Java类设计总结（字段、构造、方法、继承、重写、抽象类和接口）

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我是靠谱客的博主含蓄皮皮虾，最近开发中收集的这篇文章主要介绍Java类设计总结（字段、构造、方法、继承、重写、抽象类和接口），觉得挺不错的，现在分享给大家，希望可以做个参考。

概述

oop思想的核心，就是类（class）。在Java中类的作用是作为完整、独立的程序单元来完成特定功能，并不局限于扩展数据类型（比如C++的类的作用就是让用户自定义类型，让这种类型看起来像是基本类型一样，并且封装了关于它的操作）。

C++学习者一定要和Java区分，有些地方比较相似可以类比，有些地方则是干扰项。但是，如果你对C++的类设计了解透彻，我相信Java是可以速成的。

这篇文针对有Java类设计基础的读者，如果是初学者，老老实实回去看书。碎片化知识有害你的成长。

一、类字段

也叫成员或成员变量。它们有四种访问权限：public（公有）、默认、protected（保护）、private（私有）。
public：对外可见的，所有类都可以访问
默认：也叫“包内友好”，位于同一个包中的类可以访问
protected：保护成员，这个是在继承中的概念，位于同一个包中的类以及它的所有子类可以访问
private：私有，只有自己的成员函数和构造函数可以访问
方法和内部类的访问权限也一样。关于访问权限这里不细讲了，如果这点没弄清楚赶快去补。Java中访问权限的控制虽然没有C++那么繁琐，但是依然很重要。下面说几个原则：
(1)字段一般应设计成private，除非是final字段
(2)构造函数、成员函数（也叫方法）一般应设计成public或默认，但也有保护方法或私有方法，常见于一些危险操作，不允许用户直接调用而必须通过其他方法间接调用
(3)内部类可以自由选择访问权限，但一般不是public
另外，说一下public class。如果它是内部类，那就好理解，和成员权限一样属于公有。如果它是外部类，那表明这个类是它所在文件的主类，类名必须和文件名相同。比如public class Main，必须在Main.java中。一个Java源文件只能且必须有一个public class。在主文件中，这个类包含main方法，也就是JVM（Java解释器）的入口地址。外部类不可以用private和protected修饰。

用final修饰的字段类似于C++中的const成员，表示初始化之后就不可改变，是常量。Java中const是个“保留字”，它没有实际意义，但Java不允许用户用它做标识符。

静态字段是一种特殊的字段，用static关键字修饰。它的生存期和普通字段不同。普通字段是依存于对象的，当对象被解除引用之后它们就随之消灭了。而静态字段是依附于类本身存在的，只要这个文件还在运行，它们就不会消亡，所以叫静态字段。由于静态字段的这个性质，它们常被设置为与具体对象无关的东西，比如对象数目计数。

二、方法和构造方法

方法就是成员函数，封装了对类字段的操作。方法分为静态方法和对象方法两种，先讨论后者。通过对象名.方法名调用。
构造方法是一种特殊的方法，在对象创建时调用，它不可以手动调用，而是对象分配内存和初始化时通过new语句调用。

Classname objectname = new Classname (args...);

args必须和某个构造函数的参数表相匹配。
Java中没有直接的复制构造函数，因为赋值运算符仅仅是复制引用而不是对象。如果想实现对象的深拷贝，则应使用clone方法。
方法重载：方法名相同，参数列表不完全相同的几个函数，叫做重载函数。返回值可以相同可以不同。**但参数列表必须不同，否则将产生二义性。**还有一个概念叫方法重写，这是完全不同的两个概念，在继承中讲。
构造方法和普通方法一样，也可以重载。
Java和C++不一样，不提供运算符重载，也不提供默认参数。这些功能其实属于语法糖，都可以通过方法重载实现。但是，用起来就没有C++那么方便，比如BigInteger类，不能用加号，只能用add方法。
Java不提供析构函数，因为JVM是个全职保姆，它会检查有没有未引用的对象，并且会自动回收它们的内存（扫垃圾），这就没必要提供析构函数。Java这么设计的初衷是免得程序猿手动分配内存，但是在性能上有所损失。一般在简单操作上，Java程序的运行速度是C++的1/3左右。

静态方法是一种特殊的方法，用static关键字修饰。这里的静态不是指生存期，而是指依赖性。普通方法依赖于特定的对象，它们执行的是与对象有关的操作，必须通过对象名调用。**但是静态方法是不依赖于具体的对象，可以通过类名来调用。**它们被设计为执行与对象无关的操作，比如Math类中的sqrt()，不是执行关于具体对象的操作，它是用来求实数（double）的平方根。（其实Math类是个抽象类，不允许创建它的对象，因为创建Math类的对象没有意义）
**静态方法只能引用静态字段，不可以引用普通字段。**另外，有两个原则要注意，一是不要通过对象方法操作（操作指的是修改，读是允许的）静态字段；二是不要用对象名引用静态成员，而要用类名。

三、继承

继承是指子类与父类的关系，子类全盘拥有父类除私有成员和静态成员之外的所有成员。由于字段一般是私有的，所以继承一般是为了继承方法。
C++中继承有public，private，protected三种方式，但Java默认只能extends，也就是公有继承。特征就是，父类的公有成员和保护成员在子类中依然有相同的访问权限。Java规定一个类最多继承一个类，不支持多重继承（这是为了避免菱形继承问题），但允许一个类实现多个接口。
子类的构造函数要首先调用父类的构造函数（除非父类是抽象类），然后再做其它初始化工作。调用方法就是super(args…);

继承的功能就是扩展已有的类使它支持更多功能，以及变更某些函数的执行方式。说白了，就是扩展和多态。多态通过一种叫做方法重写的操作来实现。
方法重写是指子类中重新定义父类某个方法。和方法重载不同，重写（覆盖）的方法头必须和父类相应方法完全相同，也就是函数名、参数表完全相同。并且，方法重写有几个必须遵循的规则：
1、子类函数的返回值必须兼容父类函数返回值（兼容是指必须和父类函数返回值在同一继承链中，并且不能是比父类返回值更高的类型。如果返回值是基本类型，则必须完全相同）
2、子类函数抛出的异常不可以高于父类函数
3、子类函数的访问权限不可以低于父类函数
4、静态方法和被final修饰的方法不能重写

final的另外两种用法：用final修饰的类是指不可继承的类，它位于继承链的底端。试图extends它会引发编译错误。用final（注意不要和finally混淆，finally是异常处理中用到的控制关键字）修饰的函数是指不可被子类重写的函数。

四、抽象类和接口

抽象类是指被abstract关键字修饰的类。类似于C++中的纯虚类。它是一种不可以创建对象的类。抽象方法是指用abstract关键字修饰，只提供声明不提供实现的方法，类似于C++中的纯虚函数。
规定有抽象方法的类必须声明为抽象类。抽象类被继承时，必须实现其中的抽象方法，或者把子类也声明为抽象类。
没有抽象方法的类也可以声明为抽象类，目的是禁止用户创建关于它的对象，比如Math类。
抽象类的所有字段默认为静态字段。

接口（interface）是一种类似于类的东西，但它不是真正的类。它只提供类的蓝图，剩下的交给具体的类实现。而且，它的存在是为了弥补Java不支持多重继承造成的损失。一个类可以implements（实现）多个接口（同时还可以继承一个类），一个接口可以extends另一个接口。
接口中所有方法都是抽象方法，所有字段都是静态final字段。
类实现接口时，必须实现接口的所有方法，或者把类声明为abstract。

Java的类设计规则其实比C++简单的多，因为没有C++的指针、引用、const等啰嗦的考虑。所以，只要多写点代码，多总结就能摸清规律。