Java程序设计中面向对象的相关概念

内容来源：Bruce Ecke 的 《On Java8》（事实上的《Java编程思想》第五版）

一、对象的描述

Grady Booch对对象的简介描述：一个对象有自己的状态、行为和标识。即对象有自己的内部数据（提供状态）、方法（产生行为），并彼此区分（通过标识区分，每个对象在内存中都有唯一地址）。

二、对象的五大特征

1.万物皆对象。

2.程序是一组对象，通过消息传递来告知彼此该做什么。

3.每个对象都有自己的存储空间，可容纳其他对象。

4.每个对象都有一种类型。

5.同一类所有对象都能接收相同的消息。

三、类型与接口

（1）Java数据类型

Java 语言的数据类型分为：基本数据类型和引用数据类型。

A.基本数据类型

基本数据类型包括三类共八种，分别是

字符类型：char

布尔类型：boolean

数值类型：byte（字节型）、short（短整型）、int（整型）、long（长整型）、float（单精度浮点型）和 double （双精度浮点型）

B.引用数据类型

引用数据类型建立在基本数据类型的基础上，包括 : []（数组）、class（类）和interface（接口）。

程序中使用关键字interface来定义接口，关键字class来引入新的类型。

C.Java中的Type

Type是Java 编程语言中所有类型的公共高级接口，是一个空接口。对基本数据类型、引用数据类型向上的抽象。

public interface Type {

    default String getTypeName() {
        return toString();
    }
}

Type接口下共有4种实现，每一种”代表着Java中的一种类型

Type体系中类型的包括：原始类型(Class)、参数化类型(ParameterizedType)、数组类型(GenericArrayType)、类型变量(TypeVariable)、基本类型。

原始类型（Class），包含类、枚举、数组、注解等；Class是Type的一个实现类，属于原始类型，是Java反射的基础，对Java类的抽象。在程序运行期间，每一个类都对应一个Class对象，这个对象包含了类的修饰符、方法，属性、构造等信息。

参数化类型（ParameterizedType），就是我们平常所用到的泛型List、Map；

数组类型（GenericArrayType），并不是数组String[] 、byte[]，而是带有泛型的数组，即T[] ；

类型变量(TypeVariable)，泛型的类型变量，指的是List<T>、Map<K,V>中的T，K，V等值，实际的Java类型是TypeVariableImpl

基本类型，就是前面所述的三类八种基本数据类型。

（2）类、接口与对象

三者的关系：类描述对象的属性和方法。接口则包含类要实现的方法。

A.类（class）

Java中的类以class关键字声明，它是一种抽象的数据类型，是对所具有相同特征实体的抽象。

类是一个模板，描述一类对象的行为和状态，是具备某些共同特征的实体的集合。

B.接口（interface）

Java中的接口以interface来声明，是一个抽象类型，是抽象方法的集合。

Java接口是一系列方法的声明，是一些方法特征的集合，一个接口只有方法的特征没有方法的实现，因此这些方法可以在不同的地方被不同的类实现，而这些实现可以具有不同的行为（功能）。

C.对象

对象是类的一个具体的个体，它是实际存在的，对象是类的实例。

四、面向对象三大特性

1.封装

概念：将类的某些信息隐藏在类内部，不允许外部程序直接访问，而是通过该类提供的方法来实现对隐藏信息的操作和访问。

软件设计的原则是高内聚，每个对象的功能单一且高效。

访问修饰符与访问权限：

   类中元素的访问权限：

（1）public（公开）: 无论是谁，无论在哪，都可以访问和使用该元素。

（2）protected（受保护）：类似于private，区别是子类可以访问protected成员，不可以访问private成员。protected也提供包访问权限。

（3）default（默认）：包访问权限，可以被同一包（库组件）中其他类的成员访问。包访问权限把相关类聚集到一个包下，以便他们能轻易互相访问。

（4）private（私有）：除了类本身和类内部的方法，外界无法直接访问该元素。

复用：组合与聚合关系

组合（Composition）：经常用来表示拥有关系（has-a），整件拥有部件的生命周期。例如汽车拥有引擎。UML中用实心菱形箭头表示。

2.继承

继承是类与类的一种关系，是一种“is-a”的关系。

如果继承一个类而不做任何变化，没有什么意义。有两种方法可以让派生类与基类不同：一种是在派生类中添加新方法（基类无法访问新添加的方法，这种关系称为is-like-a）；另一种是改变现有基类方法的行为，即覆盖基类的方法（可以用一个派生类对象完全替代基类对象，这种纯粹替代关系是is-a）。

方法覆盖就是方法重写。改变现有基类的行为，即在派生类中重新定义这个方法，被称为覆盖（overriding）。覆盖（重写）的方法返回值类型、方法名、参数类型及个数都与父类继承的方法相同。

3.多态

多态是同一个行为具有多个不同表现形式或形态的能力。多态就是同一个接口（或抽象类），使用不同的实例而执行不同操作。

多态消除类型之间的解耦，解耦做什么和怎么做。

多态把很多派生自同一个基类的类型当做同一类型处理，使一段代码可以无差别地运行在所有不同类型上。

多态体现在父类引用变量可以指向子类对象。使用多态后的父类引用变量调用方法时，会调用子类重写后的方法。

五、类型之间的六种的关系

来源：博客园 千里之行，始于足下 https://www.cnblogs.com/ylq1990/p/8473041.html

1.泛化（Java中用来表示继承）

一种一般与特殊、一般与具体之间的关系。UML图中用实线空心三角形箭头表示。

2.实现

一种类与接口的关系，表示类是接口所有特征和行为的实现。UML中用虚线空心三角形箭头表示。

3.依赖(方法参数需要传入另一个类的对象)

一种使用的关系，即一个类的实现需要另一个类的协助。方法参数需要传入另一个类的对象，就表示依赖这个类。

UML用虚线箭头表示，指向被依赖的类。

4.关联(一个类的全局变量引用了另一个类)

这种关系比依赖更强、不存在依赖关系的偶然性、关系也不是临时性的，一般是长期性的。一个类的全局变量引用了另一个类，就表示关联了这个类。

5.聚合(has-a,整体与个体可以具有各自的生命周期)

聚合关联关系的一种特例，是强的关联关系。聚合是整体和个体之间的关系，即has-a的关系，整体与个体可以具有各自的生命周期，部分可以属于多个整体对象，也可以为多个整体对象共享。程序中聚合和关联关系是一致的，只能从语义级别来区分。

6.组合(contains-a,部分与整体的生命周期一致)

组合也是关联关系的一种特例。组合是一种整体与部分的关系，即contains-a的关系，比聚合更强。部分与整体的生命周期一致，整体的生命周期结束也就意味着部分的生命周期结束，组合关系不能共享。程序中组合和关联关系是一致的，只能从语义级别来区分。

UML用尾部为实心菱形的实线箭头表示，箭头由部分指向整体。