菜鸟学习笔记：Java面向对象篇上

Java面向对象的思想
Java程序执行过程内存分析
Java垃圾回收机制
构造方法
方法重载（overload）
static关键字
this关键字

Java面向对象的思想

在之前的教程中往往都会反复强调什么c语言是面向过程的语言啦，Java是面向对象的语言啦，什么面向对象和面向过程有很大区别了。。。。。。感觉总是把人给绕的一头雾水，其实从程序执行流程（这里是程序执行，不包括类加载之类的JVM内部操作）的角度来说Java和C没啥区别，同样是从main函数开始从上往下一行一行依次执行，区别在于Java可以将一部分属性和方法绑定在一起，从而组成一个对象，在主程序中直接对对象进行操作，（专业概念是以类方式组织代码，以对象方式封装数据）这种思想使得我们可以把一个种类的事务进行统一管理，让编程更加符合现实生活。

类是对具体事物的抽象，具有一定相同属性和行为的事务都可以归为一类，在同一类当中又可以根据其事务的不同点进一步划分出子类。下面举例来说明：

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.edge-pattern-dashed{stroke-dasharray:3}#mermaid-svg-YLPdNuqogFSoFNUi .edge-pattern-dotted{stroke-dasharray:2}#mermaid-svg-YLPdNuqogFSoFNUi .marker{fill:#333}#mermaid-svg-YLPdNuqogFSoFNUi .marker.cross{stroke:#333}:root { --mermaid-font-family: "trebuchet ms", verdana, arial;}#mermaid-svg-YLPdNuqogFSoFNUi {color: rgba(0, 0, 0, 0.75);font: ;}生物类寿命生活环境...grow()reproduction()动物类代谢方式...move()植物类微生物类鱼类鸟类哺乳类

生物类是对所有有生命事物的抽象，而生物又可以分为植物、动物和微生物，它们有生物所有的属性和行为，但又有着自己独有的特征，所以它们是生物类的子类。同样的鱼类鸟类也是动物类的子类。
对象则是某个类的具体实例，像小明这个人就属于哺乳类的一个实例，同时也是动物类、生物类的一个实例，人有自己的生活环境、有自己的寿命，也可以成长、繁殖等等生物类所定义的属性都具有，同样动物类所有的属性和行为也都具备，这也是之后要说的多态。
Java类和对象的概念大致就是如此，对象是Java的核心。下面用一个学生的例子展示Java之中的类定义方法：

class Student {   //注意类的命名习惯String name;   //属性int id;public void study(){   //方法System.out.println(name + "在学习"); //在使用String类型时"+"代表字符串拼接，与int类型不同。}
}

我们在在main函数中使用这个类

public static void main(String[] args) {Student oStu1 = new Student();  //Student属于引用类型，驼峰命名法中一般用o代表对象Student oStu2 = new Student();oStu1.name = "小明";  //设置属性oStu1.id = 123;oStu2.name = "老王";oStu2.id = 456;oStu1.study(); //调用方法会打印小明在学习。
}

这里说明一下属性是类中定义的每个成员应有的值，对每个对象都是不同的，而方法则是每个这一类所以实例都可以进行的操作。
在对象初始化时如果不对属性进行赋值则会保持其默认值。
Java运用引用类型的变量来表示一个对象，通常对象存储在内存中，引用类型通过存储对象的地址来找到对象。

Java程序执行过程内存分析

这一块本打算将类的加载过程也融入进来一块讲解，但写着写着发现不太适合Java新手阅读，所以单独抽出来作为一篇文章，大家想了解可以看这里。
首先介绍几个概念：
栈
当前执行线程的独占空间，以栈的数据结构出现。线程私有，它保存一个线程方法的调用状态（方法中的变量也在其中），压入栈的单位为栈帧。程序执行时main方法的栈帧先入栈，如果main方法中调用了A方法，那么在执行到A方法时它的栈帧入栈，等A方法执行完成后栈帧出栈，继续执行main方法。
堆
是一块不连续的内存空间，JVM运行过程中最大的一块内容，被所有线程共享，主要用来存放new出来的对象以及数组。
方法区
是堆的一部分，用来存放字面量（文本字符串、八种基本类型的值、被声明为final的常量等）以及符号引用（类和方法的全限定名、字段的名称和描述符、方法的名称和描述符），它是所有的线程共享的一块区域，当方法区不能满足内存分配需求时会报出OutOfMemoryError。
对于类加载过程的说明我们继续以上面学生类为例。方便大家理解简化一下main函数

public static void main(String[] args) {Student oStu1 = new Student();  //Student属于引用类型，驼峰命名法中一般用o代表对象oStu1.name = "小明";  //设置属性oStu1.id = 123;oStu1.study(); //调用方法会打印小明在学习。
}

首先声明，程序执行时针对的是.class字节码文件，字节码文件我们看不懂，但执行的情况也是按照Java程序中一行一行来的，所以以Java程序来讲解，程序执行过程中首先main函数入栈，从第一行开始执行，当运行到Student oStu1 = new Student();时，程序会调用类加载器加载类。这时在方法区就会有类的信息(注意ststic静态代码块会在这个时候执行）。

类加载完后再堆栈中变量oStu1（oStu1就是引用变量）会被存储。

这样Student oStu1这半句已经执行完，到后半句new Student（）时，在堆的非方法区部分会生成Student类的实例，实例中的属性会被赋予属性类型的默认值，方法会指向方法区Student类存储的方法，最后引用变量oStu1会指向这一实例，整个内存结构如图所示：

讲到这里大家应该了解引用变量了，其实就是在这个变量中存储的是对象的地址（实际在那个空间存储的是如十六进制的08A4这样的数，它代表对象在内存中的存储地址，程序根据地址可以找到变量并取值，这个过程图中用箭头表示），我们访问时可以通过地址直接取到对象。
然后程序继续执行，到oStu1.name = "小明"执行时，首先会根据oStu1的地址找到Student对象，然后改变对象中属性的值，oStu1.id = 123也是一个道理。
oStu1.study()首先会根据oStu1的地址找到Student对象，再根据对象的study指针找到方法区中的方法代码，将方法代码压入堆栈执行方法，执行到打印函数时System.out.println()函数入栈，栈结构如下：

输出结束后执行完成后System.out.println()方法出栈，继续执行study()函数，发现函数执行完成，study()函数出栈，继续执行main函数中的代码，然后main函数也执行完成，这时main函数出栈，整个程序结束。

Java垃圾回收机制

上面讲到再用new关键字创建对象时，堆中会分配一块内存给对象，但如果一真建立下去内存肯定会占满，所以及时清理不用的对象释放资源非常必要，在C语言中需要我们在完成操作后手动的释放资源（比如释放链表），在Java中的垃圾回收机制可以帮我们解决这个问题，在当没有引用变量指向一个对象时，这个对象将被Java的垃圾回收器自动清除，比如在上例中我们在添加一句：

public static void main(String[] args) {Student oStu1 = new Student();  //Student属于引用类型，驼峰命名法中一般用o代表对象oStu1.name = "小明";  //设置属性oStu1.id = 123;oStu1.study(); //调用方法会打印小明在学习。oStu1 = null; //这时堆中的Student对象就会被垃圾回收器清理掉
}

在Java中程序员无权调用垃圾回收器，虽然可以通过System.gc()方法通知GC运行或者finalize释放资源，但一般情况都靠程序自己来处理。

构造方法

构造方法又称构造器，用于构造类的实例（也就是对象），它是一种特殊的方法，方法名称与类名相同，会在执行new语句时调用。
下面举例来说明，同样是学生类，我们加上构造方法：

class Student {   //注意类的命名习惯String name;   //属性int id;public Student(String name, int id){ //构造方法this.name = name;this.id = id;}public void study(){   //方法System.out.println(name + "在学习"); //在使用String类型时"+"代表字符串拼接，与int类型不同。}
}

这时实例化对象就可以这样来：

public static void main(String[] args) {Student oStu1 = new Student("小明"，123);  oStu1.study(); //调用方法会打印小明在学习。
}

大家应该明白构造方法是干嘛得了吧，但为什么之前的例子中没有这个构造方法不会报错那，因为如果在类中没有写构造方法那相当于：

//这个类的定义和最初例子中的类一致
class Student {   //注意类的命名习惯String name;   //属性int id;public Student(){ } //最初的例子默认自动添加public void study(){ //方法System.out.println(name + "在学习");}
}

构造方法的作用是帮助我们在对象初始化时进行一定的操作，比如对属性赋初值（static静态代码块是在类初始化时执行，先于构造方法，这个在面试中常考）。

方法重载（overload）

方法重载这个概念非常简单，但初学者比较容易和以后要讲的方法重写给搞混了，这就需要大家随用随看，多过几遍自然记住了。
方法重载就是指在一个类中可以有多个同名方法，在调用时根据参数数量不同选择不同的方法进行调用，构造方法同样可以重载，话不多说直接上例子，现在上面学生例子中需要添加学习的具体科目，所以可以在添加一个study方法，同时还需要在定义学生对象时就设置好姓名和id，所以代码可以修改成如下形式：

class Student {   //注意类的命名习惯String name;   //属性int id;public Student(){ }  //构造方法public Student(String name, int id){ //构造方法重载this.name = name;this.id = id;}public void study(){  //方法System.out.println(name + "在学习"); }public void study(String str){    //方法重载System.out.println(name + "在学习" + str); }
}

然后就可以这样调用：

public static void main(String[] args) {Student oStu1 = new Student("小明"，123);  oStu1.study(); //调用方法会打印小明在学习。oStu1.study("语文"); //调用方法会打印小明在学习语文。Student oStu2 = new Student();  //另一种构造方式oStu2.name = "老王";oStu2.id = 456;oStu2.study("数学"); //调用方法会打印老王在学习数学。
}

注意参数不同表示参数类型、个数或顺序不同，如果只是形参的名称不同则不构成方法重载。

public Student(String name, int id){ }
public Student( int id, String name){ }
//这是两个不同方法形成方法重载public Student(String name, int id){ }
public Student( String name1,int id1){ }
//不构成重载会报错public void study(String str){}
public int study(String str){}
//也不构成重载会报错

static关键字

上面例子中的变量和方法调用必须要把类进行实例化，而由一类变量或方法直接通过类名就可以调用，这就是用static关键字修饰的类名和方法。实际项目中static变量主要运用于定义方法工具栏，我们将一些共性变量和方法用static类型存储在一个类中，以便我们在程序中随时调用。
static方法修饰的变量和方法由一个特点，在类被载入时就完成了初始化，一个类型只有一份，并且它被所有类的实例所共享。在调用时用“类名.属性”来调用。还是上面的例子

class Student {   //注意类的命名习惯static String cType = "学生类"；public static void getType(){System.out.println("这是" + cType); }String name;   //属性 int id;public void study(){ //方法System.out.println(name + "在学习，"+ "我是" + cType); }
}

在调用时

public static void main(String[] args) {System.out.println(Student.cType); //打印学生类System.out.println(Student.getType()); //打印这是学生类Student oStu1 = new Student("小明"，123);  oStu1.study(); //调用方法会打印小明在学习，我是学生类。表明对象可以使用static变量。}

static变量存放在方法区中，在之前讲解类加载过程时已经说明，形式如下：

注意由于静态属性和方法在类加载完成后就完成了初始化，所以静态方法不能调用非静态属性和方法。
对static关键字还有一个点就是静态代码块static{}，这里的代码会在类初始化完成后进行，它可以使用静态变量。
对于静态变量方法与普通变量方法的区别是面试的常考问题，根据上面的原理基本可以分析出来，我在这里找了一篇比较好的总结大家可以看看。
链接

this关键字

相信学过JavaScript的同学对this关键字不太陌生，也相当头疼（本人也是这么过来的，以后有机会我也会发一遍JavaScript教程，希望大家也能支持），Java中this作用与其类似但没有那么恶心。
this被称为隐式参数，当我们调用方法时即使没有定义参数，程序也会默认传入一个名为this的参数，在普通方法中使用它会指向正在调用该方法的对象。而在构造方法中调用它会指向正要初始化的对象。

class Student {   //注意类的命名习惯public Student(){System.out.println(“构造方法被调用”); }public Student(String name, int id){ this.name = name;//这里是this的主要用途，因为此时该函数中的name代表外边传入的name，我们只能通过this获取类中的name属性。this.id = id;}String name;   //属性 int id;public void study(){   //方法this(); //this的特殊用法，用this调用构造方法，了解即可System.out.println(this.name + "在学习，"); }
}

public static void main(String[] args) {Student oStu1 = new Student("小明"，123);  //这里调用this指向正要初始化的对象。也就是oStu1指向的对象Student oStu2 = new Student();  //另一种构造方式oStu2.name = "老王";oStu2.id = 456;oStu2.study(); //调用方法会构造方法被调用换行后在打印打印老王在学习，this正在调用该方法的对象也就是也就是oStu2指向的对象。
}

this关键字不能用于static修饰的静态方法，因为静态方法随类而创建，此时还没有对象，根据前面的知识很好理解这一点。

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