Java 零基础入门学习（小白也能看懂！）三-阿里云开发者社区

6.2.3 引用变量

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        int[] arr1 = new int[3];
        arr1[0] = 1;
        arr1[1] = 2;
        arr1[2] = 3;

        int[] arr2 = new int[]{1,2,3,4,5};
        arr2[0] = 100;
        arr2[1] = 200;

        arr1 = arr2;
        arr1[2] = 300;
        arr1[3] = 400;
        arr2[4] = 500;

        for (int x : arr1) {
            System.out.println(x);
        }
    }
}

6.2.4 认识 null

null 在 Java 中表示“空引用”，也就是一个不指向对象的引用

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        int[] arr = null;
        System.out.println(arr[0]);
    }
}

null的作用类似于C语言中的NULL（空指针），都是表示一个无效的内存位置。因此不能对这个内存进行任何读写操作。一旦尝试读写，就会抛出NullPointerException

【注意】：Java 中并没有约定 null 和 0 下标地址的内存有任何关联。

6.3 数组应用场景

6.3.1 保存数据

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        int[] arr = new int[]{1,2,3};
        for (int x : arr) {
            System.out.println(x);
        }
    }
}

6.3.2 作为方法的参数

参数传基本数据类型

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        int num = 0;
        func(num);
        System.out.println("num = " + num);// 0
    }

    private static void func(int x) {
        x = 10;
        System.out.println("x = " + x); // 10
    }
}

上述代码我们可以发现func方法中修改了形参x的值，不影响实参的num值。
参数传引用数据类型

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        int[] arr = new int[]{1,2,3};
        fun1(arr);
        System.out.println(Arrays.toString(arr)); // [1,2,3]
        
        fun2(arr);
        System.out.println(Arrays.toString(arr)); // [99,2,3]
    }

    public static void fun1(int[] arr) {
        arr = new int[]{11,22,33,44,55}; // 修改了形参的指向
    }

    public static void fun2(int[] arr) {
        arr[0] = 99; // 形参改变了实惨的值
    }
}

上述代码我们可以发现fun1方法中修改了形参的指向，不影响实参数组的值

fun2方法内部修改了数组的内容，方法外部的数组内容也发生了改变。因为数组是引用类型，按照引用类型进行传递，是可以修改其中存放的内容的。

【总结】：所谓的“引用”本质只是存了地址。Java 将数组设定为引用类型，这样的话后续进行数组参数传参，其实只是将数组的地址传入函数形参中，这样可以避免对整数数组的拷贝（数组可能比较长，那么拷贝开销就会很大）。

6.3.3 作为方法的返回值

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        int[] ret = fun();
        System.out.println(Arrays.toString(ret)); // [1, 2, 3, 4, 5]
    }
    public static int[] fun() {
        int[] arr = new int[]{1,2,3,4,5};
        return arr;
    }
}

6.4 二维数组

二维数组本质上也就是一维数组，只不过每个元素又是一个一维数组

基本语法：

数据类型[][] 数组名称 = new 数据类型 [行数][列数] { 初始化数据 };

代码示例：

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        int[][] arr = {{1, 2, 3},{4,5,6}};
        for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
            for (int j = 0; j < arr[i].length; j++) {
                System.out.print(arr[i][j] + " ");
            }
            System.out.println();
        }
        System.out.println("=======");

        for (int[] tempArr : arr) {
            for (int x : tempArr) {
                System.out.print(x + " ");
            }
            System.out.println();
        }

        System.out.println("=======");
        String ret = Arrays.deepToString(arr); // deepToString()深度打印
        System.out.println(ret);
    }
}

Java 二维数组在定义的时候是可以省略列的

int[][] arr = new int[2][];

二维数组的用法和一维数组并没有明显差别, 因此我们不再赘述.

同理, 还存在 “三维数组”, “四维数组” 等更复杂的数组, 只不过出现频率都很低.

6.5 不规则数组

代码示例：

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        int[][] arr = new int[2][];

        // 每一个一维数组 进行初始化
        arr[0] = new int[3];
        arr[1] = new int[5];

        for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
            for (int j = 0; j < arr[i].length; j++) {
                System.out.print(arr[i][j] + " ");
            }
            System.out.println();
        }
    }
}
// 运行结果
0 0 0 
0 0 0 0 0

7. 类和对象

7.1 面向对象程序设计概述

面向对象程序设计(object-oriented programming，OOP)，是当今主流的程序设计范畴，它取代了20世纪70年代的”结构化“或过程式编程技术。

面向对象的程序是由对象组成的，每个对象包含对用户公开的特点功能部分和隐藏的实现部分。

7.1.1 类

类（class）是构造对象的模板或蓝图。由类构造（construct）对象的过程称为类的实例（instance）。

封装（encapsulation，有时称为数据隐藏）是处理对象的一个重要概念。封装就是将数据和行为组合在一个包中，并对对象的使用者隐藏具体的实现方式。对象的数据称为实例字段（instance field），操作数据的过程称为方法（method）。

实现封装的关键在于，绝对不能让类中的方法直接访问其他类的实例字段。程序只能通过对象的方法与对象数据进行交互。封装给对象赋予了“黑盒”特征，这是提高重用性和可靠性的关键。这意味着一个类可以完全改变存储数据的方式，只要仍旧使用同样的方法操作数据，其他对象就不会知道也不用关心这个类所发生的变化。

7.1.2 对象

要想使用OOP，一定要清楚对象的三个主要特性：

对象的行为（behavior）——可以对对象完成哪些操作，或者可以对对象应用哪些方法？

对象的状态（state）—当调用那些方法时，对象会如何响应？

对象的标识（identity）——如何区分具有相同行为与状态的不同对象？

同一个类的所有对象实例，由于支持相同的行为而具有家族式的相似性。对象的行为是可调用的方法来定义的。

7.1.3 类之间的关系

在类之间，最常见的关系有：

依赖（uses-a）;
聚合（has-a）;
继承（is-a）。

依赖（dependence），即“uses-a”关系，是一种最明显、最常见的关系。如果一个类的方法使用或操纵另一个类的对象，我们就说一个类依赖于另一个类。

聚合（aggregation），即“has-a”关系，很容易理解，因为这种关系很具体。包含关系意味着类A的对象包含类B的对象。

继承（inheritance），即“is-a”关系，表示一个更特殊的类与一个更一般类之间的关系。

7.2 类的定义和使用

面向对象程序设计关注的是对象，而对象是现实生活中的实体。

7.2.1 简单认识类

类是用来对一个实体（对象）来进行描述，主要描述该实体（对象）具有哪些属性，哪些功能，描述完成后计算机就可以识别了。

7.2.2 类的定义格式

在java中定义类需要使用class关键字，具体语法如下：

class ClassName{
    field;// 字段 或 成员变量
    method;// 方法 或 成员方法
}

class为定义类的关键字，ClassName为类的名字，{}中为类的主体。

类中包含的内容称为类的成员。属性主要是用来描述类的，称之为类的成员属性或者类**成员变量**。方法主要说明类具有哪些功能，称为类的成员方法。

7.2.3 自定义类

7.2.3.1 定义一个狗类

class Dog {
    // 狗的属性
    public String name;// 狗的名字
    public String color;// 狗的颜色

    // 狗的行为
    public void barks() {
        System.out.println(name + "在旺旺叫");
    }

    public void wag() {
        System.out.println(name + "在摇尾巴");
    }
}

注意事项：

一般一个文件当中只定义一个类。
main方法所在的类一般要使用public修饰。
public修饰的类必须要和文件相同。

7.3 类的实例化

7.3.1 什么是实例化

定义一个类，就相当于在计算机中定义了一种新的类型，与int，double类似，只不过int和double是java语言自带的内置类型，而类是用户自定义了一个新的类型，比如上述的Dog类。它就是类（一种新定义的类型）有了这些自定义的类型之后，就可以使用这些类来定义实例（或者称为对象）。

用类类型创建对象的过程，称为类的实例化，在java采用new关键字，配合类名来实例化对象。

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        Dog dog1 = new Dog();
        dog1.name = "大黄";
        dog1.color = "黄色";
        dog1.barks();
        dog1.wag();

        Dog dog2 = new Dog();
        dog2.name = "哈士奇";
        dog2.color = "白黑色";
        dog2.barks();
        dog2.wag();
    }
}

// 运行结果：
大黄在旺旺叫
大黄在摇尾巴
哈士奇在旺旺叫
哈士奇在摇尾巴

注意事项：

new 关键字用于创建一个对象的实例。
使用.来访问对象中属性和方法。
同一个类可以创建多个实例。

7.3.2 类和对象的说明

类只是一个模型一样的东西，用来对一个实体进行描述，限定了类有哪些成员。

类是一种自定义的类型，可以用来定义常量

一个类可以实例化出多个对象，实例化出的对象占用实际的物理空间，存储类成员变量

做个比方，类的实例化出对象就像现实中使用建筑设计圈造出房子，类就是设计图，只设计出需要什么东西，但是并没有实体的建筑存在，同样类也只是一个设计，实例化的对象才能实际存储数据，占用物理空间。

7.4 this 引用

7.4.1 为什么要使用this引用

先看一个日期类的例子：

class Date{
    public int year;
    public int month;
    public int day;

    public void setDate(int y, int m, int d){
        year = y;
        month = m;
        day = d;
    }

    public void printDate(){
        System.out.println(year + "/" + month + "/" + day);
    }
}

public class Test2 {
    public static void main(String[] args) {
        // 构造三个日期类型的对象 d1 d2 d3
        Date d1 = new Date();
        Date d2 = new Date();
        Date d3 = new Date();
        
        // 对d1，d2，d3的日期设置
        d1.setDay(2020,9,15);
        d2.setDay(2020,9,16);
        d3.setDay(2020,9,17);
       
        // 打印日期中的内容
        d1.printDate();
        d2.printDate();
        d3.printDate();
    }
}

以上代码定义了一个日期类，然后main方法中创建了三个对象，并通过Date类中的成员方法对对象进行设置和打

印，代码整体逻辑非常简单，没有任何问题。

但是细思之下有以下两个疑问：

形参名不小心与成员变量名相同

public void setData(int year, int month, int day){
        year = year;
        month = month;
        day = day;
}

那函数体中到底是谁给谁赋值？成员变量给成员变量？参数给参数？参数给成员变量？成员变量参数？估计

自己都搞不清楚了。

三个对象都在调用setDate和printDate函数，但是这两个函数中没有任何有关对象的说明，setDate和

printDate函数如何知道打印的是那个对象的数据呢？

7.4.2 什么是this引用

this引用指向当前对象(成员方法运行时调用该成员方法的对象)，在成员方法中所有成员变量的操作，都是通过该引用去访问。只不过所有的操作对用户是透明的，即用户不需要来传递，编译器自动完成。

public void setData(int year, int month, int day){
        this.year = year;
        this.month = month;
        this.day = day;
}

注意：this引用的是调用成员方法的对象。

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        Date d = new Date();
        d.setData(2020,9,15);
        d.printDate();
    }
}

7.4.3 this引用的特性

this的类型：对应类类型引用，即哪个对象调用就是哪个对象的引用类型。

this只能在“成员方法”中使用。

在"成员方法"中，this只能引用当前对象，不能再引用其他对象。

this是“成员方法”第一个隐藏的参数，编译器会自动传递，在成员方法执行时，编译器负责将调用成员方法对象的引用传递给该成员方法，this负责来接收。

7.5 对象的构造及初始化

7.5.1 如何初始化对象

在java方法内部定义一个局部变量，必须初始化，否则就会编译失败。

要上诉代码编译成功，只需要是在使用a之前，给a设置一个初始值。如果是对象：

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        Date d = new Date();
        d.setData(2020,9,15);
        d.printDate();
    }
}
// 代码正常通过编译

需要调用之前写的setDate方法才可以将具体的日期设置到对象中。通过上述例子发现两个问题：

每次对象创建好后调用setDate方法设置具体日期，比较麻烦，那对象该如何初始化？
局部变量必须要初始化才能使用，为什么字段声明之后没有给值依然可以使用？

7.5.2 构造方法

7.5.2.1 概念

构造方法（也称为构造器）是一种特殊的成员方法，名字必须与类名相同，在创建对象时，编译器自动调用并且在整个对象的生命周期内调用一次。

class Date{
    public int year;
    public int month;
    public int day;

    // 构造方法
    public Date(int year, int month, int day){
        this.year = year;
        this.month = month;
        this.day = day;
        System.out.println("Date(int year, int month, int day)被调用了");
    }

    public void printDate(){
        System.out.println(this.year + "/" +this.month + "/" + this.day);
    }
}

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        Date d = new Date(2020,9,15);
        d.printDate();
    }
}

注意：构造方法的作用就是对对象中的成员进行初始化，并不负责给对象开辟空间。

7.5.2.2 特性

构造器与类同名
每一个类可以有一个以上的构造器
构造器可以有0个、1个或多个参数
构造器没有返回值
构造器总是伴随着new操作符一起调用
构造方法可以重载

class Date{
    public int year;
    public int month;
    public int day;

    // 构造方法
    // 无参构造方法
    public Date() {
    }

    // 带3个参数的构造方法
    public Date(int year, int month, int day) {
        this.year = year;
        this.month = month;
        this.day = day;
    }

    public void printDate(){
        System.out.println(this.year + "/" +this.month + "/" + this.day);
    }
}

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        Date d = new Date(2020,9,15);
        d.printDate();
    }
}
// 上述两个构造方法：名字相同，参数列表不同，因此构成了方法重载。

如果用户没有显式定义，编译器会生成一份默认的构造方法，生成的默认构造方法一定是无参的

class Date{
    public int year;
    public int month;
    public int day;

    public void printDate(){
        System.out.println(this.year + "/" +this.month + "/" + this.day);
    }
}

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        Date d = new Date();
        d.printDate();
    }
}

上述Date类，没有定义任何构造方法，编译器会默认生成一个无参构造器。
注意：一旦用户定义，编译器就不会生成
构造方法中，可以通过this调用其他构造方法来简化代码

class Date{
    public int year;
    public int month;
    public int day;

    public Date() {
        this(2005,5,9);// 必须是构造方法的第一条语句
    }

    public Date(int year, int month, int day) {
        this.year = year;
        this.month = month;
        this.day = day;
    }

    public void printDate(){
        System.out.println(this.year + "/" +this.month + "/" + this.day);
    }
}

public class Test2 {
    public static void main(String[] args) {
        Date d = new Date();
        d.printDate();
    }
}

注意：this(…)必须是构造方法的第一条语句。

7.5.3 默认初始化

在上文中提出的第二个问题：为什么局部变量在使用时必须要初始化，而成员变量可以不用呢？

class Date{
    public int year;
    public int month;
    public int day;

    public Date(int year, int month, int day) {
        // 成员变量在定义时，并没有给初始值, 为什么就可以使用呢？
        System.out.println(this.year);
        System.out.println(this.month);
        System.out.println(this.day);
    }

    public void printDate(){
        System.out.println(this.year + "/" +this.month + "/" + this.day);
    }
}

public class Test2 {
    public static void main(String[] args) {
        Date d = new Date(2023,9,17);
    }
}

要搞清楚这个过程，就需要知道new 关键字背后所发生的一些事情：

Date d = new Date(2023,9,17);

在程序层面只是简单的一条语句，在JVM层面需要做好多事情，下面简单介绍一下：

检测对象对应的类是否加载了，如果没有加载则加载
为对象分配内存空间
处理并发安全问题
比如：多个线程同时申请对象，JVM要保证给对象分配的空间不冲突

初始化所分配的空间

即：对象空间被申请好之后，对象中包含的成员已经设置好了初始值，比如:

数据类型	默认值
byte	0
char	‘\u0000’
short	0

int	0
long	0L
boolean	false

float	0.0f
double	0.0
reference	null

设置对象头信息
调用构造方法，给对象中各个成员赋值

7.5.4 就地初始化

在声明成员变量的时候，就可以给出初始值。

class Date{
    public int year = 2021;
    public int month = 5;
    public int day = 19;

    public Date() {
    }

    public Date(int year, int month, int day) {
        this.year = year;
        this.month = month;
        this.day = day;
    }

    public void printDate(){
        System.out.println(this.year + "/" +this.month + "/" + this.day);
    }
}

public class Test2 {
    public static void main(String[] args) {
        Date d = new Date(2023,9,17);
        d.printDate();
        Date d1 = new Date();
        d1.printDate();

    }
}
// 运行结果
// 2023/9/17
// 2021/5/19

注意：代码编译完成后，编译器会将所有给成员初始化的这些语句添加到各个构造函数中。

8. 封装、继承和多态

面向对象三大特性：封装、继承和多态。

8.1 封装

8.1.1 封装的概念

在面向对象程式设计方法中，封装（英语：Encapsulation）是指一种将抽象性函式接口的实现细节部份包装、隐藏起来的方法。

封装可以被认为是一个保护屏障，防止该类的代码和数据被外部类定义的代码随机访问。

要访问该类的代码和数据，必须通过严格的接口控制。

封装最主要的功能在于我们能修改自己的实现代码，而不用修改那些调用我们代码的程序片段。

适当的封装可以让程式码更容易理解与维护，也加强了程式码的安全性。

8.1.2 为什么封装

封装的目的是保护数据的安全和完整性，同时隐藏数据的实现细节，提高代码的可维护性和可扩展性，具体有以下几个方面的好处：

良好的封装能够减少耦合。
类内部的结构可以自由修改。
可以对成员变量进行更精确的控制。
隐藏信息，实现细节。

8.1.3 封装的实现步骤

修改属性的可见性来限制属性的访问（用private来修饰），如：

public class Test {
    private String name;
    private int age;
}

这段代码中，将name 和 age 属性设置为私有的，只有在本类中被访问，其他类访问不了，就实现对信息的隐藏。
对每个值属性提供对外的公共方法访问，也就是创建一对赋取值方法，用于对私有属性的访问，例如：

public class Test {
    private String name;
    private int age;

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public int getAge() {
        return age;
    }

    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }
}

采用 this 关键字是为了解决实例变量和局部变量之间发生的同名的冲突。

8.2 继承

8.2.1 继承的概念

继承是 java 面向对象编程技术的一块基石，因为它允许创建分等级层次的类。

继承就是子类继承父类的特征和行为，使得子类对象（实例）具有父类的实例域和方法，或子类从父类继承方法，使得子类具有父类相同的行为。

生活中的继承

兔子和羊属于食草动物，狮子和老虎属于食肉动物。

食草动物和食肉动物又是属于动物。

所有的继承需要符合的关系：is-a，父类更通用，子类更具体。

虽然食草动物和食肉动物都是属于动物，但是两者的属性和行为上有差别，所以子类会具有父类的一般特性也会具有自身的特性。

8.2.2 继承的格式

在 Java 中通过关键字 extends 来声明一个类是从另一个类继承而来的，一般格式如下：

class 父类 {
    
}
class 子类 extends 父类 {
    
}

8.2.3 为什么继承

接下来我们通过实例的说明这个需求。

开发动物类，其中动物分别为狗和猫，要求如下：

狗：属性（姓名，颜色），方法（吃，叫）
猫：属性（姓名，颜色），方法（吃，叫）

class Dog{
    private String name;
    private String color;

    public void eat() {
        System.out.println(this.name + "正在吃...");
    }

    public void cry() {
        System.out.println(this.name + "正在叫...");
    }
}

class Cat {
    private String name;
    private String color;

    public void eat() {
        System.out.println(this.name + "正在吃...");
    }

    public void cry() {
        System.out.println(this.name + "正在叫...");
    }
}

从这两段代码可以看出来，代码存在重复了，导致后果就是代码量大且臃肿，而且维护性不高(维护性主要是后期需要修改的时候，就需要修改很多的代码，容易出错)，所以要从根本上解决这两段代码的问题，就需要继承，将两段代码中相同的部分提取出来组成一个父类：

class Animal {
    private String name;
    private String color;

    public Animal(String name, String color) {
        this.name = name;
        this.color = color;
    }

    public void eat() {
        System.out.println(this.name + "正在吃...");
    }

    public void cry() {
        System.out.println(this.name + "正在叫...");
    }
}

这个Animal类就可以作为一个父类，然后狗类和猫类继承这个类之后，就具有父类当中的属性和方法，子类就不会存在重复的代码，维护性也提高，代码也更加简洁，提高代码的复用性（复用性主要是可以多次使用，不用再多次写同样的代码）继承之后的代码：

狗类

class Dog extends Animal{
   public Dog(String name , String color) {
       super(name, color);
   }
}

猫类

class Cat extends Animal {
    public Cat(String name , String color) {
        super(name, color);
    }
}

8.2.4 继承类型

Java 中不支持多继承，但支持多重继承。

8.2.5 继承特性

子类拥有父类非 private 的属性、方法。

子类可以拥有自己的属性和方法，即子类可以对父类进行扩展。

子类可以用自己的方式实现父类的方法。

Java 的继承是单继承，但是可以多重继承，单继承就是一个子类只能继承一个父类，多重继承就是，例如 A 类继承 B 类，B 类继承 C 类，所以按照关系就是 C 类是 B 类的父类，B 类是 A 类的父类，这是 Java 继承区别于 C++ 继承的一个特性。

提高了类之间的耦合性（继承的缺点，耦合度高就会造成代码之间的联系越紧密，代码独立性越差）。

8.2.6 super 与 this 关键字

super关键字：我们可以通过super关键字来实现对父类成员的访问，用来引用当前对象的父类

this关键字：指向自己的引用。

class Animal {
  void eat() {
    System.out.println("animal : eat");
  }
}

class Dog extends Animal {
  void eat() {
    System.out.println("dog : eat");
  }
  void eatTest() {
    this.eat();   // this 调用自己的方法
    super.eat();  // super 调用父类方法
  }
}

public class Test {
  public static void main(String[] args) {
    Animal a = new Animal();
    a.eat();
    Dog d = new Dog();
    d.eatTest();
  }
}
// 运行结果
//animal : eat
//dog : eat
//animal : eat

8.2.7 final 关键字

final关键字声明类可以把类定义为不能继承的，即最终类；或者用于修饰方法，该方法不能被子类重写；

声明类

final class 类名 {
    // 类体
}

声明方法

访问限定符 final 返回值类型 方法名(){
    // 方法体
}

注意：实例变量也可以被定义为final，被定义为final 的变量不能被修改。被声明为final 的类的方法自动声明为final，但是实例变量并不是final。

8.3 多态

8.3.1 多态的概念

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，使用不同的实例而执行不同操作，如图所示：

多态性是对象多种表现形式的体现。

同一个事件发生在不同的对象上会产生不同的结果。

8.3.2 多态的优点

消除类型之间的耦合关系
可替换性
可扩充性
接口性
灵活性
简化性

8.3.3 多态存在的三个必要条件

继承
重写
重写：子类对父类的允许访问的方法的实现过程进行重新编写，返回值和形参都不能改变。即外壳不变，核心重写。

重写的好处：在于子类可以根据需要，定义特定于自己的行为。也就是说子类能够根据需要实现父类的方法。

class Animal {
    public void eat() {
        System.out.println("正在吃...");
    }
}

class Dog extends Animal {
    public void eat() {
        System.out.println("狗正在吃狗粮...");
    }
}

class Bird extends Animal {
    public void eat() {
        System.out.println("鸟正在吃鸟粮...");
    }
}

public class Test1 {
    public static void fun(Animal animal) {
        animal.eat();
    }
    
    public static void main(String[] args) {
        Dog dog = new Dog();
        fun(dog);

        Bird bird = new Bird();
        fun(bird);
    }
}
// 运行结果
狗正在吃狗粮...
鸟正在吃鸟粮...

重写（覆盖）的规则：

方法名相同
参数列表相同【顺序、个数、类型】
返回值相同

父类引用指向子类对象

比如：

Animal dog = new Dog();

当使用多态方式调用方法时，首先检查父类中是否有该方法，如果没有，则编译错误；如果有，再去调用子类的同名方法。

多态的好处：可以使程序有良好的扩展，并可以对所有类的对象进行通用处理。

以下是多态的例子：

abstract class Animal {  
    abstract void eat();  
}  

class Cat extends Animal {  
    public void eat() {  
        System.out.println("吃鱼");  
    }  
    public void work() {  
        System.out.println("抓老鼠");  
    }  
}  

class Dog extends Animal {  
    public void eat() {  
        System.out.println("吃骨头");  
    }  
    public void work() {  
        System.out.println("看家");  
    }  
}
// 测试类
public class Test {
    
     public static void show(Animal a)  {
      a.eat();  
        // 类型判断
        if (a instanceof Cat)  {  // 猫做的事情 
            Cat c = (Cat)a;  
            c.work();  
        } else if (a instanceof Dog) { // 狗做的事情 
            Dog c = (Dog)a;  
            c.work();  
        }  
    }  
    
    public static void main(String[] args) {
      show(new Cat());  // 以 Cat 对象调用 show 方法
      show(new Dog());  // 以 Dog 对象调用 show 方法

      Animal a = new Cat();  // 向上转型: 子类对象 -> 父类对象 
      a.eat();               // 调用的是 Cat 的 eat
      Cat c = (Cat)a;        // 向下转型: 父类对象 -> 子类对象
      c.work();        // 调用的是 Cat 的 work
  }     
}

// 运行结果
吃鱼
抓老鼠
吃骨头
看家
吃鱼
抓老鼠

8.3.4 instanceof 关键字

Java中可以使用instanceof 关键字判断对象是否是某个类的实例，语法格式如下：

对象 instanceof 类

在上述格式中，如果对象是指定类的实例对象，则返回true，否则返回false。

class Animal {
    public String name;
    public int age;

    public Animal(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }

    public void eat() {
        System.out.println(this.name + "正在吃...");
    }
}

class Dog extends Animal {
    public String color;

    public Dog(String name, int age,String color) {
        super(name,age);
        this.color = color;
    }

    public void eat() {
        System.out.println(this.name + "正在吃狗粮...");
    }

    public void barks() {
        System.out.println(this.name + "正在旺旺叫...");
    }
}

class Bird extends Animal {
    public Bird(String name, int age) {
        super(name, age);
    }

    public void eat() {
        System.out.println(this.name + "正在吃鸟粮...");
    }

    public void fly() {
        System.out.println(this.name + "正在飞...");
    }
}

public class Test1 {
    public static void main(String[] args) {
        Animal animal1 = new Dog("旺财",10,"黄色");
        if (animal1 instanceof Bird){ // 判断 dog对象是否是Bird类的实例 如果是则实例化对象，否则打印hell
            Bird bird2 = (Bird)animal1;
            bird2.fly();
        }else {
            System.out.println("hell");
        }
    }
}

9. 接口和抽象类

9.1 抽象类

9.1.1 抽象类的概念

在面向对象的概念中，所有的对象都是通过类来描绘的，但是放过来，并不是所有的类都是用来描绘对象的，如果一个类中没有包含足够的信息来描绘一个具体的对象，这样的类就是抽象类。

9.1.2 抽象类的语法

在Java 中，一个类如果被abstract 修饰的类成为抽象类，抽象类中被abstract 修饰的方法称为抽象方法，抽象方法不用给出具体的实现体。

抽象类的定义格式如下：

abstract class 抽象类名{
    属性;
    
    // 普通方法
    访问权限 返回值类型 方法名称(参数){
        return [返回值];
    }
    
    // 抽象方法,无方法体
    访问权限 abstract 返回值类型 抽象方法名称(参数);
}

从以上格式可以看出，抽象类的定义比普通类多了抽象方法，类的其他功能依然存在，成员变量、成员方法和构造方法的访问方式和普通类一样。

9.1.3 抽象类的特性

抽象类不能直接实例化对象

抽象方法不能是被 private 修饰的
抽象方法不能被final 和 static修饰，因为抽象方法要被子类重写。

抽象类必须被继承，并且继承后子类要重写父类中的抽象方法，否则子类也是抽象类，必须要使用 abstract 修饰，如果一个非抽象类继承了抽象类，那么这个子类必须实现抽象类中的全部抽象方法。

abstract class Shape {
    // 抽象方法
    public abstract  void draw();
}

abstract class A extends Shape {
    public abstract void testA();
}

class B extends A {
    @Override
    public void testA() {

    }
    @Override
    public void draw() {

    }
}

抽象类中不一定包含抽象方法，但是有抽象方法的类一定是抽象类
抽象类中可以有构造方法，供子类创建对象时，初始化父类的成员变量

9.2 接口

接口用来描述类应该做什么，而不指定它们具体应该如何做。一个类可以实现一个或多个接口。有些情况可能要求符合这些接口，主要有这种要求，就可以使用实现了这个接口的类（即实现类）的对象。

9.2.1 接口的概念

在Java程序设计语言中，接口不是类，而是对希望符合这个接口的类的一组需求。

接口就是公共的行为规范标准，大家在实现时，只要符合规范标准，就可以通用。

在Java中，接口可以看成是：多个类的公共规范，是一种引用数据类型。

9.2.2 接口的语法规则

接口的定义格式与定义类的格式基本相同，将class 关键字换成interface关键字，就定义了一个接口。

public interface 接口名称{
    // 抽象方法
}

注意事项：

创建接口时，接口的命名一般以大写字母I开头

接口命名一般使用“形容词”词性的单词。

9.2.3 接口的使用

接口不能直接被使用，必须有一个"实现类"来实现该接口，实现接口的所有的抽象方法。

public class 类名 interface 接口名称{ // 可以使用,分隔，实现多个接口
    // ...
}

注意：子类和父类之间是extends 继承关系，类与接口之间是implements 实现关系。

9.2.4 接口的特性

接口类型是一种引用类型，但是不能直接new 接口的对象

接口中每一个方法都是public的抽象方法, 即接口中的方法会被隐式的指定为 public abstract（只能是

public abstract，其他修饰符都会报错)

接口中的方法是不能在接口中实现的，只能由实现接口的类来实现
重写接口中方法时，不能使用默认的访问权限
接口中可以含有变量，但是接口中的变量会被隐式的指定为 public static ﬁnal 变量

接口中不能有静态代码块和构造方法（编译错误）
接口虽然不是类，但是接口编译完成后字节码文件的后缀格式也是.class
如果类没有实现接口中的所有的抽象方法，则类必须设置为抽象类

9.2.5 实现多个接口

在Java中，类和类之间是单继承的，一个类只能有一个父类，即Java中不支持多继承，但是一个类可以实现多个接口。下面通过类来表示一组动物。

abstract public class Animal {
    public String name;

    public Animal(String name) {
        this.name = name;
    }
}

另外我们再提供一组接口, 分别表示 “会飞的”, “会跑的”, “会游泳的”。

interface IFly {
    void fly();
}

interface IRun {
    void run();
}

interface ISwim {
    void swim();
}

接下来我们创建几个具体的动物：

猫, 是会跑的。

public class Cat extends Animal implements IRun{
    public Cat(String name) {
        super(name);
    }

    @Override
    public void run() {
        System.out.println(this.name + "正在用四条腿跑");
    }
}

鱼，是会游泳的

public class Fish extends Animal implements ISwim{

    public Fish(String name) {
        super(name);
    }
    
    @Override
    public void swim() {
        System.out.println(this.name + "正在游泳");
    }
}

青蛙，既能跑，又能游泳（两栖动物）

public class Fish extends Animal implements IRun,ISwim{

    public Fish(String name) {
        super(name);
    }
    
    @Override
    public void run() {
        System.out.println(this.name + "正在用两条腿跑");
    }
    
    @Override
    public void swim() {
        System.out.println(this.name + "正在游泳");
    }
}

注意：一个类实现多个接口，每个接口的抽象方法都要实现，否则类必须设置为抽象类

而鸭子即可以飞，又能跑、还可以游泳。

public class Duck extends Animal implements IFly,IRun,ISwim{

    public Duck(String name) {
        super(name);
    }

    @Override
    public void fly() {
        System.out.println(this.name + "正在用两个翅膀飞");

    }

    @Override
    public void run() {
        System.out.println(this.name + "正在用两条腿跑");
    }

    @Override
    public void swim() {
        System.out.println(this.name + "正在用两条腿游泳");

    }
}

上面的代码展示了 Java 面向对象编程中最常见的用法: 一个类继承一个父类, 同时实现多种接口。

继承表达的含义是 is-a 语义, 而接口表达的含义是具有 xxx 特性 .

猫是一种动物，具有跑的特性。

鱼是一种动物，具有游泳的特性。

青蛙是一种，具有跑和游泳的特性。

鸭子是一种动物，具有跑、游泳和飞的特性。

这样设计有什么好处呢? 时刻牢记多态的好处, 让程序猿忘记类型. 有了接口之后, 类的使用者就不必关注具体类型,而只关注某个类是否具备某种能力.例如：现在定义一个方法：testRun

public static void testRun(IRun iRun) {
    iRun.run();
}

在这个testRun方法内部, 我们并不关注到底是哪种动物, 只要参数是会跑的, 就行。

public static void main(String[] args) {
    testRun(new Bird("布谷"));
    testRun(new Duck("唐老鸭"));
    testRun(new Dog("旺财"));
}
// 运行结果
布谷正在用两条腿跑
唐老鸭正在用两条腿跑
旺财正在用四条腿跑

甚至参数可以不是 “动物”, 只要会跑!

class Roboot implements IRun{

    @Override
    public void run() {
        System.out.println("机器人正在用两条腿跑");
    }   
}

public class Test {
    public static void testRun(IRun iRun) {
    iRun.run();
  }
    
    public static void main(String[] args) {
        testRun(new Roboot());
    }
}

// 运行结果
机器人正在用两条腿跑

9.2.6 接口之间的继承

在Java中，类和类之间是单继承的，一个类可以实现多个接口，接口与接口之间可以多继承。即：用接口可以达到多继承的目的。

接口可以继承一个接口, 达到复用的效果. 使用 extends 关键字.

interface IRun {
    void run();
}

interface ISwim {
    void swim();
}

// 两栖的动物, 既能跑, 也能游
interface IAmphibious extends IRun,ISwim{
    
}
public class Frog extends Animal implements IAmphibious{
    ...
}

通过接口继承创建一个新的接口IAmphibious 表示 “两栖的”. 此时实现接口创建的 Frog 类, 就继续要实现 run 方法, 也需要实现 swim 方法.

接口间的继承相当于把多个接口合并在一起.

9.3 抽象类和接口的区别

抽象类和接口都是 Java 中多态的常见使用方式. 都需要重点掌握. 同时又要认清两者的区别。

核心区别: 抽象类中可以包含普通方法和普通字段, 这样的普通方法和字段可以被子类直接使用(不必重写), 而接口中不能包含普通方法, 子类必须重写所有的抽象方法。

如之前写的 Animal 例子. 此处的 Animal 中包含一个 name 这样的属性, 这个属性在任何子类中都是存在的. 因此此处的 Animal 只能作为一个抽象类, 而不应该成为一个接口.

public class Animal {
    public String name;

    public Animal(String name) {
        this.name = name;
    }
}

区别	抽象类	接口
结构组成：	普通类 + 抽象方法	抽象方法 + 静态常量
权限：	各种权限	public

子类使用：	使用`extends`关键字继承抽象类	使用`implements` 关键字实现接口
关系：	一个抽象类可以实现若干接口	接口不能继承抽象类，但是接口可以使用`extends` 关键字继承多个父接口
子类权限：	一个子类只能继承一个抽象类	一个子类可以实现多个接口

10. String字符串

在程序开发中经常会用到字符串。字符串是指一连串的字符，它是由许多单个字符连接而成的，如多个英文字母所组成的英文单词。字符串可以包含任意字符，这些字符必须包含在一对双引号""之内，例如：“abc”。Java定义了3个封装字符串的类，分别是String类、StringBuffer类和StringBulider类。它们位于java.lang 包中，并提供了一系列操作字符串的方法，这些方法不需要导包就可以直接使用。下面将对String类、StringBuffer类和StringBulider类进行讲解。

10.1 String类

10.1.1 字符串的构造

String类提供了构造方法非常多，常用的就以下三种：

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        // 使用常量串构造
        String s1 = "hello";
        System.out.println(s1);

        // 直接new String对象
        String s2 = new String("hello");
        System.out.println(s2);

        // 使用字符数组进行构造
        char[] chars = {'h','e','l','l','o'};
        String s3 = new String(chars);
        System.out.println(s3);
    }
}

其他方法需要用到时，大家参考Java在线文档：String官方文档

【注意】：

String是引用类型，内部并不存储字符串本身，在String类的实现源码中，String类实例变量如下：

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        // s1和s2引用的是不同对象  s1和s3引用的是同一对象
        String s1 = new String("hello");
        String s2 = new String("world");
        String s3 = s1; // s3这个引用指向了s1这个引用的对象
        System.out.println(s3); // hello

        System.out.println(s1.length());// 获取字符串的长度
        System.out.println(s1.isEmpty());// 如果字符串长度为0，返回true，否则返回false

        String s4 = "";
        System.out.println(s4.length()); // 0
        System.out.println(s4.isEmpty());// true
}

内存图：

在Java中""引起来的也是String类型对象

// 打印"hello"字符串(String对象)的长度
System.out.println("hello".length());// 5

10.1.2 String对象的比较

字符串的比较是常见操作之一，比如：字符串排序。Java中总共提供了4种方式：

1. ==比较是否引用同一个对象

注意：对于内置类型，==比较的是变量中的值；对于引用类型==比较的是引用中的地址。

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        int a = 10;
        int b = 20;
        int c = 10;

        // 对于基本类型变量，==比较两个变量中存储的值是否相同
        System.out.println(a == b);    // false
        System.out.println(a == c);    // true

        // 对于引用类型变量，==比较两个引用变量引用的是否为同一个对象
        String s1 = new String("hello");
        String s2 = new String("hello");
        String s3 = new String("world");
        String s4 = s1;
        System.out.println(s1 == s2);   // false
        System.out.println(s2 == s3);   // false
        System.out.println(s1 == s4);   // true
    }
}

2. equals()方法：按照字典序比较

字典序：字符大小的顺序

String类重写了父类Object中equals方法，Object中equals默认按照==比较，String重写equals方法后，按照如下规则进行比较，比如：s1.equals(s2)

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        String s1 = new String("hello");
        String s2 = new String("hello");
        String s3 = new String("Hello");

        // s1、s2、s3引用的是三个不同对象，因此==比较结果全部为false
        System.out.println(s1 == s2);       // false
        System.out.println(s1 == s3);       // false

        // equals比较：String对象中的逐个字符
        // 虽然s1与s2引用的不是同一个对象，但是两个对象中放置的内容相同，因此输出true
        // s1与s3引用的不是同一个对象，而且两个对象中内容也不同，因此输出false
        System.out.println(s1.equals(s2));  // true
        System.out.println(s1.equals(s3));  // false
    }
}

【注意】：为什么以下代码输出的结果都是true？

答：因为在 Java 中有一块特殊的内存（常量池），存储在堆上。

它的作用是什么呢？

只要是""双引号括起来的字符串存放在这里。
存储字符串之前它会找常量池里是否存在这个字符串，如果有就不存放了（常量池不会重复存放相同的值），所以上述代码中s1和s2都指向常量池hello的地址。

3. compareTo()方法: 按照字典序进行比较

与equals不同的是，equals返回的是boolean类型，而compareTo返回的是int类型。具体比较方式：

先按照字典次序大小比较，如果出现不等的字符，直接返回这两个字符的大小差值

如果前k个字符相等(k为两个字符长度最小值)，返回值两个字符串长度差值

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        String s1 = new String("abc");
        String s2 = new String("ac");
        String s3 = new String("abc");
        String s4 = new String("abcdef");
        // s1 和 s2 比较大小 s1 > s2 返回大于0的数字 s1 < s2 返回小于0的数字 否则返回0
        // 返回差值就是对应acsii码的差值
        System.out.println(s1.compareTo(s2));   // 不同输出字符差值-1
        System.out.println(s1.compareTo(s3));   // 相同输出 0
        System.out.println(s1.compareTo(s4));   // 前k个字符完全相同，输出长度差值 -3
    }
}

4. 忽略大小写比较

equalsIgnoreCase()方法：与equals()方式相同，但是忽略大小写比较。
compareToIgnoreCase()方法：与compareTo()方式相同，但是忽略大小写比较。

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        String s1 = new String("abc");
        String s2 = new String("Abc");
        System.out.println(s1.equals(s2)); // false
        System.out.println(s1.equalsIgnoreCase(s2)); // true

        System.out.println(s1.compareTo(s2));//32
        System.out.println(s1.compareToIgnoreCase(s2));// 0
    }
}

10.1.3 字符串查找

字符串查找也是字符串中非常常见的操作，String类提供的常用查找的方法

方法	功能
char charAt(int index)	返回index位置上字符，如果index为负数或者越界，抛出 IndexOutOfBoundsException异常

int indexOf(int ch)	返回ch第一次出现的位置，没有返回-1
int indexOf(int ch, int fromIndex)	从fromIndex位置开始找ch第一次出现的位置，没有返回-1

int indexOf(String str)	返回str第一次出现的位置，没有返回-1
int indexOf(String str, int fromIndex)	从fromIndex位置开始找str第一次出现的位置，没有返回-1

int lastIndexOf(int ch)	从后往前找，返回ch第一次出现的位置，没有返回-1
int lastIndexOf(int ch, int fromIndex)	从fromIndex位置开始找，从后往前找ch第一次出现的位置，没有返回-1

int lastIndexOf(String str)	从后往前找，返回str第一次出现的位置，没有返回-1
int lastIndexOf(String str, int fromIndex)	从fromIndex位置开始找，从后往前找str第一次出现的位置，没有返回-1

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        String s1 = new String("hello");
        // 返回字符串对应下标的字符
        System.out.println(s1.charAt(1)); // e

        //返回对应字符出来的下标位置 从头开始查找
        System.out.println(s1.indexOf('e')); // 1
        //返回对应字符出来的下标位置 从指定位置查找
        System.out.println(s1.indexOf('l', 3)); // 3

        // 字符串查找 从一个字符串找另一个字符串
        System.out.println(s1.indexOf("llo")); // 2
        System.out.println(s1.indexOf("ll", 2));// 2

        // 返回对应字符出来的下标位置 从尾开始向前查找
        System.out.println(s1.lastIndexOf('l'));// 3
        // 返回对应字符出来的下标位置 从指定位置向前查找
        System.out.println(s1.lastIndexOf('l', 1));// -1

        System.out.println(s1.lastIndexOf("ll")); // 2

        System.out.println(s1.indexOf("ll", 1));// 2
    }
}

10.1.4 转换

1. 数值和字符串转化

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        // 数字转字符串
        String s1 = String.valueOf(123);
        System.out.println(s1);

        String s2 = String.valueOf(12.34);
        System.out.println(s2);

        String s3 = String.valueOf(true);
        System.out.println(s3);

        // 字符串转数字
        int num1 = Integer.parseInt("1234");
        System.out.println(num1);
        
        double num2 = Double.parseDouble("12.34");
        System.out.println(num2);
    }
}

2. 大小写转化

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        // 小写转大写
        String s1 = "hello";
        System.out.println(s1.toUpperCase());

        // 大写转小写
        String s2 = "HELLO";
        System.out.println(s2.toLowerCase());
    }
}

问题：转化为大写/小写是在原来的字符串上进行修改的？

答：不是！！！，转化为大写/小写之后，是产生了一个新的对象

通过String类源码中的toUpperCase()方法和toLowerCase()方法返回的都是一个新的字符串。

验证：

3. 字符串转数组

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        // 字符串转数组
        String s1 = "hello";
        char[] chars = s1.toCharArray();
        for (char ch  : chars) {
            System.out.println(ch);
        }
        
        // 数组为字符串
        String s2 = new String(chars);
        System.out.println(s2);
    }
}

4. 格式化

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        String s1 = String.format("%d-%d-%d",2021,5,19);
        System.out.println(s1);
    }
}

10.1.5 字符串替换

使用一个指定的新的字符串替换掉已有的字符串数据，可用的方法如下：

方法	说明

String replaceAll(String regex, String replacement)	替换所有的指定内容
String replaceFirst(String regex, String replacement)	替换收个内容

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        String s1 = "abcabcdeabcd";
        System.out.println(s1.replace('a', 'p')); // pbcpbcdepbcd

        System.out.println(s1.replace("ab","haha")); // hahachahacdehahacd

        System.out.println(s1.replaceAll("ab", "uuu")); // uuucuuucdeuuucd

        System.out.println(s1.replaceFirst("ab", "ha")); // hacabcdeabcd
    }
}

10.1.6 字符串拆分

可以将一个完整的字符串按照指定的分隔符划分为若干个子字符串。

方法	功能
String[] split(String regex)	将字符串全部拆分

String[] split(String regex, int limit)

将字符串以指定的格式，拆分为limit组

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        String s1 = "name = zhangsan&age = 18";
        String[] strings = s1.split("&");
        for (int i = 0; i < strings.length; i++) {
            System.out.println(strings[i]);
        }
        
        String s2 = "Hello handsome hello beautiful give me some attention"; 
        // 帅哥美女点点关注
        String[] strings1 = s2.split(" ",12); 
        // 虽然不能分割12次 但是它能够保证能分割的最大次数 不够就不分了
        for (int i = 0; i < strings1.length; i++) {
            System.out.println(strings1[i]);
        }
    }
}

特殊情况：

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        String s1 = "192.168.1.2";
        String[] strings = s1.split("\\.");
        for (int i = 0; i < strings.length; i++) {
            System.out.println(strings[i]);
        }
        System.out.println("=========");

        String s2 = "C:\\APP\\Java\\jdk1.8\\bin\\java.exe";
        String[] strings1 = s2.split("\\\\");
        for (int i = 0; i < strings1.length; i++) {
            System.out.println(strings1[i]);
        }
        System.out.println("=========");
        

        String s3 = "name=zhangsan&age=18";
        String[] strings2 = s3.split("&|=");
        for (int i = 0; i < strings2.length; i++) {
            System.out.println(strings2[i]);
        }
    }
}

【注意事项】:

字符"|“,”*“,”+“都得加上转义字符，前面加上”\".
而如果是"“，那么就得写成”\\".
如果一个字符串中有多个分隔符，可以用"|"作为连字符.

多次拆分：

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        String s1 = "name=zhangsan&age=18";
        String[] strings = s1.split("&");
        for (String x:strings) {
            String[] strings2 = x.split("=");
            for (String x1 :strings2) {
                System.out.println(x1);
            }
        }
    }
}

10.1.7 字符串的截取

从一个完整的字符串之中截取出部分内容。可用方法如下：

方法	功能

String substring(int beginIndex)	从指定索引截取到结尾
String substring(int beginIndex, int endIndex)	截取部分内容

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        String s1 = "helloworld" ;
        System.out.println(s1.substring(5)); // world
        System.out.println(s1.substring(0, 5)); 
        // hello 包含 0 下标的字符, 不包含 5 下标
    }
}

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