2019-03-06

Java Basic One

对象的三大特征

对象的三种基本特征:继承、封装、多态。

Java 语言为纯粹的面向对象的程序编程语言，主要表现为 Java 完全支持对象的三大基本特征。

封装：将对象的实现细节隐藏起来，然后通过一些公用方法暴露该对象的功能。

继承：子类继承父类，子类作为一种特殊的父类，将直接获得父类的属性和方法。

多态：子类对象可以直接赋给父类变量，但在运行时依然表现出子类的行为特征，这意味着同一个类型的引用对象在执行同一个方法时，可能表现出多种行为特征。

// B 继承 A
A a;
a = new A();
a.testMethod();// 执行 A 中方法
a = new B();
a.testMethod();// 执行 B 中方法

//在此例中，同一个类型引用执行同一个方法，可能表现多种行为特征：类型为 A ，该类的对象 a 执行 testMethod() 方法会根据其引用对象的具体类型表现出不同的行为特征 -- A#testMethod()或B#testMethod()。

Java 是静态的强类型的语言

Java 是静态的，一旦一个类被定义，如果对这个类有所更改，只要不重新编译这个类，那么这个类以及这个类拥有的成员变量就不会发生改变。

Java 的强类型主要表现在两方面：

所有的变量必须先声明后使用；
指定类型的变量只能赋相同类型的值；

基于上面，Java 在编译期就会确定成员变量的类型。

变量

编程的本质就是对内存中的数据访问和修改，程序所用到的数据都会保存在内存中，程序员需要通过一种机制来访问和修改内存中的数据，这种机制就是变量，每个变量代表某一小块内存。变量是有名字的，程序对变量赋值，就是把数据装入该变量所代表的内存区的过程；程序 读取变量，就是从变量代表的内存区取值的过程。可以简单的理解：变量相当于一个有名称的容器，该容器用于装各种不同类型的数据。

对象和引用

对象与引用

1	Person p = new Person("Mike",20)

由上文中变量是需要是需要内存存储数据的，此语句中 new Person("Mike",20) 只是在堆内存中开辟出一块内存去存储这个对象，而 Person p 则需要在栈内存中开辟一块内存来存储变量以及相关内容，至于在此区域存储的到底是什么,需要在赋值后才会具体化。在此例中，赋值语句后，变量 p 对应的栈内存存储的为新建对象 – new Person 的内存地址。

this 引用

首先 this 代表一定是个对象，其次 this 出现在不同位置含义有所不同：

在构造器中代表正在初始化的对象
在方法中代码调用该方法的对象

因此 static 方法中不能出现 this，因为 static 的方法属于类，是通过类去调用，此时 this 代表了类，违背了 this 代表的为一个对象的前提。

同时 static 方法不可调用非 static 变量和方法也是基于这个原因，因为类中的变量和方法存在隐式的 this 引用，即为 this 作为调用者必须是一个对象。

方法重载

方法名相同，而参数列表不同的现象称为方法重载。

为什么返回值不作为方法重载的区分标准？

Java 调用方法时可以忽略返回值，如果将返回值作为重载的标准，那么存在以下情况：

int method();
void method()

void test(){
    method();
}

此时 Java 系统将不能分辨出 test 方法中调用的 method() 是具体哪一个方法。

变量及其运行机制

成员变量：

类变量：从类的准备阶段开始存在，到系统完全销毁这个类。
实例变量：从实例的创建始存在，到系统完全销毁这个实例。

局部变量：

形参
方法内局部变量
代码块中局部变量

局部变量只要离开了相应的代码块(方法、代码块)，局部变量就会被销毁。

成员变量的初始化和内存中的运行机制

JVM 加载类经历以下几个阶段：

类加载
类验证
类准备
类解析
类初始化

当系统加载类或创建类实例时，系统会自动为成员变量分配内存，并赋初值。
Person 类如下：

class Person{
    private static int phone;
    private String name;
}

// Person 类使用
Person a = new Person();
a.phone = 110;
a.name = "mike";

当执行 Person a = new Person(); 时，如果程序中第一次使用 Person 类， JVM 将会加载 Person 类，并初始化这个类。在类的准备阶段，JVM 将会该类的类变量分配内存空间并初始化。当 Person 类初始化完成后，系统中的内存情况如下图：

类初始化

当类完成初始化后，JVM 将在堆内存中为 Person 类分配一块内存(JVM 会为Person类创建一个对象)，这块内存区包含了类变量 phone 的内存，并初始化它的初值。

接着，系统创建一个 Person 对象，并把这个对象赋值给 p 变量， Person 对象中包含了实例变量–name，实例变量在创建实例时分配内存空间并赋初值。JVM 创建了第一个 Person 对象后，内存分配情况如下：

实例变量初始化

当再次创建 Person 对象时，不需要再对 Person 类初始化。

对类变量和实例变量赋值时,内存分配情况如下：

其中，类变量为所有实例共有，每个实例都有权对其进行更改。

局部变量的初始化和内存中的运行机制

系统不会为局部变量进行初始化，所以局部变量必须手动初始化。

与成员变量不同，局部变量的分配内存为所在的方法栈区，如果局部变量时基本数据类型，会直接存在方法栈中;如果为引用变量，则存放引用地址，通过该引用地址指向实际引用的对象。

1
2
3

void test(int a,Person p){
    ....
}

test 方法栈中内存分配情况如下：

局部变量

访问权限

private:类私有
default:同包可访问
protected:同包及子类可访问
public:所有类可访问

构造器与成员变量初始化

我们知道在创建一个对象时，系统会为这个对象的实例变量进行默认初始化，根据数据类型的不同初始值为：0、falase、null。如果想要改变默认初始化，想让系统创建对象时就位对象的实例变量显示指定初始值，可以通过构造器来实现。

封装

继承

继承关系中，子类和父类拥有相同的实例变量时的内存模型：

class Parent {
    public String tag = "parent";
    ...
}

class Son extends Parent{
    private String tag = "son";
}


Son son = new Son();
// sout(son.tag); 编译错误，不可访问私有变量
sout(((Parent)son).tag); // 打印日志为： parent

子类的实例变量隐藏父类实例变量

多态

Java 引用变量有两个类型：编译时类型 和 运行时类型。编译时类型是由声明该变量时使用的类型决定，运行时类型是由实际赋给该变量的对象决定。

当编译时类型和运行时类型不一致，就可能发生所谓的多态。

引用变量在编译时只能调用编译时类型所拥有的方法，运行时在可以执行其运行时类型所具有的方法。因此，在编写 Java 代码是，引用变量只能调用声明该变量时所用的类(编译时类型)中的方法，例如 Object person = new Person(); ,person 只能调用 Object 类中的方法,不能调用 Person 中的方法。

如果想要编译时类型调用运行时类型的方法，可以对引用变量进行强转型。

继承与组合

继承是实现类复用的重要手段，但是继承带来了一个坏处：破坏了封装性，即子类可以任意的访问父类的实例变量、重新父类的方法。

为了保证父类良好的封装性不被子类任意更改，设计父类应遵循如下规则：

尽量隐藏父类的内部数据，使用 private 修饰;
不要让子类任意访问和修改方法。辅助方法使用 private 修饰；父类中可以被外界访问但是不可以被子类重新的方法使用 public final 修饰；希望被子类重写的方法使用 protected 修饰。
尽量不要在父构造器中调用被子类重写的方法。

针对第 3 条，特殊说明一下。

class A{
    public A(){
        test();
    }
    
    public void test(){
        sout("A");
    }
}

class B extends A{
    private String des;
    public void test(){
        sout("B" + des.length());
    }
}

//调用
B b = new B();

系统在创建 B 实例时，会首先执行父类的构造器，在父构造器中调用了被父类重写的方法，此时执行的方法为子类的重写后的方法。此时 B 的实例变量 des 还没有初始化为 null，调用会发生空指针异常。

产生此现象的原因我猜大致是因为这样：

这个问题又牵涉到 this 引用的问题，在这个问题中我们很明确的表明当 this 出现在构造器中表示正在实例化的对象, A 构造器中 test() 方法的调用中隐藏了默认的 this 引用，所以此时 this 代表被实例化的 B 的对象，所以 A 中 test() 执行 B 中的 test() 方法。

玛斯特・布兰迪

Enjoy the life, enjoy the code.