Java 面向对象 思维导图
中心主题：Java 面向对象编程
核心三大特性
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1 封装
- 定义：将数据（属性）和操作数据的方法（行为）捆绑到一个单元中（即类）,并对外部隐藏对象的内部实现细节。
- 目的：
- 隐藏实现细节：使用者只需知道如何通过公共接口与对象交互,无需关心内部复杂逻辑。
- 提高安全性：防止外部代码随意修改对象内部状态,保证数据的有效性和完整性。
- 降低耦合度：模块之间通过稳定的接口通信,内部实现可以独立修改而不影响其他模块。
- 实现方式：
- 访问修饰符：使用
private将成员变量（属性）设为私有,使其只能在类内部访问。 - 公共方法：提供
public的getter（获取方法）和setter（设置方法）作为与私有成员变量交互的公共接口。getter：用于读取私有属性的值。setter：用于修改私有属性的值，并在方法内部加入数据校验逻辑,确保赋值的有效性。
- 访问修饰符：使用
-
2 继承
- 定义：允许一个类（子类/派生类）继承另一个类（父类/超类）的属性和方法，这是一种“is-a”（是一个）的关系。
- 目的：
- 代码复用：子类可以复用父类的代码,避免重复编写。
- 建立类层次结构：形成清晰的逻辑关系,便于管理和扩展。
- 关键字：
extends - 特点：
- 单继承：Java 中一个类只能有一个直接父类（但可以通过接口实现多重继承的效果）。
- 传递性：C 继承 B，B 继承 A，C 也拥有 A 的所有非私有成员。
- 方法重写：
- 子类可以提供一个与父类方法具有相同方法签名（方法名、参数列表）的实现。
- 目的是为了实现子类特有的行为,覆盖掉父类的默认行为。
- 需要
@Override注解来标记，增强代码可读性,并让编译器检查是否满足重写规则。
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3 多态
- 定义：指同一个接口，使用不同的实例而执行不同操作的能力，核心思想是“同一操作，作用于不同的对象，产生不同的执行结果”，这是一种“has-a”（有一个）或“can-do”（能做）的关系。
- 前提条件：
- 继承：必须有类之间的继承关系。
- 重写：子类必须重写父类的方法。
- 父类引用指向子类对象：
Parent p = new Child();这是多态最典型的写法。
- 优点：
- 灵活性和可扩展性：可以编写通用的代码，来处理不同类型的对象,降低代码的耦合度。
- 可替换性：允许子类对象替换父类对象,而不影响程序的正确性。
- 多态的体现：
- 方法重写：最常见的形式。
- 方法重载：在同一个类中,编译时多态。
关键概念
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1 类
- 定义：创建对象的模板或蓝图，它定义了一组属性（成员变量）和方法（成员方法）。
- 组成：
- 成员变量
- 成员方法
- 构造器
- 示例：
class Dog { ... }
-
2 对象
- 定义：类的实例，是真实世界事物的具体实体,占用内存空间。
- 创建：使用
new关键字调用构造器来创建。 - 示例：
Dog myDog = new Dog();
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3 抽象
- 定义：与封装紧密相关，指忽略与当前目标无关的细节，只关注与当前目标相关的核心特征,抽象是封装的逻辑基础。
- 实现方式：
- 抽象类：使用
abstract关键字修饰的类，可以包含抽象方法（只有声明，没有实现）和具体方法。 - 接口：一种特殊的抽象类型，它只包含方法的声明（Java 8+ 后可以有
default和static方法实现），没有成员变量（除了public static final常量）。
- 抽象类：使用
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4 接口
- 定义：对行为的抽象，定义了一套规范，一个类可以实现一个或多个接口,表示该类具备接口所描述的行为。
- 关键字：
interface - 特点：
- 方法默认为
public abstract。 - 变量默认为
public static final。 - 支持多重实现：
class MyClass implements InterfaceA, InterfaceB { ... }。
- 方法默认为
- 作用：实现解耦,定义能力标准。
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5 抽象类
- 定义：一种不能被实例化的类，通常作为父类,用于被继承。
- 关键字：
abstract - 特点：
- 可以包含抽象方法（无实现）和具体方法（有实现）。
- 可以包含构造器,供子类调用。
- 不能与
final、private、static一起修饰抽象方法（static可以，但很少用）。
- 与接口的区别：
| 特性 | 抽象类 | 接口 |
| :--- | :--- | :--- |
| 继承 | 单继承 | 多实现 |
| 成员变量 | 无特殊限制 | 默认
public static final| | 方法 | 可包含抽象方法和具体方法 | Java 7 前：只有抽象方法；Java 8+：可包含default和static方法 | | 构造器 | 有 | 无 | | 目的 | 代码复用，表达 "is-a" 关系 | 定义规范，表达 "can-do" 关系 |
高级特性
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1 关键字
this- 定义：一个引用变量,指向当前对象。
- 用途：
- 区分成员变量和局部变量：
this.name = name; - 调用本类的构造器：
this()或this(args),必须在构造器第一行。 - 作为方法的参数传递：将当前对象传递给其他方法。
- 区分成员变量和局部变量：
-
2 关键字
super- 定义：一个引用变量,指向当前对象的父类对象。
- 用途：
- 调用父类的成员变量：
super.name; - 调用父类的成员方法：
super.parentMethod(); - 调用父类的构造器：
super(args);,必须在子类构造器的第一行。
- 调用父类的成员变量：
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3 构造器
- 定义：用于创建和初始化对象的方法。
- 特点：
- 方法名与类名相同。
- 没有返回值类型（连
void都没有）。 - 在创建对象时由
new关键字自动调用。
- 重载：一个类可以有多个构造器，只要它们的参数列表不同（参数个数、类型或顺序不同）。
- 构造器链：子类构造器默认会调用父类的无参构造器（
super()），如果父类没有无参构造器，子类必须显式调用super(args)。
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4 静态
- 定义：使用
static关键字修饰的成员（变量、方法、代码块、内部类）属于类本身,而不是类的某个实例。 - 特点：
- 类级别：所有实例共享一份静态成员。
- 无需创建对象即可访问：通过
ClassName.staticMember访问。 - 生命周期：随类的加载而加载，随类的卸载而卸载,生命周期比对象长。
- 用途：
- 静态变量：被所有对象共享的数据,如计数器。
- 静态方法：不依赖于任何对象实例的方法，通常用于工具类（如
Math类）。 - 静态代码块：在类加载时执行，且只执行一次,用于进行静态资源的初始化。
- 定义：使用
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5 内部类
- 定义：定义在另一个类内部的类。
- 类型：
- 成员内部类：非
static,可以无条件访问外部类的所有成员。 - 静态内部类：
static,只能访问外部类的静态成员。 - 局部内部类：定义在方法或作用块内,作用域仅限于该方法或块内。
- 匿名内部类：没有类名的局部内部类，常用于实现接口或继承类的实例化,语法简洁。
- 成员内部类：非
访问修饰符
| 修饰符 | 同一类中 | 同一包中 | 不同包子类 | 不同包非子类 |
|---|---|---|---|---|
public |
✔️ | ✔️ | ✔️ | ✔️ |
protected |
✔️ | ✔️ | ✔️ | ❌ |
default (无修饰符) |
✔️ | ✔️ | ❌ | ❌ |
private |
✔️ | ❌ | ❌ | ❌ |
最佳实践
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1 组合优于继承
- 原因：继承会破坏封装性，子类与父类高度耦合，父类的任何修改都可能影响子类，组合通过持有其他类的引用来实现功能，耦合度更低,更灵活。
- 何时用继承：当两个类之间确实存在 "is-a" 的强关系,并且子类是父类的一种特化时。
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2 面向接口编程
- 思想：依赖于抽象（接口）,而不是具体实现。
- 好处：降低模块间的耦合度，提高系统的可扩展性和可维护性，可以轻松地替换具体实现类,而无需修改调用方代码。
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3 不可变对象
- 定义：对象一旦创建，其状态（属性）就不能被改变。
- 如何创建：
- 将类声明为
final,防止被继承。 - 将所有成员变量设为
private和final。 - 不提供
setter方法。 - 如果成员变量是可变对象，在 getter 方法中返回其防御性拷贝。
- 将类声明为
- 优点：线程安全、简单可靠,是构建复杂系统的基础。
