java回头看系列之对象

面向对象程序设计(Object-oriented Programming, OOP)

所有编程语言都提供抽象(abstraction)机制。解决的问题的复杂性直
接取决于抽象的类型和质量。
面向对象方式(Object-oriented approach)的实质是:程序可以通过添加新类型的对象使自身适用于某个特定问题。。因此,当你在阅读描述解决方案的代码的同时,也是在阅读问题的表述。OOP允许以问题的形式来描述问题,而不是以执行解决方案的计算机的形式来描述问题。

特性

  1. 万物皆为对象。

抽象出奇特的变量,有状态又有行为。

  1. 程序是对象的集合,它们彼此通过发送消息来调用对方。
  2. 每个对象都拥有由其它对象所构成的存储。
  3. 每个对象都拥有其类型(Type)。
  4. 某一特定类型的所有对象都可以接收(Receive)同样的消息。

即共性与个性,将共性作为抽象出一个基础对象,个性对象拥有所有基础对象的特性。

即:对象拥有状态(State)、行为(Behaviour)和标 识(Identity)

在程序执行期间具有不同的状态而其他方面都相似的对象会被分组到对象的类中,这就是关键词class 的由来。创建抽象数据类型(类)是面向对象程序设计的基本概念之一。
既然类被描述成了具有相同特性(数据元素)和行为(功能)的对象集合,程序员通过定义类来适应问题,你可以根据需求,通过添加新的数据类型来扩展编程语言。编程系统欣然接受新的类,并且给予它们与内置类型相同的管护和类型检查(Type-checking)。

对象-》服务提供者

每个对象都有一个它所能提供服务的高内聚的集合。在良好的面向对象设计中,每个对象都可以很好地完成一项任务,但是它并不试图多更多的事。
可以将每个对象看作是服务提供者,不必关心他怎么提供服务,只需关心结果就好。
作为服务提供者其内部的属性和行为是设置了访问控制的。Java 使用三个关键字来在类的内部设定边界:public、private、protected。

1.public 表示紧随其后的元素对任何人都是可用的。
2.private 这个关键字表示除类型创建者和该类型的内部方法之外的任何人都不能访问的元素。
3.protected 关键字与private 作用相当,差别仅在于继承类(Inheriting class)可以访问protected成员。
4.缺省(default)的访问权限,类可以访问在同一个包中的其它类的成员。

1.复用-》组合

组合 :新的类可以由任意数量、任意类型的其它对象以任意可以实现新的类中想要的功能的方式所组成。即是一种"has - a"的关系。

2.复用-》继承

继承 :保持新的类有之前存在类(基类)的全部特征,并可对原有特征进行修饰。即是一种"is - a"的关系。

3.复用-》实现

接口 :规定类行为,但是并不关心具体实现。那么实现类和接口的关心就是一种"is - like - a"的关系。

4.复用-》多态

多态其实是由于是继承和接口在实际应用中的体现。
一个非面向对象(non-OOP)编译器产生的函数调用会引起所谓的“前期绑定(early binding)”。这么做意味着编译器将产生对一个具体函数名字的调用,而链接器(linker)将这个调用解析到将要被执行代码的绝对地址(absolute address)。
在OOP 中,程序直到运行时刻才能够确定代码的地址,所以当消息发送到一个泛化对象时,被调用的代码直到运行时刻才能被确定。称之为“后期绑定(late binding)”。编译器确保被调用方法存在,并对调用参数和返回值执行类型检查(无法提供此类保证的语言被称为是弱类型),但是并不知道将会被执行的确切代码。

对象的生命周期

在Java中,对象的生成在被称为堆(heap)的内存池中动态地创建对象,并利用“垃圾回收器(garbage collector)”的机制,来管理对象何时销毁。具体如何管理后有专门的文章。

单根继承结构

Java中所有的类最终都继承自单一的基类Object。

1.在单根继承结构中的所有对象都具有一个共用接口,所以它们归根到底都是相同的基本类型。
2.单根继承结构保证所有对象都具备某些功能。
3.单根继承结构使垃圾回收器的实现变得容易。其必需的支持功能可置于基类中,这样,垃圾回收器就可以发送恰当的消息给系统中的每一个对象。

向下转型(downcasting)与泛型(generic)

向上转型是安全的,而向下转型并非安全,因为子类更为具体,基类较为泛化,其解决方案被称为参数化类型(parameterized type)机制。即为“泛型”。例如:最为广泛的类型List<String>。

特殊对象-》异常

异常是一种对象,它从出错地点被“抛出(thrown)”,并被适当的专门被设计用来处理特定类型异常的异常处理器“捕获(caught)”。异常处理就像是与程序正常执行路径并行的,在错误发生时执行的另一条路径。因为它是另一条完全分离的执行路径,所以它不会干扰正常的执行代码。

对象存储

计算机有六个不同的地方可以存储数据:
1. 寄存器(register)。这是最快的存储区,位于处理器内部,但是数量极其有限,不能直接控制,也不能在程序中感觉到寄存器存在的任何迹象。
2. 堆栈(stack)。位于通用RAM中,但通过它的“堆栈指针”可以从处理器那里获得直接支持。这是一种快速有效的分配存储方法,仅次于寄存器。创建程序时,Java 编译器必须知道存储在堆栈内所有数据的确切大小和生命周期,因为它必须生成相应的代码,以便上下移动堆栈指针。这一约束限制了程序的灵活性,所以虽然某些Java 数据存储于堆栈中——特别是对象引用,但是Java 对象并不存储于其中。
3. 堆(heap)。一种通用性的内存池(也存在于RAM 区),用于存放所有的Java 对象。堆不同于堆栈的好处是:编译器不需要知道要从堆里分配多少存储区域,也不必知道存储的数据在堆里存活多长时间。因此,在堆里分配存储有很大的灵活性。当你需要创建一个对象时,会自动在堆里进行存储分配。当然,为这种灵活性必须要付出相应的代价。用堆进行存储分配比用堆栈进行存储需要更多的时间。
4. 静态存储(static storage)。这里的“静态”是指“在固定的位置”(尽管也在RAM 里)。静态存储里存放程序运行时一直存在的数据。你可用关键字Static 来标识一个对象的特定元素是静态的,但Java 对象本身从来不会存放在静态存储空间里。
5. 常量存储(constant storage)。常量值通常直接存放在程序代码内部,这样做是安全的,因为它们永远不会被改变。
6. 非 RAM 存储(non-RAM storage)。如果数据完全存活于程序之外,那么它可以不受程序的任何控制,在程序没有运行时也可以存在。其中两个基本的例子是“流对象(streamed object)”和“持久化对象(persistent object)”。

特例:基本类型

在Java 中这种特别是小的、简单的变量,不用new 来创建,而是创建一个并非是“引用”的“自动”变量。这个变量拥有它的“值”,并置于堆栈中,因此更加高效。
Java确定每种基本类型所占存储空间的大小。

基础类型

基础类型初始值

ps:当变量作为一个类的成员使用时,Java 才确保给定其默认值。

高精度数字

BigInteger: 支持任意精度的整数(integer)。也就是说,在运算中,你可以准确表示任何大小的整数值,而不会丢失任何信息。
BigDecimal: 支持任何精度的定点数(fixed-point number),例如,你可以用它进行精确的货币计算。

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