Java学习笔记(一):基础概念和语法

1 基础概念

1.1 二进制

字节是计算机中最小存储单元。计算机存储任何的数据,都是以字节的形式存储。8个bit(二进制位) 0000-0000表示为1个字节,写成1 byte或者1 B。

  • 8 bit = 1 B
  • 1024 B =1 KB
  • 1024 KB =1 MB
  • 1024 MB =1 GB
  • 1024 GB = 1 TB

1.2 Java虚拟机

虚拟机是一种抽象化的计算机,通过在实际的计算机上仿真模拟各种计算机功能来实现的。Java虚拟机(Java Virtual Machine,JVM )有自己完善的硬体架构,如处理器、堆栈、寄存器等,还具有相应的指令系统。Java虚拟机屏蔽了与具体操作系统平台相关的信息,使得Java程序只需生成在Java虚拟机上运行的目标代码(字节码),就可以在多种平台上不加修改地运行。

所谓的java虚拟机,就是一台虚拟的机器。它是一款软件,用来执行一系列虚拟计算机指令,大体上虚拟机可以分为系统虚拟机和程序虚拟机。Visual Box、VMWare就属于系统虚拟机。他们完全是对物理计算机的仿真,提供一个可运行完整操作系统的软件平台。而java虚拟机就是典型程序虚拟机,它专门为执行单个计算机程序而设计,在java虚拟机中执行的指令我们称之为java字节码指令。java发展到今天,出现了很多虚拟机,最初sun使用的叫Classic的java虚拟机,到现在使用最广泛的是HotSpot虚拟机,除了sun以外还有BEA的JRockit,目前JRockit和HotSpot都被甲骨文公司收入旗下,大有整合的趋势。

任何软件的运行,都必须要运行在操作系统之上,而我们用Java编写的软件可以运行在任何的操作系
统上,这个特性称为Java语言的跨平台特性。该特性是由JVM实现的,我们编写的程序运行在JVM上,而JVM运行在操作系统上。

1.3 JRE 和 JDK

  • JRE(Java Runtime Environment):是Java程序的运行时环境,包含 JVM 和运行时所需要的 核心类库 。
  • JDK(Java Development Kit):是Java程序开发工具包,包含 JRE 和开发人员使用的工具。

我们想要运行一个已有的Java程序,那么只需安装 JRE 即可。我们想要开发一个全新的Java程序,那么必须安装 JDK 。

1.4 常量和变量

  • 常量:程序运行中固定不变的量
  • 变量:程序中运行可以变化的量

常量分类:

类型含义举例
整数常量所有的整数0,1, 567, -9
小数常量所有的小数0.0, -0.1, 2.55
字符常量单引号引起来,只能写一个字符,必须有内容‘a’ , ‘ ‘, ‘好’
字符串常量双引号引起来,可以写多个字符,也可以不写“A” ,”Hello” ,”你好” ,””
布尔常量只有两个值true , false
空常量只有一个值null

变量分类:

Java的数据类型分为两大类:

  • 基本数据类型 :整数 、 浮点数 、 字符 、 布尔 。
  • 引用数据类型 :类 、 数组 、 接口 。
数据类型关键字占用内存取值范围
字节型byte1个字节-128~127
短整型short2个字节-32768~32767
整型int(默认)4个字节$-2^{31}$~$2^{31}-1$
长整型long8个字节$-2^{63}$~$2^{63}-1$
单精度浮点数float4个字节1.4013E-45~3.4028E+38
双精度浮点数double(默认)8个字节4.9E-324~1.7977E+308
字符型char2个字节0-65535
布尔类型boolean1个字节true,false

long类型:建议数据后加L表示
float类型:建议数据后加F表示

1.5 数据类型转换

自动类型转换(隐式)

  • 特点:代码不需要进行特殊处理,自动完成。
  • 规则:数据范围从小到大。

强制类型转换(显式)

  • 特点:代码需要进行特殊的格式处理,不能自动完成。

  • 格式:范围小的类型 范围小的变量名 =(范围小的类型) 原本范围大的数据;

注意事项:

  1. 强制类型转换一般不推荐使用,因为有可能发生精度损失、数据溢出。

  2. byte/short/char这三种类型都可以发生数学运算,例如加法“+”.

  3. byte/short/char这三种类型在运算的时候,都会被首先提升成为int类型,然后再计算。

  4. boolean类型不能发生数据类型转换

1.6 运算符

算数运算符

符号说明
+加法运算,字符串连接运算
-减法运算
*乘法运算
/除法运算
%取模运算,两个数字相除取余数
++ 、 –自增自减运算

前++和后++的区别

public static void main(String[] args) {
    int a = 1;
    int b = ++a;
    System.out.println(a);//计算结果是2
    System.out.println(b);//计算结果是2
}
public static void main(String[] args) {
    int a = 1;
    int b = a++;
    System.out.println(a);//计算结果是2
    System.out.println(b);//计算结果是1
}

赋值运算符

符号说明
=等于号
+=加等于
- =减等于
*=乘等于
/=除等于
%=取模等

比较运算符

符号说明
==比较符号两边数据是否相等,相等结果是true。
<比较符号左边的数据是否小于右边的数据,如果小于结果是true。
>比较符号左边的数据是否大于右边的数据,如果大于结果是true。
<=比较符号左边的数据是否小于或者等于右边的数据,如果小于结果是true。
>=比较符号左边的数据是否大于或者等于右边的数据,如果小于结果是true。
! =不等于符号 ,如果符号两边的数据不相等,结果是true。

逻辑运算符

符号说明
&& 短路与1. 两边都是true,结果是true
2. 一边是false,结果是false
短路特点:符号左边是false,右边不再运算
|| 短路或1. 两边都是false,结果是false
2. 一边是true,结果是true
短路特点: 符号左边是true,右边不再运算
! 取反1. ! true 结果是false
2. ! false结果是true

三元运算符

三元运算符格式:

数据类型 变量名 = 布尔类型表达式?结果1:结果2;

示例:

public static void main(String[] args) {
    int i = (1==2 ? 100 : 200);
    System.out.println(i);//200
    int j = (3<=4 ? 500 : 600);
    System.out.println(j);//500
}

1.7 JShell脚本工具

JShell脚本工具是JDK9的新特性,当我们编写的代码非常少的时候,而又不愿意编写类,main方法,也不愿意去编译和运行,这个时候可以使用JShell工具。

启动JShell工具,在DOS命令行直接输入JShell命令。

1.8 IDEA快捷键

快捷键功能
Alt + Enter导入包,自动代码修正
Ctrl+Y删除光标所在行
Ctrl+D复制光标所在行的内容,插入光标位置下面
Ctrl+Alt+L格式化代码
Ctrl+/单行注释
Ctrl+Shift+/选中代码注释,多行注释,再按取消注释
Alt+Ins自动生成代码,toString,get,set等方法
Alt+Shift+ 上下箭头移动当前代码行
Shift+F6同时修改不同地方的同一个量
输入soutSystem.out.println();
输入psvmpublic static void main(String[] args)
输入5.forifor(int i = 0; i < 5; i++)
输入arr.fori或者arr.forrfor循环变量数组

2 流程控制语句

2.1 判断语句if-else

语句格式:

if (判断条件1) {
   执行语句1;  
} else if (判断条件2) {
   执行语句2;  
}
...
}else if (判断条件n) {
  执行语句n;   
} else {
   执行语句n+1;  
}

2.2 选择语句swich-case

语句格式:

switch(表达式) {
  case 常量值1:
    语句体1;
    break;
  case 常量值2:
    语句体2;
    break;
  ...
  default:
    语句体n+1;
    break;
}

2.3 循环语句

循环语句for

语句格式:

for(初始化表达式①; 布尔表达式②; 步进表达式④){
循环体③        
}

执行流程
执行顺序:①②③④ >②③④>②③④…②不满足为止。
①负责完成循环变量初始化
②负责判断是否满足循环条件,不满足则跳出循环
③具体执行的语句
④循环后,循环条件所涉及变量的变化情况

循环语句while

语句格式1:

初始化表达式①
  while(布尔表达式②){
    循环体③
    步进表达式④
}

执行流程
执行顺序:①②③④ >②③④>②③④…②不满足为止。
①负责完成循环变量初始化。
②负责判断是否满足循环条件,不满足则跳出循环。
③具体执行的语句。
④循环后,循环变量的变化情况。

语句格式2:

初始化表达式①
    do{
    循环体③
    步进表达式④
}while(布尔表达式②);

执行流程

执行顺序:①③④ >②③④>②③④…②不满足为止。

①负责完成循环变量初始化。

②负责判断是否满足循环条件,不满足则跳出循环。

③具体执行的语句

④循环后,循环变量的变化情况

2.4 break和continue

break

使用场景:终止 switch或者循环

  • 在选择结构 switch语句中
  • 在循环语句中
  • 离开使用场景的存在是没有意义的

示例:

public static void main(String[] args) {
    for (int i = 1; i<=10; i++) {
        //需求:打印完两次HelloWorld之后结束循环
        if(i == 3){
          break;
        }
        System.out.println("HelloWorld"+i);
    }
}

continue

使用场景:结束本次循环,继续下一次的循环

示例:

public static void main(String[] args) {
    for (int i = 1; i <= 10; i++) {
        //需求:不打印第三次HelloWorld
        if(i == 3){
          continue;
        }
        System.out.println("HelloWorld"+i);
    }
}

3 数组

3.1 容器

容器: 是将多个数据存储到一起,每个数据称为该容器的元素。

3.2 数组概念

数组概念: 数组就是存储数据长度固定的容器,保证多个数据的数据类型要一致。

3.3 数组的定义

方式一

格式:

数组存储的数据类型[] 数组名字 = new 数组存储的数据类型[长度];

示例:

int[] arr = new int[3];

方式二

格式:

数据类型[] 数组名 = new 数据类型[]{元素1,元素2,元素3...};

示例:

int[] arr = new int[]{1,2,3,4,5};

方式三

格式:

数据类型[] 数组名 = {元素1,元素2,元素3...};

示例:

int[] arr = {1,2,3,4,5};

【注意】:

  1. 数组有定长特性,长度一旦指定,不可更改
  2. 方式三同样也进行了new操作

3.4 数组操作

  • 索引: 每一个存储到数组的元素,都会自动的拥有一个编号,从0开始,这个自动编号称为数组索引(index),可以通过数组的索引访问到数组中的元素。
  • 数组的长度: 每个数组都具有长度,而且是固定的,Java中赋予了数组的一个属性,可以获取到数组的长度,语句为: 数组名 .length ,属性length的执行结果是数组的长度,int类型结果。由次可以推断出,数组的最大索引值为数组名 .length-1
  • 索引访问数组中的元素: 数组名[索引]

示例:

public static void main(String[] args) {
    //定义存储int类型数组,赋值元素1,2,3,4,5
    int[] arr = {1,2,3,4,5};
    //为0索引元素赋值为6
    arr[0] = 6;
    //获取数组0索引上的元素
    int i = arr[0];
    System.out.println(i);
    //直接输出数组0索引元素
    System.out.println(arr[0]);
}

数组取最大值

代码如下:

public static void main(String[] args) {
    int[] arr = { 5, 15, 2000, 10000, 100, 4000 };
    //定义变量,保存数组中0索引的元素
    int max = arr[0];
    //遍历数组,取出每个元素
    for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
      //遍历到的元素和变量max比较
      //如果数组元素大于max
      if (arr[i] > max) {
        //max记录住大值
        max = arr[i];
      }
    }
    System.out.println("数组最大值是: " + max);
}

数组反转

代码如下:

public static void main(String[] args) {
    int[] arr = { 1, 2, 3, 4, 5 };
    /*
      循环中定义变量min=0最小索引
      max=arr.length‐1最大索引
      min++,max‐‐
      */
    for (int min = 0, max = arr.length ‐ 1; min <= max; min++, max‐‐) {
      //利用第三方变量完成数组中的元素交换
      int temp = arr[min];
      arr[min] = arr[max];
      arr[max] = temp;
    }
    // 反转后,遍历数组
    for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
      System.out.println(arr[i]);
    }
}

3.5 数组内存划分

内存是计算机中的重要原件,临时存储区域,作用是运行程序。我们编写的程序是存放在硬盘中的,在硬盘中的程序是不会运行的,必须放进内存中才能运行,运行完毕后会清空内存。

Java虚拟机要运行程序,必须要对内存进行空间的分配和管理。

Java的内存需要划分成为5个部分:

  1. 栈(Stack): 存放的都是方法中的局部变量。方法的运行一定要在栈当中运行。

    • 局部变量:方法的参数,或者是方法{}内部的变量
    • 作用域:一旦超出作用域,立刻从栈内存当中消失。
  2. 堆(Heap): 凡是new出来的东西,都在堆当中。

    • 堆内存里面的东西都有一一个地址值: 16进制
    • 堆内存里面的数据,都有默认值。规则:
      • 如果是整数: 默认为0
      • 如果是浮点数: 默认为0.0
      • 如果是字符: 默认为'\u0000'
      • 如果是布尔: 默认为false
      • 如果是引用类型: 默认为null
  3. 方法区(Method Area): 存储class相关信息,包含方法的信息。

  4. 本地方法栈(Native Method Stack): 与操作系统相关。

  5. 寄存器(PC Register): 与CPU相关。

示例:

public static void main(String[] args) {

    // 定义数组,存储3个元素
    int[] arr = new int[3];

    //数组索引进行赋值
    arr[0] = 5;
    arr[1] = 6;
    arr[2] = 7;

    //输出3个索引上的元素值
    System.out.println(arr[0]);
    System.out.println(arr[1]);
    System.out.println(arr[2]);

}

代码执行流程:

  1. main方法进入方法栈。程序运行前main方法存储在方法区,程序运行时,main方法进入栈
  2. 创建数组。JVM在堆内存中开辟一个内存空间存储数组(new int[3]),数组中的三个元素默认值为0。内存地址以一个十六进制数表示(0xff343)。
  3. JVM将内存地址赋值给变量 arr。变量arr保存的是数组内存中的地址,而不是一个具体的数值,因此数组为引用数据类型。
  4. 根据数组索引给数组的3个元素赋值,分布赋值为5,6,7。然后进行打印。

数组内存图

两个变量指向同一个数据:

public static void main(String[] args) {
    // 定义数组,存储3个元素
    int[] arr = new int[3];
    //数组索引进行赋值
    arr[0] = 5;
    arr[1] = 6;
    arr[2] = 7;
    //输出3个索引上的元素值
    System.out.println(arr[0]);
    System.out.println(arr[1]);
    System.out.println(arr[2]);
    //定义数组变量arr2,将arr的地址赋值给arr2
    int[] arr2 = arr;
    arr2[1] = 9;
    System.out.println(arr[1]);
}

上述代码中,arr和arr2都指向同一个内存地址,arr2[1] = 9执行后,arr[1]也会跟着改变。

4 面向对象

Java语言是一种面向对象的程序设计语言,而面向对象思想是一种程序设计思想,我们在面向对象思想的指引下,
使用Java语言去设计、开发计算机程序。 这里的对象泛指现实中一切事物,每种事物都具备自己的属性和行为。面向对象思想就是在计算机程序设计过程中,参照现实中事物,将事物的属性特征、行为特征抽象出来,描述成计算机事件的设计思想。 它区别于面向过程思想,强调的是通过调用对象的行为来实现功能,而不是自己一步一步的去操作实现。

面向对象思想是一种更符合我们思考习惯的思想,它可以将复杂的事情简单化,并将我们从执行者变成了指挥者。面向对象的语言中,包含了三大基本特征,即封装、继承和多态。

4.1 类和对象

  • 类 :是一组相关属性行为的集合。可以看成是一类事物的模板,使用事物的属性特征和行为特征来描述该
    类事物。
    • 属性:事物的状态信息。
    • 行为:事物能够做什么。
  • 对象 :是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和行为。
  • 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 。

4.2 类的定义

定义格式:

public class ClassName {
  //成员变量
  //成员方法
}

示例:

public class Student {
   //成员变量  
   String name;//姓名  
   int age;//年龄

   //成员方法
   //学习的方法
    public void study() {
    System.out.println("好好学习,天天向上");
  }
  //吃饭的方法
  publicvoid eat() {
    System.out.println("学习饿了要吃饭");
  }
}    

4.3 对象使用

对象的使用格式

创建对象:

类名 对象名 = new 类名();

使用对象访问类中的成员:

对象名.成员变量;
对象名.成员方法()

示例:

public class Test01_Student {
  public static void main(String[] args) {
    //创建对象格式:类名 对象名 = new 类名();
    Student s = new Student();
    System.out.println("s:"+s); //cn.itcast.Student@100363
    //直接输出成员变量值
    System.out.println("姓名:"+s.name); //null
    System.out.println("年龄:"+s.age); //0
    System.out.println("‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐");
    //给成员变量赋值
    s.name = "赵丽颖";
    s.age = 18;
    //再次输出成员变量的值
    System.out.println("姓名:"+s.name); //赵丽颖
    System.out.println("年龄:"+s.age); //18
    System.out.println("‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐");
    //调用成员方法
    s.study(); // "好好学习,天天向上"
    s.eat(); // "学习饿了要吃饭"
  }
}

成员变量的默认值

  • 基本类型:

    • 整数(byte,short,int,long):0
    • 浮点数(float,double):0.0
    • 字符(char): '\u0000'
    • 布尔(boolean):false
  • 引用类型:数组,类,接口 null

4.4 成员变量和局部变量区别

public class Car{
    String color; //成员变量
    public void drive(){
        int speed = 80; //局部变量
        //......
    }
}
  • 在类中的位置不同
    • 成员变量:类中,方法外
    • 局部变量:方法中或者方法声明上(形式参数)
  • 作用范围不一样
    • 成员变量:类中
    • 局部变量:方法中
  • 初始化值的不同
    • 成员变量:有默认值
    • 局部变量:没有默认值。必须先定义,赋值,最后使用在内
  • 存中的位置不同
    • 成员变量:堆内存
    • 局部变量:栈内存
  • 生命周期不同
    • 成员变量:随着对象的创建而存在,随着对象的消失而消失
    • 局部变量:随着方法的调用而存在,随着方法的调用完毕而消失

5 封装

面向对象编程语言是对客观世界的模拟,客观世界里成员变量都是隐藏在对象内部的,外界无法直接操作和修改。封装可以被认为是一个保护屏障,防止该类的代码和数据被其他类随意访问。要访问该类的数据,必须通过指定的方式。适当的封装可以让代码更容易理解与维护,也加强了代码的安全性。

封装的步骤

  1. 使用 private 关键字来修饰成员变量。
  2. 对需要访问的成员变量,提供对应的一对 getXxx 方法 、 setXxx 方法。

5.1 private关键字

private的含义

  1. private是一个权限修饰符,代表最小权限。
  2. 可以修饰成员变量和成员方法。
  3. private修饰后的成员变量和成员方法,只在本类中才能访问。

private的使用格式:

private 数据类型 变量名;
  1. 使用 private 修饰成员变量,代码如下:
public class Student {
  private String name;
  private int age;
}
  1. 提供 getXxx 方法 / setXxx 方法,可以访问成员变量,代码如下:
public class Student {
  private String name;
  private int age;
  public void setName(String n) {
    name = n;
  }
  public String getName() {
    return name;
  }
  public void setAge(int a) {
    age = a;
  }
  public int getAge() {
    return age;
  }
}

5.2 this关键字

this的含义this代表所在类的当前对象的引用(地址值),即对象自己的引用。

方法被哪个对象调用,方法中的this就代表那个对象。即谁在调用,this就代表谁。

this使用格式:

this.成员变量名;

使用 this 修饰方法中的变量,解决成员变量被隐藏的问题,代码如下:

由于形参变量名与成员变量名重名,导致成员变量名被隐藏,方法中的变量名,无法访问到成员变量,从而赋值失败。所以,我们只能使用this关键字,来解决这个重名问题。

public class Student {
  private String name;
  private int age;
  public void setName(String name) {
    //name = name;
    this.name = name;
  }
  public String getName() {
    return name;
  }
  public void setAge(int age) {
    //age = age;
    this.age = age;
  }
  public int getAge() {
    return age;
  }

5.3 构造方法

当一个对象被创建时候,构造方法用来初始化该对象,给对象的成员变量赋初始值。

无论你与否自定义构造方法,所有的类都有构造方法,因为Java自动提供了一个无参数构造方法,一旦自己定义了构造方法,Java自动提供的默认无参数构造方法就会失效。

构造方法的定义格式:

修饰符 构造方法名(参数列表){
// 方法体    
}

构造方法的写法上,方法名与它所在的类名相同。它没有返回值,所以不需要返回值类型,甚至不需要void。使用构造方法后,代码如下:

public class Student {
  private String name;
  private int age;
  // 无参数构造方法
  public Student() {}
  // 有参数构造方法
  public Student(String name,int age) {
    this.name = name;
    this.age = age;
  }
}

注意事项

  1. 如果你不提供构造方法,系统会给出无参数构造方法。
  2. 如果你提供了构造方法,系统将不再提供无参数构造方法。
  3. 构造方法是可以重载的,既可以定义参数,也可以不定义参数。

5.4 JavaBean

JavaBean 是 Java语言编写类的一种标准规范。符合 JavaBean 的类,要求类必须是具体的和公共的,并且具有无参数的构造方法,提供用来操作成员变量的 set 和 get 方法。

public class ClassName{
  //成员变量
  //构造方法
  //无参构造方法【必须】
  //有参构造方法【建议】
  //成员方法   
  //getXxx()
  //setXxx()
}

编写符合 JavaBean 规范的类,以学生类为例,标准代码如下:

public class Student {
  //成员变量
  private String name;
  private int age;
  //构造方法
  public Student() {}
  public Student(String name,int age) {
    this.name = name;
    this.age = age;
  }
  //成员方法
  public void setName(String name) {
    this.name = name;
  }
  public String getName() {
    return name;
  }
  public void setAge(int age) {
    this.age = age;
  }
  public int getAge() {
    return age;
  }
}

6 继承

多个类中存在相同属性和行为时,将这些内容抽取到单独一个类中,那么多个类无需再定义这些属性和行为,只要继承那一个类即可。

其中,多个类可以称为子类,单独那一个类称为父类、超类(superclass)或者基类。

父类更通用,子类更具体。我们通过继承,可以使多种事物之间形成一种关系体系。

6.1 定义

继承 :就是子类继承父类的属性和行为,使得子类对象具有与父类相同的属性、相同的行为。子类可以直接访问父类中的非私有的属性和行为。

好处:

  1. 提高代码的复用性。
  2. 类与类之间产生了关系,是多态的前提。

格式:

通过 extends 关键字,可以声明一个子类继承另外一个父类,定义格式如下:

class 父类 {
...    
}
class 子类 extends 父类 {
...    
}

示例:

/*
 * 定义员工类Employee,做为父类
 */
class Employee {
    String name; // 定义name属性    
    // 定义员工的工作方法    
    public void work() {    
        System.out.println("尽心尽力地工作");        
    }    
}
/*
 * 定义讲师类Teacher 继承 员工类Employee
 */
class Teacher extends Employee {
    // 定义一个打印name的方法    
    public void printName() {    
        System.out.println("name=" + name);        
    }    
}
/*
 * 定义测试类
 */
public class ExtendDemo01 {
    public static void main(String[] args) {    
        // 创建一个讲师类对象
        Teacher t = new Teacher();        

        // 为该员工类的name属性进行赋值
        t.name = "小明";         

        // 调用该员工的printName()方法  
        t.printName(); // name = 小明        

       // 调用Teacher类继承来的work()方法  
       t.work();  // 尽心尽力地工作  
    }    
}

6.2 继承后的特点

成员变量

  • 成员变量不重名
    • 如果子类父类中出现不重名的成员变量,这时的访问是没有影响的。
  • 成员变量重名
    • 如果子类父类中出现重名的成员变量,这时的访问是有影响的。
    • 子父类中出现了同名的成员变量时,在子类中需要访问父类中非私有成员变量时,需要使用 super 关键字,修饰父类成员变量,类似于之前学过的 this

成员方法

  • 成员方法不重名
    • 如果子类父类中出现不重名的成员方法,这时的调用是没有影响的。
    • 对象调用方法时,会先在子类中查找有没有对应的方法,若子类中存在就会执行子类中的方法,若子类中不存在就会执行父类中相应的方法。
  • 成员方法重名 ——重写(Override)
    • 如果子类父类中出现重名的成员方法,这时的访问是一种特殊情况,叫做方法重写(Override)。

构造方法

  • 构造方法的名字是与类名一致的。所以子类是无法继承父类构造方法的。
  • 构造方法的作用是初始化成员变量的。所以子类的初始化过程中,必须先执行父类的初始化动作。子类的构造方法中默认有一个 super() ,表示调用父类的构造方法,父类成员变量初始化后,才可以给子类使用。
class Fu {
  private int n;
  Fu(){
    System.out.println("Fu()");
  }
}

class Zi extends Fu {
  Zi(){
    // super(),调用父类构造方法
    super();
    System.out.println("Zi()");
  } 
}
public class ExtendsDemo07{
  public static void main (String args[]){
    Zi zi = new Zi();
  }
}
输出结果:
Fu()
Zi()

Java继承特点

Java只支持单继承,不支持多继承。

6.3 重写(Override)

方法重写 :子类中出现与父类一模一样的方法时(返回值类型,方法名和参数列表都相同),会出现覆盖效果,也称为重写或者复写。声明不变,重新实现。

示例:

子类可以根据需要,定义特定于自己的行为。既沿袭了父类的功能名称,又根据子类的需要重新实现父类方法,从而进行扩展增强。比如新的手机增加来电显示头像的功能,代码如下:

class Phone {
    public void sendMessage(){    
        System.out.println("发短信");        
    }    
    public void call(){    
        System.out.println("打电话");        
    }    
    public void showNum(){    
        System.out.println("来电显示号码");        
    }    
}

//智能手机类
class NewPhone extends Phone {

    //重写父类的来电显示号码功能,并增加自己的显示姓名和图片功能    
    public void showNum(){    
        //调用父类已经存在的功能使用super        
        super.showNum();        
        //增加自己特有显示姓名和图片功能        
        System.out.println("显示来电姓名");        
        System.out.println("显示头像");        
    }    
}
public class ExtendsDemo06 {
public static void main(String[] args) {    
       // 创建子类对象  
       NewPhone np = new NewPhone()// 调用父类继承而来的方法
        np.call();

       // 调用子类重写的方法  
       np.showNum();  
}    
}

注意事项

  1. 子类方法覆盖父类方法,必须要保证权限大于等于父类权限。
  2. 子类方法覆盖父类方法,返回值类型、函数名和参数列表都要一模一样。

6.4 super 和this

父类空间优先于子类对象产生

在每次创建子类对象时,先初始化父类空间,再创建其子类对象本身。目的在于子类对象中包含了其对应的父类空间,便可以包含其父类的成员,如果父类成员非private修饰,则子类可以随意使用父类成员。代码体现在子类的构造方法调用时,一定先调用父类的构造方法。

super和this的含义

  • super :代表父类的存储空间标识(可以理解为父亲的引用)。
  • this :代表当前对象的引用(谁调用就代表谁)。

super和this的用法

  1. 访问成员
this.成员变量     ‐‐    本类的   
super.成员变量     ‐‐    父类的  
this.成员方法名()   ‐‐    本类的      
super.成员方法名()   ‐‐    父类的

示例:

class Animal {
    public void eat() {
        System.out.println("animal : eat");
    }
}
class Cat extends Animal {
    public void eat() {
        System.out.println("cat : eat");
    }
    public void eatTest() {
        this.eat();   // this  调用本类的方法
        super.eat();  // super 调用父类的方法
    }
}
public class ExtendsDemo {
    public static void main(String[] args) {
        Animal a = new Animal();
        a.eat();
        Cat c = new Cat();
        c.eatTest();
    }
}
输出结果为:
animal : eat
cat : eat
animal : eat
  1. 访问构造方法
this(...)     ‐‐    本类的构造方法   
super(...)    ‐‐    父类的构造方法
  • 子类的每个构造方法中均有默认的super(),调用父类的空参构造。手动调用父类构造会覆盖默认的super()。
  • super() 和 this() 都必须是在构造方法的第一行,所以不能同时出现。

6.5 抽象类-abstract

父类中的方法,被它的子类们重写,子类各自的实现都不尽相同。那么父类的方法声明和方法主体,只有声明还有意义,而方法主体则没有存在的意义了。我们把没有方法主体的方法称为抽象方法Java语法规定,包含抽象方法的类就是抽象类

抽象方法 : 没有方法体的方法。

使用 abstract 关键字修饰方法,该方法就成了抽象方法,抽象方法只包含一个方法名,而没有方法体

格式:

修饰符 abstract 返回值类型 方法名 (参数列表);

示例:

public abstract void run();

抽象类 :包含抽象方法的类。

格式:

abstract class 类名字 {

}

示例:

public abstract class Animal {
    public abstract void run()}

抽象的使用:

继承抽象类的子类必须重写父类所有的抽象方法。否则,该子类也必须声明为抽象类。最终,必须有子类实现该父类的抽象方法,否则,从最初的父类到最终的子类都不能创建对象,失去意义。

public class Cat extends Animal {
    public void run (){
       System.out.println("小猫在墙头走~~~")}
}
public class CatTest {
   public static void main(String[] args) {   
        // 创建子类对象
        Cat c = new Cat();

        // 调用run方法
        c.run();
   }  
}
输出结果:
小猫在墙头走~~~

此时的方法重写,是子类对父类抽象方法的完成实现,我们将这种方法重写的操作,也叫做实现方法。

7 多态

多态 : 是指同一行为,具有多个不同表现形式。

7.1 多态的体现

多态体现的格式:

父类类型 变量名 = new 子类对象; //父类类型:指子类对象继承的父类类型,或者实现的父接口类型。
变量名.方法名();

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,执行的是子类重写后方法。

定义父类:

public abstract class Animal { 
    public abstract void eat(); 
}

定义子类:

class Cat extends Animal { 
    public void eat() { 
        System.out.println("吃鱼"); 
    } 
} 
class Dog extends Animal { 
    public void eat() { 
        System.out.println("吃骨头"); 
    } 
}

定义测试类:

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        // 多态形式,创建对象
        Animal a1 = new Cat(); 
        // 调用的是 Cat 的 eat
        a1.eat();         
        // 多态形式,创建对象
        Animal a2 = new Dog();
        // 调用的是 Dog 的 eat
        a2.eat();              
    } 
}

7.2 多态的好处

实际开发的过程中,父类类型作为方法形式参数,传递子类对象给方法,进行方法的调用,更能体现出多态的扩展性与便利。

定义父类:

public abstract class Animal { 
    public abstract void eat(); 
} 

定义子类:

class Cat extends Animal { 
    public void eat() { 
        System.out.println("吃鱼"); 
    } 
} 
class Dog extends Animal { 
    public void eat() { 
        System.out.println("吃骨头"); 
    } 
}

定义测试类:

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        // 多态形式,创建对象
        Cat c = new Cat(); 
        Dog d = new Dog();
        // 调用showCatEat
        showCatEat(c);
        // 调用showDogEat
        showDogEat(d);
        /*
        以上两个方法, 均可以被showAnimalEat(Animal a)方法所替代
        而执行效果一致
        */
        showAnimalEat(c);
        showAnimalEat(d);
    }
    public static void showCatEat (Cat c){
        c.eat();
    }
    public static void showDogEat (Dog d){
        d.eat();
    }
    public static void showAnimalEat (Animal a){
        a.eat();
    }
}

由于多态特性的支持, showAnimalEat方法的Animal类型,是Cat和Dog的父类类型,父类类型接收子类对象,当然可以把Cat对象和Dog对象,传递给方法。

当eat方法执行时,多态规定,执行的是子类重写的方法,那么效果自然与showCatEat、showDogEat方法一致,所以showAnimalEat完全可以替代以上两方法。

不仅仅是替代,在扩展性方面,无论之后再多的子类出现,我们都不需要编写showXxxEat方法了,直接使用showAnimalEat都可以完成。

所以,多态的好处,体现在,可以使程序编写的更简单,并有良好的扩展。

7.3 引用类型转换

多态的转型分为向上转型与向下转型两种

向上转型

向上转型 :多态本身是子类类型向父类类型向上转换的过程,这个过程是默认的。当父类引用指向一个子类对象时,便是向上转型。

使用格式:

父类类型  变量名 = new 子类类型();
如:Animal a = new Cat();

向下转型

向下转型 :父类类型向子类类型向下转换的过程,这个过程是强制的。一个已经向上转型的子类对象,将父类引用转为子类引用,可以使用强制类型转换的格式,便是向下转型。

使用格式:

子类类型 变量名 = (子类类型) 父类变量名;:Cat c =(Cat) a; 

为什么要转型

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。也就是说,不能调用子类拥有,而父类没有的方法。编译都错误,更别说运行了。这也是多态给我们带来的一点”小麻烦”。所以,想要调用子类特有的方法,必须做向下转型。

转型演示,代码如下:

定义类:

abstract class Animal { 
    abstract void eat(); 
} 
class Cat extends Animal { 
    public void eat() { 
        System.out.println("吃鱼"); 
    } 
    public void catchMouse() { 
        System.out.println("抓老鼠"); 
    } 
} 
class Dog extends Animal { 
    public void eat() { 
        System.out.println("吃骨头"); 
    } 
    public void watchHouse() { 
        System.out.println("看家"); 
    } 
}

定义测试类:

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        // 向上转型 
        Animal a = new Cat(); 
        a.eat();  // 调用的是 Cat 的 eat               
        // 向下转型 
        Cat c = (Cat)a;      
        c.catchMouse();  // 调用的是 Cat 的 catchMouse        
    } 
}

转型的异常

转型的过程中,一不小心就会遇到这样的问题,请看如下代码:

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        // 向上转型 
        Animal a = new Cat(); 
        a.eat();               // 调用的是 Cat 的 eat
        // 向下转型 
        Dog d = (Dog)a;      
        d.watchHouse();        // 调用的是 Dog 的 watchHouse 【运行报错】
    } 
}

这段代码可以通过编译,但是运行时,却报出了 ClassCastException,类型转换异常!这是因为,明明创建了Cat类型对象,运行时,当然不能转换成Dog对象的。这两个类型并没有任何继承关系,不符合类型转换的定义。

为了避免ClassCastException的发生,Java提供了 instanceof关键字,给引用变量做类型的校验,格式如下:

变量名 instanceof 数据类型
如果变量属于该数据类型,返回true。
如果变量不属于该数据类型,返回false

所以,转换前,我们最好先做一个判断,代码如下:

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        // 向上转型 
        Animal a = new Cat(); 
        a.eat();               // 调用的是 Cat 的 eat
        // 向下转型 
        if (a instanceof Cat){
            Cat c = (Cat)a;      
            c.catchMouse();        // 调用的是 Cat 的 catchMouse
        } else if (a instanceof Dog){
            Dog d = (Dog)a;      
            d.watchHouse();       // 调用的是 Dog 的 watchHouse
        }
    } 
}

8 接口

接口,是Java语言中一种引用类型,是方法的集合,如果说类的内部封装了成员变量、构造方法和成员方法,那么接口的内部主要就是封装了方法,包含抽象方法(JDK 7及以前),默认方法静态方法(JDK 8),私有方法(JDK 9)。

接口的定义,它与定义类方式相似,但是使用 interface 关键字。它也会被编译成.class文件,但一定要明确它并不是类,而是另外一种引用数据类型。

接口的使用,它不能创建对象,但是可以被实现( implements ,类似于被继承)。一个实现接口的类(可以看做是接口的子类),需要实现接口中所有的抽象方法,创建该类对象,就可以调用方法了,否则它必须是一个抽象类。

定义格式

 public interface 接口名称 {
    // 抽象方法
    // 默认方法
    // 静态方法
    // 私有方法
}

类与接口的关系为实现关系,即类实现接口,该类可以称为接口的实现类,也可以称为接口的子类。实现的动作类似继承,格式相仿,只是关键字不同,实现使用 implements 关键字。

非抽象子类实现接口:

  1. 必须重写接口中所有抽象方法。
  2. 继承了接口的默认方法,即可以直接调用,也可以重写。

实现格式:

class 类名 implements 接口名 {
    // 重写接口中抽象方法【必须】
   // 重写接口中默认方法【可选】  
}

8.1 抽象方法

抽象方法:使用 abstract 关键字修饰,可以省略,没有方法体。该方法供子类实现使用。

抽象方法必须实现。

定义接口:

public interface LiveAble {
    // 定义抽象方法
    public abstract void eat();
    public abstract void sleep();
}

接口实现类:

public class Animal implements LiveAble {
    @Override
    public void eat() {
        System.out.println("吃东西");
    }
    @Override
    public void sleep() {
        System.out.println("晚上睡");
    }
}

测试类:

public class InterfaceDemo {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建子类对象 
        Animal a = new Animal();
        // 调用实现后的方法
        a.eat();
        a.sleep();
    }
}
输出结果:
吃东西
晚上睡

8.2 默认方法

使用 default修饰,不可省略,供子类调用或者子类重写。

可以继承,可以重写,二选一,但是只能通过实现类的对象来调用。

继承默认方法

定义接口:

public interface LiveAble {
    public default void fly(){
        System.out.println("天上飞");
    }
}

定义实现类:

public class Animal implements LiveAble {
// 继承,什么都不用写,直接调用    
}

定义测试类:

public class InterfaceDemo {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建子类对象 
        Animal a = new Animal();
        // 调用默认方法
        a.fly();
    }
}
输出结果:
天上飞

重写默认方法

定义接口:

public interface LiveAble {
    public default void fly(){
        System.out.println("天上飞");
    }
}

定义实现类:

public class Animal implements LiveAble {
    @Override
    public void fly() {
        System.out.println("自由自在的飞");
    }
}

定义测试类:

public class InterfaceDemo {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建子类对象 
        Animal a = new Animal();
        // 调用重写方法
        a.fly();
    }
}
输出结果:
自由自在的飞

8.3 静态方法

静态方法:使用 static 修饰,供接口直接调用。

静态方法与.class 文件相关,只能使用接口名调用,不可以通过实现类的类名或者实现类的对象调用

定义接口:

public interface LiveAble {
    public static void run(){
        System.out.println("跑起来~~~");
    }
}

定义实现类:

public class Animal implements LiveAble {
// 无法重写静态方法    
}

测试类:

public class InterfaceDemo {
    public static void main(String[] args) {
        // Animal.run(); // 【错误】无法继承方法,也无法调用
        LiveAble.run(); //
    }
}
输出结果:
跑起来~~~

8.4 私有方法

私有方法:使用 private 修饰,供接口中的默认方法或者静态方法调用。

  • 私有方法:只有默认方法可以调用。
  • 私有静态方法:默认方法和静态方法可以调用。

如果一个接口中有多个默认方法,并且方法中有重复的内容,那么可以抽取出来,封装到私有方法中,供默认方法去调用。从设计的角度讲,私有的方法是对默认方法和静态方法的辅助。

示例:

public interface LiveAble {
    default void func(){
        func1();
        func2();
    }
    private void func1(){
        System.out.println("跑起来~~~");
    }
    private void func2(){
        System.out.println("跑起来~~~");
    }
}

8.5 接口的多实现

在继承体系中,一个类只能继承一个父类。而对于接口而言,一个类是可以实现多个接口的,这叫做接口的多实现。并且,一个类能继承一个父类,同时实现多个接口。

实现格式:

class 类名 [extends 父类名] implements 接口名1,接口名2,接口名3... {
    // 重写接口中抽象方法【必须】
   // 重写接口中默认方法【不重名时可选】  
}

抽象方法多实现

接口中,有多个抽象方法时,实现类必须重写所有抽象方法。如果抽象方法有重名的,只需要重写一次。

定义多个接口:

interface A {
    public abstract void showA();
    public abstract void show();
}
interface B {
    public abstract void showB();
    public abstract void show();
}

实现:

public class C implements A,B{
    @Override
    public void showA() {
        System.out.println("showA");
    }
    @Override
    public void showB() {
        System.out.println("showB");
    }
    @Override
    public void show() {
        System.out.println("show");
    }
}

默认方法多实现

接口中,有多个默认方法时,实现类都可继承使用。如果默认方法有重名的,必须重写一次。

定义多个接口:

interface A {
    public default void methodA(){}
    public default void method(){}
}
interface B {
    public default void methodB(){}
    public default void method(){}
}

实现:

public class C implements A,B{
    @Override
    public void method() {
        System.out.println("method");
    }
}

静态方法多实现

接口中,存在同名的静态方法并不会冲突,原因是只能通过各自接口名访问静态方法。

优先级的问题

当一个类,既继承一个父类,又实现若干个接口时,父类中的成员方法与接口中的默认方法重名,子类就近选择执行父类的成员方法。

定义接口:

interface A {
    public default void methodA(){
        System.out.println("AAAAAAAAAAAA");
    }
}

定义父类:

class D {
    public void methodA(){
        System.out.println("DDDDDDDDDDDD");
    }
}

定义子类:

class C extends D implements A {
   // 未重写methodA方法  
}

定义测试类:

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        C c = new C();
        c.methodA();
    }
}
输出结果:
DDDDDDDDDDDD

8.6 接口的多继承

一个接口能继承另一个或者多个接口,这和类之间的继承比较相似。接口的继承使用 extends 关键字,子接口继承父接口的方法。如果父接口中的默认方法有重名的,那么子接口需要重写一次。

定义父接口:

interface A {
    public default void method(){
        System.out.println("AAAAAAAAAAAAAAAAAAA");
    }
}
interface B {
    public default void method(){
        System.out.println("BBBBBBBBBBBBBBBBBBB");
    }
}

定义子接口:

interface D extends A,B{
    @Override
    public default void method() {
        System.out.println("DDDDDDDDDDDDDD");
    }
}

8.7 主要事项

  1. 子接口重写默认方法时,default关键字可以保留。
  2. 子类重写默认方法时,default关键字不可以保留。
  3. 接口中,无法定义成员变量,但是可以定义常量,其值不可以改变,默认使用 public static final修饰。
  4. 接口中,没有构造方法,不能创建对象。
  5. 接口中,没有静态代码块。

9 static关键字

关于 static 关键字的使用,它可以用来修饰的成员变量成员方法,被修饰的成员是属于类的,而不是单单是属
于某个对象的。也就是说,既然属于类,就可以不靠创建对象来调用了。

9.1 类变量

当 static 修饰成员变量时,该变量称为类变量。该类的每个对象都共享同一个类变量的值。任何对象都可以更改该类变量的值,但也可以在不创建该类的对象的情况下对类变量进行操作。

格式:

static 数据类型 变量名;

示例:

创建Student类

public class Student {
    private int id;
    private String name;
    private int age;
    static String room;
    private static int idCounter = 0; //学号计数器,每当new了一个新对象的时候,计数器++

    public Student(){
        this.id = ++idCounter;
    }

    public Student(String name,int age) {
        this.id = ++idCounter;
        this.name = name;
        this.age = age;
    }

    public int getId() {
        return id;
    }

    public void setId(int id) {
        this.id = id;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public int getAge() {
        return age;
    }

    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }
}

调用:

public class StaticDemo {
    public static void main(String[] args) {

        // 首先设置一下教室,这是静态的东西,应该通过类名称进行调用
        Student.room = "101教室";

        Student stu1 = new Student("xiaoming",18);
        System.out.println("id:"+ stu1.getId()+",姓名:"+ stu1.getName()+",年龄:"+stu1.getAge()+",教室:"+Student.room);
        System.out.println("=====================");

        Student stu2 = new Student("xiaohong",19);
        System.out.println("id:"+ stu2.getId()+",姓名:"+ stu2.getName()+",年龄:"+stu2.getAge()+",教室:"+Student.room);
        System.out.println("=====================");

        Student stu3 = new Student("xiaowang",22);
        System.out.println("id:"+ stu3.getId()+",姓名:"+ stu3.getName()+",年龄:"+stu3.getAge()+",教室:"+Student.room);
        System.out.println("=====================");

    }
}

类变量的修改还调用一般直接使用类名

9.2 静态方法

当 static 修饰成员方法时,该方法称为类方法静态方法在声明中有 static ,建议使用类名来调用,而不需要创建类的对象。调用方式非常简单。

使用 static关键字修饰的成员方法,习惯称为静态方法

格式:

修饰符 static 返回值类型 方法名 (参数列表){
// 执行语句     
}

示例: 在Student类中定义静态方法

public static void showNum() {
  System.out.println("num:" +  numberOfStudent);
}

调用格式:

被static修饰的成员可以并且建议通过类名直接访问。虽然也可以通过对象名访问静态成员,原因即多个对象均属于一个类,共享使用同一个静态成员,但是不建议,会出现警告信息。

格式:

// 访问类变量
类名.类变量名;

// 调用静态方法
类名.静态方法名(参数)

示例:

//访问静态变量(类变量)
System.out.println(Student.room);

//访问静态方法
Student.showNum();

静态方法调用的注意事项:

  • 静态方法可以直接访问类变量和静态方法。
  • 静态方法 不能直接访问普通成员变量或成员方法。反之成员方法可以直接访问类变量或静态方法。
  • 静态方法中,不能使用 this关键字。

9.3 静态原理图解

static 修饰的内容:

  • 是随着类的加载而加载的,且只加载一次。
  • 存储于一块固定的内存区域(静态区),所以,可以直接被类名调用。
  • 它优先于对象存在,所以,可以被所有对象共享。

静态的内存图

9.4 静态代码块

静态代码块 :定义在成员位置,使用static修饰的代码块{ }。

  • 位置:类中方法外。
  • 执行:随着类的加载而执行且执行一次,优先于 main方法和构造方法的执行

格式:

public class ClassName{
  static {
    // 执行语句
  }
}

示例:

public class Person {

    static {
        System.out.println("静态代码块执行!");
    }

    public Person() {
        System.out.println("构造方法执行!");
    }

}

调用Person类

/*
静态代码块特点:当第一次用到本类时,静态代码块执行唯一的一次。
静态内容总是优先于非静态,所以静态代码块比构造方法先执行。

静态代码块的典型用途:用来一次性地对静态成员变量进行赋值。
 */
public class Demo04Static {

    public static void main(String[] args) {

        //静态代码块先执行,且只执行一次,构造方法执行了两次
        Person one = new Person();
        Person two = new Person();
    }

}

10 final关键字

学习了继承后,我们知道,子类可以在父类的基础上改写父类内容,比如,方法重写。那么我们能不能随意的继承API中提供的类,改写其内容呢?显然这是不合适的。为了避免这种随意改写的情况,Java提供了final关键字,用于修饰不可改变内容。

final: 不可改变。可以用于修饰类、方法和变量。

  • 类:被修饰的类,不能被继承。
  • 方法:被修饰的方法,不能被重写。
  • 变量:被修饰的变量,不能被重新赋值。

10.1 修饰类

格式如下:

final class 类名 {

}

查询 API发现像 public final class String 、 public final class Math 、 public final class Scanner等,很多我们学习过的类,都是被final修饰的,目的就是供我们使用,而不让我们所以改变其内容。

10.2 修饰方法

格式如下:

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

重写被 final 修饰的方法,编译时就会报错。

10.3 修饰变量

局部变量—基本类型

基本类型的局部变量,被final修饰后,只能赋值一次,不能再更改。代码如下:

public class FinalDemo1 {
    public static void main(String[] args) {
        // 声明变量,使用final修饰
        final int a;
        // 第一次赋值
        a = 10;
        // 第二次赋值
        a = 20; // 报错,不可重新赋值
        // 声明变量,直接赋值,使用final修饰
        final int b = 10;
        // 第二次赋值
        b = 20; // 报错,不可重新赋值
    }
}

局部变量—引用类型

引用类型的局部变量,被final修饰后,只能指向一个对象,地址不能再更改。但是不影响对象内部的成员变量值的修改,代码如下:

public class FinalDemo2 {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建 User 对象
        final   User u = new User();
        // 创建 另一个 User对象
        u = new User(); // 报错,指向了新的对象,地址值改变。
        // 调用setName方法
        u.setName("张三"); // 可以修改
    }
}

成员变量

成员变量涉及到初始化的问题,初始化方式有两种,只能二选一:

  • 显示初始化:
public class User {
    final String USERNAME = "张三";
    private int age;
}
  • 构造方法初始化:
public class User {
    final String USERNAME ;
    private int age;
    public User(String username, int age) {
        this.USERNAME = username;
        this.age = age;
    }
}

被final修饰的常量名称,一般都有书写规范,所有字母都大写。

11 权限修饰符

在Java中提供了四种访问权限,使用不同的访问权限修饰符修饰时,被修饰的内容会有不同的访问权限,

  • public :公共的。
  • protected :受保护的
  • default :默认的
  • private :私有的

不同权限的访问能力:

publicprotecteddefault(空的)private
同一类中YESYESYESYES
同一包中(子类与无关类)YESYESYESNO
不同包的子类YESYESNONO
不同包中的无关类YESNONONO

可见,public具有最大权限。private则是最小权限。

编写代码时,如果没有特殊的考虑,建议这样使用权限:

  • 成员变量使用 private ,隐藏细节。
  • 构造方法使用 public ,方便创建对象。
  • 成员方法使用 public ,方便调用方法。

注意:不加权限修饰符,其访问能力与default修饰符相同

12 内部类

将一个类A定义在另一个类B里面,里面的那个类A就称为内部类,B则称为外部类。

12.1 成员内部类

成员内部类 :定义在类中方法外的类。

定义格式:

class 外部类 {
    class 内部类{
    }
}

在描述事物时,若一个事物内部还包含其他事物,就可以使用内部类这种结构。比如,汽车类 Car 中包含发动机类 Engine ,这时, Engine 就可以使用内部类来描述,定义在成员位置。

代码举例:

class Car { //外部类
    class Engine { //内部类
    }
}

访问特点

  • 内部类可以直接访问外部类的成员,包括私有成员。
  • 外部类要访问内部类的成员,必须要建立内部类的对象。

创建内部类对象格式:

外部类名.内部类名 对象名 = new 外部类型().new 内部类型()

访问演示,代码如下:
定义类:

public class Person {
    private  boolean live = true;
    class Heart {
        public void jump() {
            // 直接访问外部类成员
            if (live) {
                System.out.println("心脏在跳动");
            } else {
                System.out.println("心脏不跳了");
            }
        }
    }
    public boolean isLive() {
        return live;
    }
    public void setLive(boolean live) {
        this.live = live;
    }
}

定义测试类:

public class InnerDemo {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建外部类对象
        Person p  = new Person();
        // 创建内部类对象
        Heart heart = p.new Heart();
        // 调用内部类方法
        heart.jump();
        // 调用外部类方法
        p.setLive(false);
        // 调用内部类方法
        heart.jump();
    }
}

输出结果:
心脏在跳动
心脏不跳了

内部类仍然是一个独立的类,在编译之后会内部类会被编译成独立的 .class文件,但是前面冠以外部类的类名和$符号 。
比如,Person$Heart.class

内部类重名变量访问:

public class Outer {
    int num = 10;
    public  class Inner{
        int num = 20;
        public void methodInner(){
            int num = 30;
            System.out.println(num);
            System.out.println(this.num);
            System.out.println(Outer.this.num);
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        Outer.Inner inner =  new Outer().new Inner();
        inner.methodInner();
    }
}

输出:
30
20
10

12.2 匿名内部类

匿名内部类 :是内部类的简化写法。它的本质是一个 带具体实现的 父类或者父接口的 匿名的 子类对象。开发中,最常用到的内部类就是匿名内部类了。

匿名内部类必须继承一个父类或者实现一个父接口。

格式:

new 父类名或者接口名(){
    // 方法重写
    @Override
    public void method() {
        // 执行语句
    }
};

使用方式

以接口为例,匿名内部类的使用,代码如下:
定义接口:

public abstract class FlyAble{
    public abstract void fly();
}

创建匿名内部类,并调用:

public class InnerDemo {
    public static void main(String[] args) {
        /*
        1.等号右边:是匿名内部类,定义并创建该接口的子类对象
        2.等号左边:是多态赋值,接口类型引用指向子类对象
        */
        FlyAble  f = new FlyAble(){
            public void fly() {
                System.out.println("我飞了~~~");
            }
        };
        //调用 fly方法,执行重写后的方法
        f.fly();
    }
}

通常在方法的形式参数是接口或者抽象类时,也可以将匿名内部类作为参数传递。代码如下:

public class InnerDemo2 {
    public static void main(String[] args) {
        /*
        1.等号右边:定义并创建该接口的子类对象
        2.等号左边:是多态,接口类型引用指向子类对象
       */
        FlyAble  f = new FlyAble(){
            public void fly() {
                System.out.println("我飞了~~~");
            }
        };
        // 将f传递给showFly方法中
        showFly(f);
    }
    public static void showFly(FlyAble f) {
        f.fly();
    }
}

以上两步,也可以简化为一步,代码如下:

public class InnerDemo3 {
    public static void main(String[] args) {           
        /*
       创建匿名内部类,直接传递给showFly(FlyAble f) 
        */
        showFly( new FlyAble(){
            public void fly() {
                System.out.println("我飞了~~~");
            }
        });
    }
    public static void showFly(FlyAble f) {
        f.fly();
    }
}

13 引用类型用法总结

实际的开发中,引用类型的使用非常重要,也是非常普遍的。我们可以在理解基本类型的使用方式基础上,进一步去掌握引用类型的使用方式。基本类型可以作为成员变量、作为方法的参数、作为方法的返回值,那么当然引用类型也是可以的。

13.1 class 作为成员变量

在定义一个类Role(游戏角色)时,代码如下:

class Role {
   int id; // 角色id  
   int blood; // 生命值  
   String name; // 角色名称  
}

使用 int 类型表示 角色id和生命值,使用 String 类型表示姓名。此时, String 本身就是引用类型,由于使用的方式类似常量,所以往往忽略了它是引用类型的存在。如果我们继续丰富这个类的定义,给 Role 增加武器,穿戴装备等属性,我们将如何编写呢?

定义武器类,将增加攻击能力:

class Weapon {
  String name; // 武器名称   
    int hurt; // 伤害值
}

定义穿戴盔甲类,将增加防御能力,也就是提升生命值:

class Armour {
   String name;// 装备名称  
    int protect;// 防御值 
}

定义角色类:

class Role {
    int id;
    int blood;
    String name;
    // 添加武器属性
    Weapon wp;
    // 添加盔甲属性
    Armour ar;
    // 提供get/set方法
    public Weapon getWp() {
        return wp;
    }
    public void setWeapon(Weapon wp) {
        this.wp = wp;
    }
    public Armour getArmour() {
        return ar;
    }
    public void setArmour(Armour ar) {
        this.ar = ar;
    }
    // 攻击方法
    public void attack(){
        System.out.println("使用"+ wp.getName() +", 造成"+wp.getHurt()+"点伤害"); 
    }
    // 穿戴盔甲
    public void wear(){
        // 增加防御,就是增加blood值
        this.blood += ar.getProtect();
        System.out.println("穿上"+ar.getName()+", 生命值增加"+ar.getProtect());
    } 
}

测试类:

public class Test {
   public static void main(String[] args) {  
     // 创建Weapon 对象     
       Weapon wp = new Weapon("屠龙刀" , 999999);        
       // 创建Armour 对象  
       Armour ar = new Armour("麒麟甲",10000);  
       // 创建Role 对象  
       Role r = new Role();        

       // 设置武器属性  
       r.setWeapon(wp);   
       // 设置盔甲属性   
       r.setArmour(ar);  

       // 攻击  
       r.attack();  
        // 穿戴盔甲
       r.wear();  
   }  
}

输出结果:
使用屠龙刀,造成999999点伤害
穿上麒麟甲 ,生命值增加10000

类作为成员变量时,对它进行赋值的操作,实际上,是赋给它该类的一个对象。

13.2 interface 作为成员变量

接口是对方法的封装,对应游戏当中,可以看作是扩展游戏角色的技能。所以,如果想扩展更强大技能,我们在Role 中,可以增加接口作为成员变量,来设置不同的技能。

定义接口:

// 法术攻击
public interface FaShuSkill {
    public abstract void faShuAttack();
}

定义角色类:

public class Role {
    FaShuSkill fs;
    public void setFaShuSkill(FaShuSkill fs) {
        this.fs = fs;
    }
    // 法术攻击
    public void faShuSkillAttack(){
        System.out.print("发动法术攻击:");
        fs.faShuAttack();
        System.out.println("攻击完毕");
    }
}

定义测试类:

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建游戏角色
        Role role = new Role();
        // 设置角色法术技能
        role.setFaShuSkill(new FaShuSkill() {
            @Override
            public void faShuAttack() {
                System.out.println("纵横天下");
            }
        });
        // 发动法术攻击
        role.faShuSkillAttack();
        // 更换技能
        role.setFaShuSkill(new FaShuSkill() {
            @Override
            public void faShuAttack() {
                System.out.println("逆转乾坤");
            }
        });
        // 发动法术攻击
        role.faShuSkillAttack();
    }    
}

输出结果:
发动法术攻击:纵横天下
攻击完毕
发动法术攻击:逆转乾坤
攻击完毕

我们使用一个接口,作为成员变量,以便随时更换技能,这样的设计更为灵活,增强了程序的扩展性。
接口作为成员变量时,对它进行赋值的操作,实际上,是赋给它该接口的一个子类对象。

13.3 interface 作为方法参数和返回值类型

当接口作为方法的参数时,需要传递什么呢?当接口作为方法的返回值类型时,需要返回什么呢?对,其实都是它的子类对象。 ArrayList 类我们并不陌生,查看API我们发现,实际上,它是 java.util.List 接口的实类。所以,当我们看见 List 接口作为参数或者返回值类型时,当然可以将 ArrayList 的对象进行传递或返回。

请观察如下方法:获取某集合中所有的偶数。

定义方法:

public static List<Integer> getEvenNum(List<Integer> list) {
    // 创建保存偶数的集合
    ArrayList<Integer> evenList = new ArrayList<>();
    // 遍历集合list,判断元素为偶数,就添加到evenList中
    for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
        Integer integer = list.get(i);
        if (integer % 2 == 0) {
            evenList.add(integer);
        }
    }
    /*
   返回偶数集合
   因为getEvenNum方法的返回值类型是List,而ArrayList是List的子类, 
   所以evenList可以返回 
   */  
    return evenList;
}

调用方法:

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建ArrayList集合,并添加数字
        ArrayList<Integer> srcList = new ArrayList<>();
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            srcList.add(i);
        }
        /*
       获取偶数集合  
       因为getEvenNum方法的参数是List,而ArrayList是List的子类,  
       所以srcList可以传递  
       */  
        List list = getEvenNum(srcList);
        System.out.println(list);
    }
}

接口作为参数时,传递它的子类对象。

接口作为返回值类型时,返回它的子类对象。

14 递归

14.1 概述

  • 递归:指在当前方法内调用自己的这种现象。

  • 递归的分类:

    • 递归分为两种,直接递归和间接递归。
    • 直接递归称为方法自身调用自己。
    • 间接递归可以A方法调用B方法,B方法调用C方法,C方法调用A方法。
  • 注意事项

    • 递归一定要有条件限定,保证递归能够停止下来,否则会发生栈内存溢出。
    • 在递归中虽然有限定条件,但是递归次数不能太多。否则也会发生栈内存溢出。
    • 构造方法,禁止递归
public class Demo01DiGui {
    public static void main(String[] args) {
        // a();
        b(1);
    }

    /*
     * 3.构造方法,禁止递归
     * 编译报错:构造方法是创建对象使用的,不能让对象一直创建下去
     */
    public Demo01DiGui() {
        //Demo01DiGui();
    }


    /*
     * 2.在递归中虽然有限定条件,但是递归次数不能太多。否则也会发生栈内存溢出。
     * 4993
     *     Exception in thread "main" java.lang.StackOverflowError
     */
    private static void b(int i) {
        System.out.println(i);
        //添加一个递归结束的条件,i==5000的时候结束
        if(i==5000){
            return;//结束方法
        }
        b(++i);
    }

    /*
     * 1.递归一定要有条件限定,保证递归能够停止下来,否则会发生栈内存溢出。 Exception in thread "main"
     * java.lang.StackOverflowError
     */
    private static void a() {
        System.out.println("a方法");
        a();
    }
}

14.2 递归累加求和

计算1 ~ n的和

分析:num的累和 = num + (num-1)的累和,所以可以把累和的操作定义成一个方法,递归调用。

实现代码

public class DiGuiDemo {
    public static void main(String[] args) {
        //计算1~num的和,使用递归完成
        int num = 5;
          // 调用求和的方法
        int sum = getSum(num);
          // 输出结果
        System.out.println(sum);

    }
      /*
        通过递归算法实现.
        参数列表:int 
        返回值类型: int 
      */
    public static int getSum(int num) {
          /* 
             num为1时,方法返回1,
             相当于是方法的出口,num总有是1的情况
          */
        if(num == 1){
            return 1;
        }
          /*
          num不为1时,方法返回 num +(num-1)的累和
          递归调用getSum方法
        */
        return num + getSum(num-1);
    }
}

代码执行图解

递归累和

小贴士:递归一定要有条件限定,保证递归能够停止下来,次数不要太多,否则会发生栈内存溢出。

14.3 递归求阶乘

  • 阶乘:所有小于及等于该数的正整数的积。
n的阶乘:n! = n * (n-1) *...* 3 * 2 * 1 

分析:这与累和类似,只不过换成了乘法运算,学员可以自己练习,需要注意阶乘值符合int类型的范围。

推理得出:n! = n * (n-1)!

代码实现

public class DiGuiDemo {
      //计算n的阶乘,使用递归完成
    public static void main(String[] args) {
        int n = 3;
          // 调用求阶乘的方法
        int value = getValue(n);
          // 输出结果
        System.out.println("阶乘为:"+ value);
    }
    /*
        通过递归算法实现.
        参数列表:int 
        返回值类型: int 
      */
    public static int getValue(int n) {
          // 1的阶乘为1
        if (n == 1) {
            return 1;
        }
          /*
            n不为1时,方法返回 n! = n*(n-1)!
          递归调用getValue方法
          */
        return n * getValue(n - 1);
    }
}

14.4 递归打印多级目录

分析:多级目录的打印,就是当目录的嵌套。遍历之前,无从知道到底有多少级目录,所以我们还是要使用递归实现。

代码实现

public class DiGuiDemo2 {
    public static void main(String[] args) {
          // 创建File对象
        File dir  = new File("D:\\aaa");
          // 调用打印目录方法
        printDir(dir);
    }

    public static void  printDir(File dir) {
          // 获取子文件和目录
        File[] files = dir.listFiles();
          // 循环打印
          /*
            判断:
            当是文件时,打印绝对路径.
            当是目录时,继续调用打印目录的方法,形成递归调用.
          */
        for (File file : files) {
            // 判断
            if (file.isFile()) {
                  // 是文件,输出文件绝对路径
                System.out.println("文件名:"+ file.getAbsolutePath());
            } else {
                  // 是目录,输出目录绝对路径
                System.out.println("目录:"+file.getAbsolutePath());
                  // 继续遍历,调用printDir,形成递归
                printDir(file);
            }
        }
    }
}

14.5 综合案例

文件搜索

搜索D:\aaa 目录中的.java 文件。

分析

  1. 目录搜索,无法判断多少级目录,所以使用递归,遍历所有目录。
  2. 遍历目录时,获取的子文件,通过文件名称,判断是否符合条件。

代码实现

public class DiGuiDemo3 {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建File对象
        File dir  = new File("D:\\aaa");
          // 调用打印目录方法
        printDir(dir);
    }

    public static void printDir(File dir) {
          // 获取子文件和目录
        File[] files = dir.listFiles();

          // 循环打印
        for (File file : files) {
            if (file.isFile()) {
                  // 是文件,判断文件名并输出文件绝对路径
                if (file.getName().endsWith(".java")) {
                    System.out.println("文件名:" + file.getAbsolutePath());
                }
            } else {
                // 是目录,继续遍历,形成递归
                printDir(file);
            }
        }
    }
}

文件过滤器优化

java.io.FileFilter是一个接口,是File的过滤器。 该接口的对象可以传递给File类的listFiles(FileFilter) 作为参数, 接口中只有一个方法。

boolean accept(File pathname) :测试pathname是否应该包含在当前File目录中,符合则返回true。

分析

  1. 接口作为参数,需要传递子类对象,重写其中方法。我们选择匿名内部类方式,比较简单。
  2. accept方法,参数为File,表示当前File下所有的子文件和子目录。保留住则返回true,过滤掉则返回false。保留规则:
    1. 要么是.java文件。
    2. 要么是目录,用于继续遍历。
  3. 通过过滤器的作用,listFiles(FileFilter)返回的数组元素中,子文件对象都是符合条件的,可以直接打印。

代码实现:

public class DiGuiDemo4 {
    public static void main(String[] args) {
        File dir = new File("D:\\aaa");
        printDir2(dir);
    }

    public static void printDir2(File dir) {
          // 匿名内部类方式,创建过滤器子类对象
        File[] files = dir.listFiles(new FileFilter() {
            @Override
            public boolean accept(File pathname) {
                return pathname.getName().endsWith(".java")||pathname.isDirectory();
            }
        });
          // 循环打印
        for (File file : files) {
            if (file.isFile()) {
                System.out.println("文件名:" + file.getAbsolutePath());
            } else {
                printDir2(file);
            }
        }
    }
}      

Lambda优化

分析:FileFilter是只有一个方法的接口,因此可以用lambda表达式简写。

lambda格式:

()->{ }

代码实现:

public static void printDir3(File dir) {
      // lambda的改写
    File[] files = dir.listFiles(f ->{ 
          return f.getName().endsWith(".java") || f.isDirectory(); 
    });

    // 循环打印
    for (File file : files) {
        if (file.isFile()) {
            System.out.println("文件名:" + file.getAbsolutePath());
          } else {
            printDir3(file);
          }
    }
}

本文作者:foochane
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