Core Java 3/15 - 對象與類

對象與類

三個重要概念：

• 封裝

• 繼承

• 多態

類之間的常見關係有：

• 依賴（uses-a）：一個類的方法操縱另外一個類的對象

• 聚合（has-a）：一個類的對象包含另外一個類的對象

• 繼承（is-a）：一個類是另外一個類的拓展（子集）

表達類關係的統一建模語言符號：

在設計類時，應儘量將相互依賴的類減至最少，用軟件工程的術語來講，就是讓類的之間的耦合度最小。

區分對象引用和對象實體

一個對象變量（引用）並無實際包含一個對象，而僅僅存放了這個對象實體的內存地址，換句話說，任何對象變量的值都是對存儲在堆（heap）中的一個對象的引用。能夠將 Java 的對象變量看做 C++ 的對象指針（而不是 C++ 的引用），這個值能夠是 null ，代表目前沒有指向任何對象。

對引用的值進行拷貝，結果以下：

1、自定義類

一個源文件只能有一個公有類，但能夠有任意數目的非公有類，源文件名必須與公有類的名字相同，不然沒法編譯。

關於多個源文件的編譯順序，「能夠認爲 Java 編譯器內置了 make 功能。」

構造器

• 老是伴隨着 new 操做被調用

• 不能對一個已經存在的對象調用構造器

• 若是沒有編寫構造器，默認的無參數構造器會將實例域設置爲默認值

• 一旦編寫了構造器，就再也不提供默認的無參數構造器

• 能夠把構造器的訪問權限設爲 private，這樣就沒法在外部用 new 來建立實例，Math 類就是這麼作的

方法

隱式參數是出如今實例方法名前的類對象，也就是方法調用的目標或接受者，能夠在方法內部用 this 表示，與之對應，列在方法聲明中的參數就屬於顯式參數。

不要編寫返回引用可變對象的訪問器方法，由於對這個引用進行操做會改變原有的實例。若是須要返回一個可變數據域的拷貝，應該使用 clone 方法。

一個類的方法能夠訪問這個類的私有特性，即全部對象的私有數據，而不侷限於調用它的單一對象的私有數據。

重載

方法名以及參數類型（不包括返回類型）構成了方法的簽名（signature）。若是多個方法有相同的名字、不一樣的參數類型或順序，便產生了重載（overload），編譯器經過用各個方法給出的參數類型，與特定方法調用所使用的值類型進行匹配，挑選出相應的方法。 

final

用 final 修飾的實例域必須在構建對象時進行初始化，在後面的操做中不能再對它進行修改，大都應用於基本（primitive）類型域，或不可變（immutable）類的域（該類中的每一個方法都不會改變其對象）。

對可變的類使用 final 修飾符可能會難以理清關係，例如：

public class Employee {
    private final StringBuilder evaluations;
    // ... 
    Employee() {
        evaluations = new StringBuilder(); 
　　   　// evaluations 不可引用其餘 StringBuilder 對象，但能夠對當前對象的狀態進行更改： evaluations.append(str);  
        // ...
    }
}

static

在絕大多數面嚮對象語言中，靜態域被稱爲類域，由這個類的全部對象共享。

靜態方法是一種沒有隱式參數的方法，用類名進行調用（不提倡用其對象的引用），用於如下狀況：

• 一個方法不須要訪問對象狀態，所需參數皆顯式提供

• 一個方法只須要訪問類的靜態域

• 工廠方法（factory method）

• main 方法

2、按值調用

• 按值調用（call by value）：方法接收的是調用者提供的值

• 按引用調用（call by reference）：方法接收的是調用者提供的變量地址

Java 老是按值調用，方法獲得的是參數值的拷貝，不能修改傳遞參數變量的內容。爲了說明這個問題，咱們先作一個小實驗：

public static void swap(Employee x, Employee y) {
    Employee temp = x;
    x = y;
    y = temp;
}

Employee a = new Employee("Alice", ...);
Employee b = new Employee("Bob", ...);
swap(a, b);
// x -> Bob, y -> Alice, a -> Alice, b -> Bob 

下面兩幅圖能很好地分清「不能夠修改變量」和「能夠修改引用指向的對象」之間的不一樣：

 總之，一個方法

• 不能修改一個基礎數據類型的參數

• 能夠改變一個對象參數的狀態

• 不能讓對象參數引用一個新的對象

3、構造對象

初始化

必須明確地初始化方法中的局部變量，但若是沒有初始化類中的域，將會被自動初始化爲默認值（0 / false / null）。

顯式的域初始化方法：

• 定義實例域時直接賦值

• 用 this 關鍵字調用另外一個構造器（節省代碼）

• 初始化塊

class Person {
    private int age;
    private boolean sex;
    private String name;
    private double asset;

    // initialization block
    {
        asset = 0;
    }

    // ...
}

在一個類的聲明中，能夠包含多個代碼塊，這些塊會在構造對象時執行，運行順序先於構造器。

構建一個對象實例時，具體的處理步驟是：

1. 全部數據域初始化爲默認值

2. 按照類聲明中的次序，依次執行全部域初始化語句和初始化塊

3. 若是構造器第一行調用了第二個構造器，執行第二個構造器主體

4. 執行這個構造器主體

靜態初始化

在初始化塊以前使用 static 關鍵字能夠對靜態域進行初始化，適用於沒法準確知道賦值內容的時候：

// static initialization block
static {
    Random generator = new Random();
    nextId = generator.nextInt(10000);
}

類第一次加載時就會進行靜態域的初始化，全部的靜態域初始化語句、靜態初始化塊都將按照定義的順序進行。

析構

Java 有自動的垃圾回收器（GC），不須要人工回收內存，所以 Java 不支持析構器。不過，若是對象使用了內存以外的其餘資源（好比文件），那麼當資源再也不須要時，應該將其回收和再用。能夠在類中添加 finalize 方法，它會在 GC 清除對象以前調用以回收資源。

因爲難以預料 GC 何時會清除對象，因此不要依賴 finalize 方法來回收短缺的資源。想在某個資源使用後馬上關閉，能夠在對象的方法中調用一個相應的 close 方法。

4、package

名字相同的類放置於不一樣的包中，就不會產生衝突。藉助包能夠方便組織本身的代碼，並與別人提供的代碼庫分開管理。標準的 Java 包具備一個層次結構，它們都處於 java 和 javax 包層次中。不過從編譯器的角度來看，嵌套的包之間沒有任何關係，每個包的類集合都是獨立的。

import

一個類可使用所屬包中的全部類，以及導入的其餘包中的公有類。 import 語句能夠導入一個特定的類或者整個包（用 *），不存在一條語句導入多個包的狀況。Java 中的 package  和 import 語句相似於 C++ 中的 namespace 和 using 指令。

前面提到過靜態導入，結合 static 關鍵字並在類名後再接上星號，就可使用指定類的靜態方法和靜態域，沒必要再加類名前綴。例如：

import static java.lang.System.*;
// ...
    out.println("good good study");
    exit(0);
// ...

做用域

若是一個類、方法或變量沒有指定爲 private 或 public，則這個部分能夠被同一個包中的全部方法訪問（默認訪問權限）。對類來講，這種設計有必定的方便性，但對變量來講並不合適，有時會忘記加上修飾符，從而破壞封裝性。所以，最好記得在聲明變量時對訪問權限做出顯式標記。

5、類設計技巧

• 保證數據私有

• 對數據初始化

• 儘可能用類替代多個基本類型的使用

• get 方法和 set 方法並不是必需

• 將職責過多的類進行分解

• 名字要體現職責

• 優先使用不可變的類

• 迪米特法則（LoD，一個對象應當對其餘對象有儘量少的瞭解，「talk only to your immediate friends」）