JAVA 学习·类与方法

  不同于 C ，Java 是一门面向对象的编程语言。C++ 也有面向对象的内容，但是 C++ 和 Java 在方法的具体实现上存在区别。

方法的定义

  方法(method)是为执行一个复杂操作组合在一起的语句集合。一个类中可以声明多个方法。其语法是采用 BNF 范式（Backus-Naur Form，巴科斯范式）描述的，用来描述计算机语言语法的符号集。
  例如，下面是一个求两个整数中最大值的方法max：

public static int max(int num1,int num2){int result = 0;if(num1 > num2)result = num1;elseresult = num2;return result;
}

  其中，public和static是修饰符，int是返回值，max是方法名称。
  方法签名（Method Signature）是指方法名称+形参列表，如上面方法的签名就是max(int num1,int num2)。一个类中不能包含方法签名相同的多个方法，因为这样在调用方法时编译器不知道要调用哪个。

方法的调用

  Java 类中的成员方法可以分为构造方法、类方法和对象方法。

构造方法的调用

  构造方法只能在新建一个对象时，由 Java 虚拟机进行调用。创建对象通常是通过类名 对象名 = new 类名(构造函数的参数)建立。比如下面的例子：

class TestConstructor{private int value;public TestConstructor(){this.value = 1;}public TestConstructor(int value){this.value = value;}public int getValue(){return this.value;}
}public class CallConstructor{public static void main(String[ ] args) {TestConstructor tc = new TestConstructor();System.out.println("Value: " + tc.getValue());tc = new TestConstructor(5);System.out.println("Value: " + tc.getValue());}
}

  运行的结果是：

Value: 1
Value: 5

this 调用

  可以通过this调用该类的其它构造函数，但是必须是构造函数的第一条语句。例如：

class TestConstructor{private int value;public TestConstructor(){this(114);}public TestConstructor(int value){this.value = value;}public int getValue(){return this.value;}
}public class ThisConstructor{public static void main(String[ ] args) {TestConstructor tc = new TestConstructor();System.out.println("Value: " + tc.getValue());}
}

  运行的结果为Value: 114。这是因为在调用无参数构造函数时，无参构造函数通过this(114)调用了构造函数TestConstructor(int value)，并给其形参传递值value = 114，从而使得value成员初始化为114。

super 调用

  一个类还能够通过super调用其父类的构造函数。例如

class TestConstructor{private int value;public TestConstructor(){this(114);}public TestConstructor(int value){this.value = value;}public int getValue(){return this.value;}
}public class SuperConstructor extends TestConstructor{public SuperConstructor(){super(514);}public static void main(String[ ] args) {SuperConstructor sc = new SuperConstructor();System.out.println("Value: " + sc.getValue());}
}

  运行的结果为Value: 514。这是因为在调用SuperConstructor类的午餐构造函数时，通过super(514)语句调用了父类TestConstructor中的含参构造函数TestConstructor(int value)，并给其形参传递值value = 514，从而使成员value初始化为514。

类方法的调用

  类方法就是由static修饰的方法，也称静态方法。静态方法可以通过类名调用，也可以通过对象实例调用。比如下面的代码：

import java.lang.Math;
public class CallStaticMethod{public static void main(String[] args){int a = 114,b = 514;System.out.println(Math.max(a,b));}
}

  在这里，调用了 Java 中自带的类Math中的方法max，输出的结果为514。可以看到静态方法max是通过类名.方法名的方式调用的max方法不需要通过创造Math对象math，并通过math.max(a,b)来调用，因为计算一个最大值没有必要依赖对象。
  事实上，Java 的开发者也考虑到了这一点，所以将Math类的构造函数设置为私有的，这就导致我们其实也无法创造一个Math类的实例对象。

对象方法的调用

  对象方法只能通过实例对象来调用。比如下面的代码：

class Wallet{private int money;Wallet(){money = 0;}public void addMoney(int amount){this.money += amount;}public int getMoney(){return this.money;}
}public class CallObjectMethod{public static void main(String[] args){Wallet wallet = new Wallet();System.out.println("Now we have money: " + wallet.getMoney());wallet.addMoney(520);System.out.println("Then we have money: " + wallet.getMoney());}
}

  运行结果为：

Now we have money: 0
Then we have money: 520

  可以看到实例方法addMoney和getMoney都是通过对象名.方法名调用的。显然不能通过Wallet.addmoney或者Wallet.getMoney调用这两个方法，因为我可以有多个Wallet对象wallet1,wallet2,...，使用类名.方法名无法知道调用的是哪个Wallet对象。

方法的重载

  方法重载(Overloading)是指方法名称相同，但形参列表不同的方法。仅返回类型不同的方法不是合法的重载。一个类中可以包含多个重载的方法（同名的方法可以重载多个版本）。

方法重载实例

  方法重载，例如

public class InputCheckTest{public static void CheckInput(String s){System.out.println("You entered a string.");}public static void CheckInput(int i){System.out.println("You entered an integer.");}public static void CheckInput(double d){System.out.println("You entered a double.");}public static void main(String[] args){CheckInput(114514);CheckInput("114514");CheckInput(114514.0);}
}

  运行结果:

You entered an integer.
You entered a string.
You entered a double.

有歧义的重载

  系统根据我们的输入自动判断调用哪个方法。但是有时候，可能会有多个合适的方法。例如

public class AmbiguousOverloading {public static void main(String[ ] args) {// System.out.println(max(1, 2));}public static double max(int num1, double num2) {return (num1 > num2)?num1:num2;}public static double max(double num1, int num2) {return (num1 > num2)?num1:num2;}
}

  将注释符号去掉，上面的代码编译时将产生错误，因为编译器不知道max(1,2)调用的是哪个函数。

包和类的导入

  Java 源程序在开头通过import 包名;语句导入其它包（类），可以使用其它包中的类及其方法。有点类似于 C/C++ 中的#include "头文件名"语句。Java 程序在编译时会自动导入java.lang.System类，所以我们在编写源程序时可以直接使用System.out和System.in以及它们的方法。
  总的来说，import有两种类型：单类型导入和按需类型导入。

单类型导入

  把导入的标识符引入到当前.java文件，因此当前文件里不能定义同名的标识符，类似C++中的 using nm::id; 把名字空间nm的名字id引入到当前代码处。
  比如，在包p1中定义了类A：

package p1;
public class A{// some statements...
}

  那么在包p2中：

package p2;
import p1.A;//单类型导入，把p1.A引入到当前域
//这个时候当前文件里不能定义A，下面语句编译报错
public class A {//some statements...
}

按需类型导入

  不是把包里的标识符都引入到当前.java文件，只是使包里名字都可见，使得我们要使用引入包里的名字时可以不用使用完全限定名，因此在当前.java文件里可以定义与引入包里同名的标识符。但二义性只有当名字被使用时才被检测到。类似于C++里的using nm。
  比如，包p1还是和上面一样，此时p2中：

package p2;
import p1.*;  //按需导入，没有马上把p1.A引入到当前域
//因此当前文件里可以定义A
public class A {public static void main(String[] args){A a1 = new A();     //这时A是p2.ASystem.out.println(a1 instanceof p2.A); //true//当前域已经定义了A，因此要想使用package p1里的A，只能用完全限定名p1.A a2 = new p1.A();}
}

  如果出现了名字冲突，要用完全限定名消除冲突。

类及其方法的可见性修饰符

  Java 中的可见性修饰符有private、public和protected，不加可见性修饰符的方法默认访问权限为包级。Java 继承时无继承控制(即都是公有继承，和 C++ 不同)，故父类成员继承到派生类时访问权限保持不变（除了私有）。
  成员访问控制符的作用：

• private： 只能被当前类定义的函数访问。
• 包级：无修饰符的成员，只能被同一包中的类访问。
• protected：子类、同一包中的类的函数可以访问。
• public： 所有类的函数都可以访问。

访问权限	本类	本包	子类	它包
public	Yes	Yes	Yes	Yes
protected	Yes	Yes	Yes	No（非子类时）
包级（默认）	Yes	Yes	No（非本包时）	No
private	Yes	No	No	No

  其它的都很好理解，只是需要注意一点：子类类体中可以访问从父类继承来的protected成员。但如果子类和父类不在同一个包里，子类里不能访问另外父类实例的protected成员。可以举一个例子说明这一点。我们在p1包里定义C1类：

package p1;
public class C1{protected int u = 3;
}

  然后在包p2中，会出现以下情况：

package p2;
import p1.C1
public class C2 extends C1{int u = 5;public static void main(String[] args){System.out.println(u) // OK. u 相当于 this.u，打印结果是 5。System.out.println(super.u) // OK. super.u 指的是父类 C1 中的 u，在子类中能够访问。打印结果是 3。C1 o = new C1();System.out.println(o.u) // ERROR. 虽然这里是 C1 的子类，但是与 C1 不在同一个包中，且 o 是一个另外的父类实例，不能访问 o 的保护成员。}
}

类的继承

  Java 中可以用 extends 关键字表示继承，在上面举的例子中也能看到。子类对象是一个父类对象，即子类对象实例 instanceof 父类名的结果为true。

方法覆盖与方法隐藏

  如果子类重新定义了从父类中继承的实例方法，称为方法覆盖(Method Override)。如果子类重新定义了从父类中继承的类方法，称为方法隐藏(Method Hidden)。它们具有如下性质：

• 仅当父类方法在子类里是可访问的，该实例方法才能被子类覆盖/隐藏；否则只是定义了一个普通方法而已，不叫作覆盖/隐藏。
• 父类的final方法不能被子类覆盖/隐藏，否则编译时会报错。
• 在子类函数中可以使用super调用被覆盖的父类方法。

实例方法的多态性

  之所以会产生实例方法的多态性这个概念，是因为父类引用变量可以指向子类对象。例如，如果A是B的父类，那么A o = new B()是可行的。其中，A是变量o的声明类型，编译时对有关变量o的语句进行检查时，都是将o视作声明类型；B是o的运行时类型，在运行的时候，因为o实际指向的对象并不是A类型的，这就会产生多态性。
  实例方法的多态性可以通过下面的代码说明：

class A{public void m() {System.out.println("A's m");}public static void s() {System.out.println("A's s");}
}
class B extends A{//覆盖父类实例方法public void m() {System.out.println("B's m");}//隐藏父类静态方法public static void s() {System.out.println("B's s");}
}
public class OverrideDemo {public static void main(String[] args) {A o1 = new B();o1.m();  // B's mo1.s();  // A's s((A)o1).m // B's m，被覆盖的父类实例方法不能再发现B o2 = new B();o2.s // B's s((A)o2).s // A's s，被隐藏的父类静态方法可以再发现}
}

  对于上面运行结果的解释是：静态函数没有多态性，函数入口地址在编译时确定，编译时所有的变量都是按照其声明类型；实例方法具有多态性，在运行时时根据实际的运行时类型确定函数入口地址。