类与对象的基本概念
类与对象的概念
类：类是一个模板，它描述一类对象的行为和状态。
对象：对象是类的一个实例。有状态和行为。例如，一条狗是一个对象，它的状态有：颜色、名字、品种；行为有：摇尾巴、叫、吃等。
下图中男孩女孩为类，而具体的每个人为该类的对象：
类与对象的关系：类是对象的抽象，而对象是类的具体实例。类是抽象的，不占用内存，而对象是具体的，占用存储空间。类是用于创建对象的蓝图，它是一个定义包括在特定类型的对象中的方法和变量的软件模板。
1、类的声明
（1）类的结构
（2）声明格式
类修饰符的含义：
public 将一个类声明为公共类，它可以被任何对象访问。
abstract 将一个类声明为抽象类，没有实现方法，需要子类提供方法的实现。
final 将一个类声明为最终类即非继承类，表示它不能被其它类所继承。
friendly 友元类型，默认的修饰符，只有在相同包中的对象才能使用这样的类。
（3）类的成员变量
在类中声明的变量就是成员变量，作用域是整个类。它描述了该类的内部信息，一个成员变量可以是简单变量，也可以是对象、数组等其它结构性数据。
成员变量修饰符的含义：
public 公有访问控制符。指定该变量为公共的，它可以被任何对象的方法访问。
private 私有访问控制符。指定该变量只允许自己类的方法访问，其它任何类（包括子类）中的方法均不能访问此变量。
protected 保护访问控制符。指定该变量只可以被它自己的类及其子类访问，在子类中可以覆盖此变量。
static 静态修饰符。指定该变量被所有对象共享，即所有的实例都可以使用该变量。
final 最终修饰符。指定常量。
transient 过度修饰符。指定该变量是一个系统保留，暂无特别作用的临时性变量。
volatile 易失修饰符。指定该变量可以同时被几个线程控制或修改。
（4）类的成员方法
成员方法描述对象所具有的功能和操作，反映对象的行为，是具有某种相对独立功能的程序模块。一个类或对象可以有多个成员方法，对象通过执行它的成员方法对传来的消息作出相应，完成特定的功能。
成员方法一旦定义，便可以在不同的场合中多次调用，故可增强程序结构的清晰度，提高编程效率。
格式：
如果不需要传递参数到方法中，只需将方法名后的括号中的参数去掉即可，并将返回值类型定义为void，return语句也就可以省略。
成员方法修饰符的含义：
public 公有访问控制符。指定该方法为公共的，它可以被任何对象的方法访问。
private 私有访问控制符。指定该方法只允许自己类的方法访问，其它任何类（包括子类）中的方法均不能访问此变量。
protected 保护访问控制符。指定该方法只可以被它自己的类及其子类访问。
friendly 默认的友元访问控制符，在同一个包中的其它类可以访问此方法，而其它包中的类不能访问该方法。
final 最终修饰符。指定该方法不能被重载。
static 静态修饰符。指定不需要实例化一个对象就可以激活的方法。
synchronized 同步修饰符。在多线程程序中，该修饰符用于在运行前，对它所属的方法加锁，以防止其它线程访问，运行结束后解锁。
native 本地修饰符。指定此方法的方法体是用其它语言在程序外部编写的。
示例：创建一个类，该类含有类的成员变量和成员方法
示例：创建一个类，该类含有判断质数的成员方法，测试时从键盘输入一个数，判断是否为质数
2、方法的重载
方法的重载指一个类中有多个方法有相同的名字，但是这些方法的参数必须不同，或者是参数的个数不同，或者是参数的类型不同。返回值类型不能用来区分重载的方法。
作用：实现同名的构造方法可以接受不同的参数。
示例：创建一个类，该类包含两个重载的方法，对该类进行测试
3、构造方法
构造方法（constructor）是一种特殊的方法，它是在对象被创建时初始化对象的成员的方法。构造方法的名称必须与它所在的类名完全相同。构造方法没有返回值，但在定义构造方法时，构造方法名前不能用修饰符void来修饰，这是因为一个类的构造方法的返回值类型就是该类本身。
构造方法定义后，创建对象时就会自动调用它，因此构造方法不需要在程序中直接调用，而是在对象产生时自动执行。这一点不同于一般的方法，一般的方法是在需要时才调用。
构造方法的形式：
每个类至少有一个构造方法。类被定义时如果没有显示地定义一个构造方法，那么编译器会自动创建一个默认构造方法，默认构造方法没有参数，而且方法体为空。其形式如上图b所示。
示例：利用构造方法来初始化圆柱体类Cylinder的成员变量
4、对象
对象是系统中用来描述客观事物的一个实体，它是构成系统的一个基本单位。一个对象由一组属性和对这组属性进行操作的一组方法组成。
一个对象的生命周期包括三个阶段：生成、使用和消除。
（1）对象的生成
对象的生成包括声明、实例化。
格式：类名 对象名=new类名（[参数列表]）；
声明：类名 对象名
声明并不为对象实体分配内存空间，而只是分配一个引用空间。
实例化：运算符new为对象分配内存空间，它调用对象的构造方法，返回对象的引用；一个类的不同对象分别占据不同的内存空间。如果类中没有显示给出构造方法，系统会调用默认的构造方法。
对象的内存模型图：
（2）对象的使用
通过运算符“.”可以实现对对象属性和方法的调用。
访问对象属性的格式：对象名.变量名; 如：person.name="张三"；
调用对象的方法的格式：对象名.方法名（[参数列表]）；如：x.speak("music");
（3）对象的清除
Java的垃圾收集机制会周期性地自动扫描对象的动态内存区，检测某个实体是否已不再被任何对象所引用，如果发现这样的实体，就释放实体占有的内存。系统垃圾回收方法为System.gc（），当系统内存用尽或调用System.gc（）要求垃圾回收时，垃圾回收线程与系统同步运行。
示例：设计一个计算阶乘的类Fact，对该类进行测试
5、父类、子类和继承
Java中，所有的类都是通过直接或间接地继承java.lang.Object得到的。Object类是所有类的父类，如果一个类没有使用extends关键字明确标识继承另外一个类，那么这个类就默认继承Object类。因此，Object类是Java类层中的最高层类，是所有类的超类。Java中任何一个类都是它的子类，由于所有的类都是由Object衍生出来的，所以Object的方法适用于所有类。
继承而得到的类为子类，被继承的类为父类，父类包括所有直接或间接被继承的类。子类继承父类的状态和行为，同时也可以修改父类的状态或重载父类的行为，并添加新的状态和行为。
（1）创建子类
格式：class SubClass extends SuperClass{.....}
通过extends把SubClass声明为SuperClass的直接子类，如果SuperClass又是某个类的子类，则SubClass同时也是该类的间接子类。子类可以有选择的继承父类中访问权限设定为public、protected的成员变量和方法。但不能继承访问权限为private的内容。
（2）继承
继承是一种由已有的类创建新类的机制，通过继承实现代码复用。利用继承，我们可以先创建一个共有属性的一般类，根据该一般类再创建具有特殊属性的新类，新类继承一般类的状态和行为，并根据需要增加它自己的新的状态和行为。
子类不能继承父类中访问权限为private的成员变量和方法。子类可以重写父类的方法及命名与父类同名的成员变量。但Java不支持多重继承，即一个类从多各超类派生的能力。
子类继承父类的方法和属性，而自己又增加了新的属性和方法，所以子类的功能比父类要强大。
子类不继承父类的构造方法。
（2.1）子类与父类在同一包中的继承性
子类自然地继承了父类中不是private的成员变量和方法作为自己的成员变量和方法。
示例：子类和父类在同一包中的继承性。
（2.2）子类和父类不在同一包中的继承性
子类和父类不在同一个包中，子类继承了父类的protected，public成员变量和方法；但能不继承父类的友好变量和方法。
示例：Father和Jerry分别隶属不同的包
（3）成员变量的隐藏和方法的重写
当在子类中定义的成员变量和父类中的成员变量名同名时，则父类中成员变量被隐藏，此时称子类的成员变量隐藏了父类的成员变量。
如果局部变量的名字与成员变量的名字相同，则成员变量被隐藏，即这个成员变量在这个方法内暂时失效。这时如果想在该方法内使用成员变量，就必须使用关键字this。
当子类中定义了一个方法，并且这个方法的名字、返回类型、参数个数和类型与父类中的某个方法完全相同时，父类的这个方法将被隐藏，这就是父类方法的重写，也称为方法的覆盖。
子类通过隐藏父类的成员变量和重写父类的方法，可以把父类的状态和行为改变为自身的状态和行为。
示例：子类重写父类的方法
6、super关键字
子类在隐藏了父类的成员变量或覆盖了父类的方法后，常常还要用到父类的成员变量，或在覆盖的方法中使用父类中被覆盖的方法以简化代码的编写，这时就要访问父类的成员变量或调用父类的方法，Java中通过super来实现对父类成员的访问，super用来引用当前对象的父类。
主要有三种情况：
用来访问父类被隐藏的成员变量，如super.variable。
用来调用父类中被覆盖的方法，如super.Method([paramlist])。
用来调用父类的构造方法，如super([paramlist])。
子类不继承父类的构造方法，如果子类想使用父类的构造方法，子类必须在自己的构造方法中使用关键字super来表示父类的构造方法，而且super必须是子类构造方法中的头一条语句。
示例：子类使用关键字super来调用父类的构造方法。
示例：使用关键字super调用被子类隐藏了的父类的成员变量或方法
7、上转型对象
假设A类是B类的父类，当我们用子类创建一个对象，并把这个子类对象的引用放到父类的对象中时，如：
称这个父类对象a是子类对象的b的上转型对象，上转型对象的实体是子类负责创建的，但上转型对象会失去原对象中新增的一些属性和方法。
上转型对象特点：
（1）上转型对象不能操作子类新增的成员变量和子类新增的方法，失去了这部分属性和功能。
（2）上转型对象可以操作子类继承的成员变量，也可以使用子类继承的或重写的方法。
（3）如果子类重写了父类的某个方法后，当对象的上转对象调用这个方法时一定是调用了这个重写的方法，因为程序在运行时知道，这个上转型对象的实体是子类创建的，只不过改变了一些功能而已。
不要将父类创建的对象和子类对象的上转型对象混淆。
示例：上转型对象
8、多态性
多态体现在两个方面：由方法重载实现的静态多态性（编译时多态）和方法重写时实现的动态多态性（运行时多态）。
（1）编译时多态：在编译阶段，具体调用那个被重载的方法，编译器会根据参数的不同来静态确定调用相应的方法。
（2）运行时多态：指父类的某个方法被子类重写时，可以各自产生自己的功能行为。
子类继承了父类除私有的所有属性，对于重载和继承的方法，Java运行时系统根据调用该方法的实例的类型来决定选择哪个方法调用。对于子类的一个实例，如果子类重载了父类的方法，则运行时系统调用子类的方法，如果子类继承了父类的方法（未重载）则运行时调用父类的方法。
示例：运行时多态
示例：
类的访问权限与包的概念
1、类的访问控制
类的访问控制有public、abstract、final及friendly（无修饰符或默认）4种，不能用protected和private修饰符。
（1）public类
表示所有其它的类都可以使用此类，这个类作为整体是可见和可使用的，程序的其它部分可以创建这个类的对象，访问这个类可用的成员变量和方法。
（2）abstract类
抽象类有点类似“模板”的作用，其目的是根据它的格式来创建和修改新的类。但是并不能直接由抽象类创建对象，只能通过抽象类派生出新的子类，再由其子类来创建对象。也就是说，抽象类就是不能用new运算符来创建实例对象的类，它可以作为父类被它的所有子类所共享。
说明：在抽象类中的方法可分为两种，一种是一般方法；另一种是抽象方法，由abstract关键字开头的方法，此方法只声明返回值的数据类型、方法名与所需要的参数，但没有方法体。也就是说，抽象方法只需声明，而不需实现。当一个方法为抽象方法时，意味着这个方法必须被子类的方法所覆盖，否则子类仍然是abstract的。抽象方法中，修饰符static和abstract不能同时使用。
示例：写两个类Dog和Bird，继承抽象类Animal，子类对 父类的抽象方法进行重写。
（3）final类
在类名前加关键字final，这个类就被定义为final类，当一个类被定义为final时，它的所有方法都自动成为final方法。
final类不能被继承，不能被覆盖，其执行速度比一般类快。API中的String、Math等就是典型的final类。
（4）friendly类
当没有修饰符时，称此类为friendly类，表示该类只能被本包中的其它类使用。
示例：friendly类被本包中的其它类使用
2、类成员的访问控制
当用一个类创建了一个对象之后，该对象可以通过"."点运算符访问自己的变量，并使用类中的方法。但访问自己的变量和使用类中方法是有一定限制的。通过修饰符private、default、protected和public来说明类成员的使用权限。
private(私有的）：类中限定为private的成员只能在这个类中被访问，在类外不可见。
default（无修饰符，默认的）：若没有访问控制符，则该类成员可以被该类所在包中的所有其它类访问。
protected（受保护的）：用该关键字修饰的类成员可以被同一类、被该类所在包中的所有其它类或其子类（可以不在同一包中）的实例对象访问。
public：其修饰的成员可以被其它任何类访问，前提是对类成员所在的类有访问权限。
3、类的组织
（1）包package
包是Java语言提供的一种区别类名空间的机制，是类的组织方式，每个包对应一个文件夹，包中还可以再有包，称为包等级。在源程序中可以声明类所在的包，就像保存文件时要说明文件保存在哪个文件夹中一样。同一包中的类名不能重复，不同包中的类名可以相同。所以说，包实际上提供了一种命名机制和可见性限制机制。
当源程序中没有声明类所在的包时，Java将类放在默认包中，这意味着每个类使用的名字必须互不相同，否则会发生冲突，，就像在一个文件夹中文件名不能相同一样。一般不要求处于同一包中的类有明确的相互关系，如包含、继承等，但是由于同一包中的类在默认情况下可以相互访问，所以为了方便编程和管理，通常把需要在一起工作的类放在一个包里。
包的创建：若要创建自己的包，就必须以package语句作为Java源文件的第一条语句，指明该文件中定义的类所在的包。格式如下：
package 包名1[.包名2[.包名3]...]；
包名的命名规则：所有字母全部小写，其可以是一个合法的标识符，也可以是若干个标识符加“."点分割而成。如果在package语句的包名中含有“."点号，则其代表了目录分隔符。这是，需要按照包名分割的顺序，依次创建文件夹中的子文件夹。如：
package com.learnhelp;
那么程序文件的目录结构必须包含有如下的结构：
\com\learnhelp
（2）导入包
使用import语句可以引入包中的类。
在编写源程序时，除了自己编写的类外，还经常需要使用Java提供的许多类，这些类可能在不同的包中。这时可以使用import来导入。
import 包名.类名;
如：
（3）Java常用类包
（3.1）java.lang包
包含了各种定义Java语言时必须的类，这些类能够以其他类不能使用的方式访问Java的内部。任何Java程序都将自动引入这个包。
Object类：Java中最原始、最重要的类，每个Java类都是它的子类，它实现了每个类都必须具有的基本方法。
基本类型包装器：Boolean、Character、Number、Double、Float、Integer、Long。
String类：字符串类。
Math类：数学函数的集合。
执行线程类Thread、ThreadGroup、接口Runnable。
System类和Runtime类：可以通过类Runtime和System访问外部系统环境。System类的两个常用功能就是访问标准输入/输出流和错误流、退出程序。
异常和错误：类Exception、Error。
接口Throwable。
（3.2）java.io包
Java的输入输出模式是完全建立在流的基础之上的。流是一种字节从一个地方到另一个地方的单向流动，可以把流附加于文件、管道和通信链路等。java.io类包中定义的许多种流类通过继承的方式进行组织，其中也包括一些用来访问本地文件系统上的文件流类。
（3.3）java.util包
包含了一些实用类和有用的数据结构，如字典、散列表、堆栈、向量以及枚举类等。
（3.4）java.sql包
该包是实现JDBC的类库，利用这个包可以使Java程序具有访问不同种类数据库的功能，只要安装了合适的驱动程序，同一个Java程序不需要修改就可以存取、修改这些不同的数据库中的数据。