Java学习-面向对象编程

一、面向对象编程
Java是一种面向对象的编程语言。面向对象编程，英文是Object-Oriented Programming，简称OOP。是一种通过对象的方式，把现实世界映射到计算机模型的一种编程方法。

二、继承
（一）方法的重写
@Override不是必需的。加上@Override可以让编译器帮助检查是否进行了正确的重写。希望进行重写，但是不小心写错了方法签名，编译器会报错。
（二）向上转型和向下转型
向上转型（多态）：父类引用指向子类对象。Java的实例方法调用是基于运行时的实际类型的动态调用，而非变量的声明类型。
向下转型：把父类类型转为子类类型，可以强制向下转型，最好借助instanceof判断。向下转型很可能会失败。失败的时候，Java虚拟机会报ClassCastException。instanceof实际上判断一个变量所指向的实例是否是指定类型，或者这个类型的子类。如果一个引用变量为null，那么对任何instanceof的判断都为false。

Student n = null;
System.out.println(n instanceof Student); // false

Person p = new Student();
if (p instanceof Student) {
    // 只有判断成功才会向下转型:
    Student s = (Student) p; // 一定会成功
}

从Java 14开始，判断instanceof后，可以直接转型为指定变量，避免再次强制转型。

Object obj = "hello";
if (obj instanceof String s) {
    // 可以直接使用变量s:
    System.out.println(s.toUpperCase());
}

三、多态（Polymorphic）
（一）前提：
1.继承
2.父类引用指向子类对象
3.方法的重写
（二）多态是指，针对某个类型的方法调用，其真正执行的方法取决于运行时期实际类型的方法。
多态的特性就是，运行期才能动态决定调用的子类方法。对某个类型调用某个方法，执行的实际方法可能是某个子类的覆写方法。
多态具有一个非常强大的功能，就是允许添加更多类型的子类实现功能扩展，却不需要修改基于父类的代码。

四、final修饰符作用
final修饰的方法可以阻止被覆写；
final修饰的class可以阻止被继承；
final修饰的field必须在创建对象时初始化，随后不可修改。

五、接口与抽象类

默认方法（default方法）：
实现类可以不必覆写default方法。default方法的目的是，当我们需要给接口新增一个方法时，会涉及到修改全部子类。如果新增的是default方法，那么子类就不必全部修改，只需要在需要覆写的地方去覆写新增方法。
default方法和抽象类的普通方法是有所不同的。因为interface没有字段，default方法无法访问字段，而抽象类的普通方法可以访问实例字段。

六、static
静态字段属于所有实例“共享”的字段，实际上是属于class的字段；
调用静态方法不需要实例，无法访问this，但可以访问静态字段和其他静态方法；
静态方法常用于工具类和辅助方法。

七、内部类
Java的内部类可分为Inner Class、Anonymous Class和Static Nested Class三种：
Inner Class和Anonymous Class本质上是相同的，都必须依附于Outer Class的实例，即隐含地持有Outer.this实例，并拥有Outer Class的private访问权限；
Static Nested Class是独立类，但拥有Outer Class的private访问权限。
Outer类被编译为Outer.class，而Inner类被编译为Outer$Inner.class，匿名类被编译为Outer$1.class，如果有多个匿名类，Java编译器会将每个匿名类依次命名为Outer$1、Outer$2、Outer$3。

八、classpath
（一）作用：JVM通过classpath决定搜索class的路径和顺序。
假设classpath是.;C:workproject1bin;C:shared，当JVM在加载abc.xyz.Hello这个类时，会依次查找：
<当前目录>abcxyzHello.class
C:workproject1binabcxyzHello.class
C:sharedabcxyzHello.class
注意到.代表当前目录。如果JVM在某个路径下找到了对应的class文件，就不再往后继续搜索。如果所有路径下都没有找到，就报错。
（二）默认classpath
JVM默认的classpath为.，即当前目录。
在IDE中运行Java程序，IDE自动传入的-cp参数是当前工程的bin目录和引入的jar包。
（三）设置classpath
不推荐设置系统环境变量classpath，始终建议在启动JVM时，通过-cp（或-classpath）命令传入；

java -cp .;C:workproject1bin;C:shared abc.xyz.Hello

（四）jar包
jar包实际上就是一个zip格式的压缩文件，而jar包相当于目录。如果我们要执行一个jar包的class，就可以把jar包放到classpath中：

java -cp ./hello.jar abc.xyz.Hello

注意：JVM自带的标准库rt.jar不要写到classpath中，写了反而会干扰JVM的正常运行。
Java社区提供了大量的开源构建工具，例如Maven，可以非常方便地创建jar包。

（五）模块
Java 9引入的模块目的是为了管理依赖；
使用模块可以按需打包JRE；
使用模块对类的访问权限有了进一步限制。

九、Java核心类
（一）String
1）String是不可变对象。这种不可变性是通过内部的private final char[]字段，以及没有任何修改char[]的方法实现的。
2）Java编译器在编译期，会自动把所有相同的字符串当作一个对象放入常量池。
3）String还提供了isEmpty()和isBlank()来判断字符串是否为空和空白字符串：

"".isEmpty(); // true，因为字符串长度为0
"  ".isEmpty(); // false，因为字符串长度不为0
"  n".isBlank(); // true，因为只包含空白字符
" Hello ".isBlank(); // false，因为包含非空白字符

4）拼接字符串
拼接字符串使用静态方法join()，它用指定的字符串连接字符串数组：

String[] arr = {"A", "B", "C"};
String s = String.join("***", arr); // "A***B***C"

5）格式化字符串
字符串提供了formatted()方法和format()静态方法，可以传入其他参数，替换占位符，然后生成新的字符串

String s = "Hi %s, your score is %d!";
System.out.println(s.formatted("Alice", 80));
System.out.println(String.format("Hi %s, your score is %.2f!", "Bob", 59.5));

（二）StringBuilder
StringBuilder，它是一个可变对象，用来高效拼接字符串，可以预分配缓冲区，这样，往StringBuilder中新增字符时，不会创建新的临时对象
StringBuilder还可以进行链式操作。如果我们查看StringBuilder的源码，可以发现，进行链式操作的关键是，定义的append()方法会返回this（实例本身），这样，就可以不断调用自身的其他方法。仿照StringBuilder，我们也可以设计支持链式操作的类。
StringBuffer是Java早期的一个StringBuilder的线程安全版本，它通过同步来保证多个线程操作StringBuffer也是安全的，但是同步会带来执行速度的下降。StringBuilder和StringBuffer接口完全相同，现在完全没有必要使用StringBuffer。