Java內(nèi)功心法，深入解析面向?qū)ο?/h1>

發(fā)布時(shí)間：2020-07-16 10:15:45 來源：網(wǎng)絡(luò) 閱讀：439 作者：Java筆記丶 欄目：編程語言

什么是對(duì)象

對(duì)象是系統(tǒng)中用來描述客觀事物的一個(gè)實(shí)體，它是構(gòu)成系統(tǒng)的一個(gè)基本單位。一個(gè)對(duì)象由一組屬性和對(duì)這組屬性進(jìn)行操作的一組服務(wù)組成。

類的實(shí)例化可生成對(duì)象，一個(gè)對(duì)象的生命周期包括三個(gè)階段：生成、使用、消除。

當(dāng)不存在對(duì)一個(gè)對(duì)象的引用時(shí)，該對(duì)象成為一個(gè)無用對(duì)象。Java的垃圾收集器自動(dòng)掃描對(duì)象的動(dòng)態(tài)內(nèi)存區(qū)，把沒有引用的對(duì)象作為垃圾收集起來并釋放。當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)存用盡或調(diào)用System.gc()要求垃圾回收時(shí)，垃圾回收程與系統(tǒng)同步運(yùn)行。

面向?qū)ο蟮奶卣?/h3>

封裝，繼承和多態(tài)。

• 封裝：面向?qū)ο笞罨A(chǔ)的一個(gè)特性，封裝性，是指隱藏對(duì)象的屬性和現(xiàn)實(shí)細(xì)節(jié)，僅對(duì)外提供公共訪問方式。

封裝的原則：將不需要對(duì)外提供的內(nèi)容都隱藏（設(shè)置訪問修飾符為“private”）起來。把屬性都隱藏，僅提供公共方法對(duì)其訪問，可以在訪問方式中加入邏輯判斷等語句。

• 繼承：繼承是從已有類得到繼承信息創(chuàng)建新類的過程。提供繼承信息的類被稱為父類（超類、基類）；得到繼承信息的類被稱為子類（派生類）。

• 多態(tài)：多態(tài)性是指允許不同子類型的對(duì)象對(duì)同一消息作出不同的響應(yīng)。簡單的說就是用同樣的對(duì)象引用調(diào)用同樣的方法但是做了不同的事情。

多態(tài)性分為編譯時(shí)的多態(tài)性和運(yùn)行時(shí)的多態(tài)性。
運(yùn)行時(shí)的多態(tài)是面向?qū)ο笞罹璧臇|西，要實(shí)現(xiàn)多態(tài)需要做兩件事：
1). 方法重寫（子類繼承父類并重寫父類中已有的或抽象的方法）
2). 對(duì)象造型（用父類型引用引用子類型對(duì)象，這樣同樣的引用調(diào)用同樣的方法就會(huì)根據(jù)子類對(duì)象的不同而表現(xiàn)出不同的行為）。

什么是類

類是具有相同屬性和方法的一組對(duì)象的集合，它為屬于該類的所有對(duì)象提供了統(tǒng)一的抽象描述，其內(nèi)部包括屬性和方法兩個(gè)主要部分。在面向?qū)ο蟮木幊陶Z言中，類是一個(gè)獨(dú)立的程序單位，它應(yīng)該有一個(gè)類名并包括屬性和方法兩個(gè)主要部分。

Java中的類實(shí)現(xiàn)包括兩個(gè)部分：類聲明和類體。

多態(tài)的好處

多態(tài)的定義：指允許不同類的對(duì)象對(duì)同一消息做出響應(yīng)。即同一消息可以根據(jù)發(fā)送對(duì)象的不同而采用多種不同的行為方式。

主要有以下優(yōu)點(diǎn):

• 可替換性:多態(tài)對(duì)已存在代碼具有可替換性.

• 可擴(kuò)充性:增加新的子類不影響已經(jīng)存在的類結(jié)構(gòu).

• 接口性:多態(tài)是超類通過方法簽名,向子類提供一個(gè)公共接口,由子類來完善或者重寫它來實(shí)現(xiàn)的.

• 靈活性:它在應(yīng)用中體現(xiàn)了靈活多樣的操作，提高了使用效率

• 簡化性:多態(tài)簡化對(duì)應(yīng)用軟件的代碼編寫和修改過程，尤其在處理大量對(duì)象的運(yùn)算和操作時(shí)，這個(gè)特點(diǎn)尤為突出和重要

代碼中如何實(shí)現(xiàn)多態(tài)

實(shí)現(xiàn)多態(tài)主要有以下三種方式:

• 接口實(shí)現(xiàn)

• 繼承父類重寫方法

• 同一類中進(jìn)行方法重載

虛擬機(jī)是如何實(shí)現(xiàn)多態(tài)的

動(dòng)態(tài)綁定技術(shù)(dynamic binding),執(zhí)行期間判斷所引用對(duì)象的實(shí)際類型,根據(jù)實(shí)際類型調(diào)用對(duì)應(yīng)的方法.

重載（Overload）和重寫（Override）的區(qū)別。重載的方法能否根據(jù)返回類型進(jìn)行區(qū)分？

方法的重載和重寫都是實(shí)現(xiàn)多態(tài)的方式，區(qū)別在于前者實(shí)現(xiàn)的是編譯時(shí)的多態(tài)性，而后者實(shí)現(xiàn)的是運(yùn)行時(shí)的多態(tài)性。

• 重載發(fā)生在一個(gè)類中，同名的方法如果有不同的參數(shù)列表（參數(shù)類型不同、參數(shù)個(gè)數(shù)不同或者二者都不同）則視為重載；

• 重寫發(fā)生在子類與父類之間，重寫要求子類被重寫方法與父類被重寫方法有相同的返回類型，比父類被重寫方法更好訪問，不能比父類被重寫方法聲明更多的異常（里氏代換原則）。重載對(duì)返回類型沒有特殊的要求。

構(gòu)造器不能被繼承，因此不能被重寫，但可以被重載。

父類的靜態(tài)方法不能被子類重寫。重寫只適用于實(shí)例方法，不能用于靜態(tài)方法，而子類當(dāng)中含有和父類相同簽名的靜態(tài)方法，我們一般稱之為隱藏，調(diào)用的方法為定義的類所有的靜態(tài)方法。

構(gòu)造器（constructor）是否可被重寫（override）？

構(gòu)造器不能被繼承，因此不能被重寫，但可以被重載。

接口的意義

接口的意義用四個(gè)詞就可以概括：規(guī)范，擴(kuò)展，回調(diào)和安全。

抽象類的意義

抽象類的意義可以用三句話來概括:

• 為其他子類提供一個(gè)公共的類型

• 封裝子類中重復(fù)定義的內(nèi)容

• 定義抽象方法,子類雖然有不同的實(shí)現(xiàn),但是定義是一致的

抽象類和接口有什么區(qū)別

抽象類和接口都不能夠?qū)嵗?，但可以定義抽象類和接口類型的引用。一個(gè)類如果繼承了某個(gè)抽象類或者實(shí)現(xiàn)了某個(gè)接口都需要對(duì)其中的抽象方法全部進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，否則該類仍然需要被聲明為抽象類。接口比抽象類更加抽象，因?yàn)槌橄箢愔锌梢远x構(gòu)造器，可以有抽象方法和具體方法，而接口中不能定義構(gòu)造器而且其中的方法全部都是抽象方法。抽象類中的成員可以是private、默認(rèn)、protected、public的，而接口中的成員全都是public的。抽象類中可以定義成員變量，而接口中定義的成員變量實(shí)際上都是常量。有抽象方法的類必須被聲明為抽象類，而抽象類未必要有抽象方法。

訪問修飾符public,private,protected,以及不寫（默認(rèn)）時(shí)的區(qū)別

修飾符當(dāng)前類同包子類其他包public√√√√protected√√√×default√√××private√×××

類的成員不寫訪問修飾時(shí)默認(rèn)為default。默認(rèn)對(duì)于同一個(gè)包中的其他類相當(dāng)于公開（public），對(duì)于不是同一個(gè)包中的其他類相當(dāng)于私有（private）。受保護(hù)（protected）對(duì)子類相當(dāng)于公開，對(duì)不是同一包中的沒有父子關(guān)系的類相當(dāng)于私有。Java中，外部類的修飾符只能是public或默認(rèn)，類的成員（包括內(nèi)部類）的修飾符可以是以上四種。

簡述一下面向?qū)ο蟮摹绷瓌t一法則”。

• 單一職責(zé)原則：一個(gè)類只做它該做的事情。

單一職責(zé)原則想表達(dá)的就是”高內(nèi)聚”，寫代碼最終極的原則只有六個(gè)字”高內(nèi)聚、低耦合”。所謂的高內(nèi)聚就是一個(gè)代碼模塊只完成一項(xiàng)功能，在面向?qū)ο笾?，如果只讓一個(gè)類完成它該做的事，而不涉及與它無關(guān)的領(lǐng)域就是踐行了高內(nèi)聚的原則，這個(gè)類就只有單一職責(zé)。我們都知道一句話叫”因?yàn)閷Ｗⅲ詫I(yè)”，一個(gè)對(duì)象如果承擔(dān)太多的職責(zé)，那么注定它什么都做不好。一個(gè)好的軟件系統(tǒng)，它里面的每個(gè)功能模塊也應(yīng)該是可以輕易的拿到其他系統(tǒng)中使用的，這樣才能實(shí)現(xiàn)軟件復(fù)用的目標(biāo)。

• 開閉原則：軟件實(shí)體應(yīng)當(dāng)對(duì)擴(kuò)展開放，對(duì)修改關(guān)閉。

在理想的狀態(tài)下，當(dāng)我們需要為一個(gè)軟件系統(tǒng)增加新功能時(shí)，只需要從原來的系統(tǒng)派生出一些新類就可以，不需要修改原來的任何一行代碼。要做到開閉有兩個(gè)要點(diǎn)：

1）抽象是關(guān)鍵，一個(gè)系統(tǒng)中如果沒有抽象類或接口系統(tǒng)就沒有擴(kuò)展點(diǎn)；

2）封裝可變性，將系統(tǒng)中的各種可變因素封裝到一個(gè)繼承結(jié)構(gòu)中，如果多個(gè)可變因素混雜在一起，系統(tǒng)將變得復(fù)雜而換亂，如果不清楚如何封裝可變性，可以參考《設(shè)計(jì)模式精解》一書中對(duì)橋梁模式的講解的章節(jié)。

• 依賴倒轉(zhuǎn)原則：面向接口編程。

該原則說得直白和具體一些就是聲明方法的參數(shù)類型、方法的返回類型、變量的引用類型時(shí)，盡可能使用抽象類型而不用具體類型，因?yàn)槌橄箢愋涂梢员凰娜魏我粋€(gè)子類型所替代，請(qǐng)參考下面的里氏替換原則。

• 里氏替換原則：任何時(shí)候都可以用子類型替換掉父類型。

關(guān)于里氏替換原則的描述，Barbara Liskov女士的描述比這個(gè)要復(fù)雜得多，但簡單的說就是能用父類型的地方就一定能使用子類型。里氏替換原則可以檢查繼承關(guān)系是否合理，如果一個(gè)繼承關(guān)系違背了里氏替換原則，那么這個(gè)繼承關(guān)系一定是錯(cuò)誤的，需要對(duì)代碼進(jìn)行重構(gòu)。例如讓貓繼承狗，或者狗繼承貓，又或者讓正方形繼承長方形都是錯(cuò)誤的繼承關(guān)系，因?yàn)槟愫苋菀渍业竭`反里氏替換原則的場(chǎng)景。需要注意的是：子類一定是增加父類的能力而不是減少父類的能力，因?yàn)樽宇惐雀割惖哪芰Ω?，把能力多的?duì)象當(dāng)成能力少的對(duì)象來用當(dāng)然沒有任何問題。

• 接口隔離原則：接口要小而專，絕不能大而全。

臃腫的接口是對(duì)接口的污染，既然接口表示能力，那么一個(gè)接口只應(yīng)該描述一種能力，接口也應(yīng)該是高度內(nèi)聚的。例如，琴棋書畫就應(yīng)該分別設(shè)計(jì)為四個(gè)接口，而不應(yīng)設(shè)計(jì)成一個(gè)接口中的四個(gè)方法，因?yàn)槿绻O(shè)計(jì)成一個(gè)接口中的四個(gè)方法，那么這個(gè)接口很難用，畢竟琴棋書畫四樣都精通的人還是少數(shù)，而如果設(shè)計(jì)成四個(gè)接口，會(huì)幾項(xiàng)就實(shí)現(xiàn)幾個(gè)接口，這樣的話每個(gè)接口被復(fù)用的可能性是很高的。Java中的接口代表能力、代表約定、代表角色，能否正確的使用接口一定是編程水平高低的重要標(biāo)識(shí)。

• 合成聚合復(fù)用原則：優(yōu)先使用聚合或合成關(guān)系復(fù)用代碼。

通過繼承來復(fù)用代碼是面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)中被濫用得最多的東西，因?yàn)樗械慕炭茣紵o一例外的對(duì)繼承進(jìn)行了鼓吹從而誤導(dǎo)了初學(xué)者，類與類之間簡單的說有三種關(guān)系，Is-A關(guān)系、Has-A關(guān)系、Use-A關(guān)系，分別代表繼承、關(guān)聯(lián)和依賴。

其中，關(guān)聯(lián)關(guān)系根據(jù)其關(guān)聯(lián)的強(qiáng)度又可以進(jìn)一步劃分為關(guān)聯(lián)、聚合和合成，但說白了都是Has-A關(guān)系，合成聚合復(fù)用原則想表達(dá)的是優(yōu)先考慮Has-A關(guān)系而不是Is-A關(guān)系復(fù)用代碼，原因嘛可以自己從百度上找到一萬個(gè)理由，需要說明的是，即使在Java的API中也有不少濫用繼承的例子，例如Properties類繼承了Hashtable類，Stack類繼承了Vector類，這些繼承明顯就是錯(cuò)誤的，更好的做法是在Properties類中放置一個(gè)Hashtable類型的成員并且將其鍵和值都設(shè)置為字符串來存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，而Stack類的設(shè)計(jì)也應(yīng)該是在Stack類中放一個(gè)Vector對(duì)象來存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。記住：任何時(shí)候都不要繼承工具類，工具是可以擁有并可以使用的，而不是拿來繼承的。

• 迪米特法則：迪米特法則又叫最少知識(shí)原則，一個(gè)對(duì)象應(yīng)當(dāng)對(duì)其他對(duì)象有盡可能少的了解。

迪米特法則簡單的說就是如何做到”低耦合”，門面模式和調(diào)停者模式就是對(duì)迪米特法則的踐行。對(duì)于門面模式可以舉一個(gè)簡單的例子，你去一家公司洽談業(yè)務(wù)，你不需要了解這個(gè)公司內(nèi)部是如何運(yùn)作的，你甚至可以對(duì)這個(gè)公司一無所知，去的時(shí)候只需要找到公司入口處的前臺(tái)美女，告訴她們你要做什么，她們會(huì)找到合適的人跟你接洽，前臺(tái)的美女就是公司這個(gè)系統(tǒng)的門面。

再復(fù)雜的系統(tǒng)都可以為用戶提供一個(gè)簡單的門面，Java Web開發(fā)中作為前端控制器的Servlet或Filter不就是一個(gè)門面嗎，瀏覽器對(duì)服務(wù)器的運(yùn)作方式一無所知，但是通過前端控制器就能夠根據(jù)你的請(qǐng)求得到相應(yīng)的服務(wù)。

調(diào)停者模式也可以舉一個(gè)簡單的例子來說明，例如一臺(tái)計(jì)算機(jī)，CPU、內(nèi)存、硬盤、顯卡、聲卡各種設(shè)備需要相互配合才能很好的工作，但是如果這些東西都直接連接到一起，計(jì)算機(jī)的布線將異常復(fù)雜，在這種情況下，主板作為一個(gè)調(diào)停者的身份出現(xiàn)，它將各個(gè)設(shè)備連接在一起而不需要每個(gè)設(shè)備之間直接交換數(shù)據(jù)，這樣就減小了系統(tǒng)的耦合度和復(fù)雜度。