammalInt m = new MammalInt();
m.eat();
m.travel();
}
}重写接口中声明的方法时的规则：
- 类在实现接口的方法时，不能抛出强制性异常，只能在接口中，或者继承接口的抽象类中抛出该强制性异常。
- 类在重写方法时要保持一致的方法名，并且应该保持相同或者相兼容的返回值类型。
- 如果实现接口的类是抽象类，那么就没必要实现该接口的方法。
实现接口时的规则：
- 一个类可以同时实现多个接口。
- 一个接口能继承另一个接口，这和类之间的继承比较相似。
e.g.使用Scanner接收键盘输入的用户信息
自行创建的类的main()方法能输出数据，也可以读入数据，但需借助JDK类库中的java.util.Scanner类实现。
//Scanner类、System、String位于java.util包中
//java.util.Scanner是Scanner类的完整类名
java.util.Scanner sc = new java.util.Scanner(System.in);
String name = new sc.next(); //读取用户输入的字符串1.导包：告诉程序去哪个包找扫描器技术，就不用再在类前面添加前缀。
improt java.util.Scanner;2.得到键盘扫描器对象
Scanner sc = nem Scanner(System.in);3.等待接收用户数据
int info = sc.next();3.4接口的继承
接口的继承使用extends关键字，子接口继承父接口的方法。
示例：
// 文件名: Sports.java
public interface Sports
{
public void setHomeTeam(String name);
public void setVisitingTeam(String name);
}
// 文件名: Football.java
public interface Football extends Sports
{
public void homeTeamScored(int points);
public void visitingTeamScored(int points);
public void endOfQuarter(int quarter);
}
// 文件名: Hockey.java
public interface Hockey extends Sports
{
public void homeGoalScored();
public void visitingGoalScored();
public void endOfPeriod(int period);
public void overtimePeriod(int ot);
}在接口的多继承中extends关键字只需要使用一次，在其后跟着继承接口。 如下所示：
public interface Hockey extends Sports, Event
//Sports及 Event 可以定义或是继承相同的方法3.5标记接口
标记接口是没有任何方法和属性的接口，它仅表明它的类属于一个特定的类型，供其他代码来测试允许做一些事情。
示例：
/* java.awt.event 包中的 MouseListener 接口继承的 java.util.EventListener 接口定义*/
package java.util;
public interface EventListener
{}标记接口的目的：
- 建立一个公共的父接口
- 向一个类添加数据类型
4.方法（Method）
Java方法是语句的集合，它们在一起执行一个功能，定义类的行为，包含在类中的函数。
System.out.println()
- println() 是一个方法。
- System 是系统类。
- out 是标准输出对象
用法：调用系统类 System 中的标准输出对象 out 中的方法 println()
4.1方法的优点
使程序变得更简短而清晰，提高了代码的重用性和程序开发的效率，有利于程序维护。
4.2方法的定义
语法规则：
修饰符 返回值类型 方法名(参数类型 参数名){
...
方法体
...
return 返回值;
}
示例：
public static int max(int num1, int num2) {
return num1 > num2 ? num1 : num2;
}4.3构造方法
- 每个类都有构造方法。如果没有显式地为类定义构造方法，Java 编译器将会为该类提供一个默认构造方法。
- 在创建一个对象的时候，至少要调用一个构造方法。构造方法的名称必须与类同名，一个类可以有多个构造方法。
有些类无需创建实例，只能通过专门的静态方法来获取类的实例。
/**java.lang.Runtime类表示Java运行时的环境，它的构造方法是private级别*/
public class Runtime{
private static Runtime currentRuntime = new Runtime();
Public static Runtime getRuntime(){
return currentRuntime;
}
private Runtime(){} //private访问级别的构造方法
......
}4.4方法重载（Method Overloading）
同一个类中可以有多个同名的方法，但参数不同。重载的方法必须拥有不同的参数列表。
示例：
/* 之前的max()：
public static int max(int num1, int num2) {
return num1 > num2 ? num1 : num2;
} */
//方法重载：如果传递的是double型参数，则double类型的max方法体会被调用
public static double max(double num1, double num2) {
if (num1 > num2)
return num1;
else
return num2;
}命令行参数的使用
命令行参数是在执行程序时候紧跟在程序名字后面的信息。
public class CommandLine {
public static void main(String[] args){
for(int i=0; i<args.length; i++){
System.out.println("args[" + i + "]: " + args[i]);
}
}
}
/* 程序运行结果：
$ javac CommandLine.java
$ java CommandLine this is a command line 200 -100
args[0]: this
args[1]: is
args[2]: a
args[3]: command
args[4]: line
args[5]: 200
args[6]: -100
*/