Java面向对象进阶篇(包装类,不可变类)

内容预览:
  • 当类初始化完成后,类变量也初始化完成~
  •      如果一个类始终只能创建一个实例,则这个类被称为...~
  • 如果可能,应该将不可变类的实例进行缓存~

一. Java 8的包装类

       Java中的8种基本数据类型不支持面向对象的变成机制,也不具备对象的特性:没有成员变量,方法可以调用。为此,Java为这8 种基本数据类型分别提供了对应的

       包装类(Byte,Short,Integer,Long,Double,Float,Charater,Boolean)。

       从jdk 1.5开始,Java提供了自动装箱和自动拆箱的功能。自动装箱就是可以把一个基本类型变量赋给对应的包装类变量。自动拆箱与之相反。

包装类提供了基本类型变量和字符串之间的转换的方法。有两种方式把字符串类型值转换成基本类型的值

  a)利用包装类提供的parseXxx(String s)静态方法(除了Character之外的所有包装类都提供了该方法。)

  b)利用包装类提供的Xxx(String s)构造器

String类提供了多个重载valueOf()方法,用于将基本类型变量转换成字符串。

 两个128自动装箱后,比较它们的大小并不相等,因此Java 7增强了包装类的功能,为所有的包装类提供了一个静态的compare(xxx val1,xxx val2)方法,来比较两个基本类型值得大小。

Java 8再次增强包装类的功能,可以支持无符号运算。

二.处理对象

2.1 打印对象和toString方法

     System.out的println()方法和print()方法只能在控制台输出字符串。

     toString()方法是Object类里的一个实例方法,它是一个自我描述方法,所有的Java类都是Object类的子类,因此所有的Java类都有toString()方法。

       当程序员直接打印一个对象时,系统会输出该对象的“自我描述”信息,以告诉外界该对象的所有状态信息。当我们使用println()和print()方法打印一个对象时,会自动调用Object类的toString()方 法。因此,下面两行代码的效果完全一样:

System.out.println(person);
System.out.println(person.toString());

Object类提供的toString()方法总是返回该对象实现类的“类名[email protected]+hashCode”值,这个值不能真正实现“自我描述”功能,因此如果用户需要实现自我描述功能,就必须重写Object类的toString()方法。

package com.company;

class Apple{
private String color;
private double weight;
public Apple(String color,double weight)
{
this.color = color;
this.weight = weight;

}

@Override
public String toString() {
return "一个苹果,它的颜色是"+color+",重量是"+weight;
}
}


public class ToStringTest {
public static void main(String[] args){
Apple apple
= new Apple("红色",5.68);
System.out.println(apple);
}

}

2.2 ==和equals方法

     == 和 equals 都可以用来测试两个变量是否相等。== 用来判断基本数据类型时,当且仅当变量的数据类型和变量的值都一致时才返回true。== 用来判断引用类型变量时,只有当它们指向同一个对象时才返回true。不可用于比较类型上没有父子关系的两个对象。

  可以使用String对象的equals方法判断两个字符串变量的引用字符串的字符序列是否相等,相等就返回true。

  下面程序示范了JVM使用常量池管理字符串直接量的情形

package com.company;

public class StringCompareTest {
public static void main(String[] args){
//s1直接引用常量池中的“疯狂Java”
String s1 = "疯狂Java";
String s2
= "疯狂";
String s3
= "Java";
String s4
= "疯狂"+"Java";//s4后面的字符串值在编译时确定下来,直接引用常量池中的“疯狂Java”
String s5 = s2+s3;//s5后面的字符串值在编译时确定下来,不能直接引用常量池中的“疯狂Java”
//JVM会使用常量池来管理“疯狂Java”,在调用构造器创建一个新的String对象,一共产生了两个字符串对象
String s6 = new String("疯狂Java");//s6调用构造器创建一个新的String对象,s6引用堆内存中的String对象

System.out.println(s1
== s4);//输出true
System.out.println(s1 == s5);//输出false
System.out.println(s1 == s6);//输出false
System.out.println(s4 == s6);//输出false
}
}

equals方法是Object类提供的一个实例方法,因此所有引用变量都可调用该方法来判断是否等于引用变量,但使用这个

方法与==运算符没有区别,同样要求两个引用变量指向同一个对象才返回true。如果希望采用自定义的相等标准,则可

采用重写equals方法实现。

package com.company;

class Person
{
private String name;
private String id;

public Person(String name, String id) {
this.name = name;
this.id = id;
}

@Override
public boolean equals(Object obj)
{
if(this == obj)
return true;
if(null != obj && obj.getClass() == Person.class)
{
Person person
= (Person)obj;
if(person.id == this.id)
{
return true;
}
}
return false;
}
}
public class OverrideEqualsRight {
public static void main(String[] args)
{
Person p1
= new Person("孙悟空","234");
Person p2
= new Person("孙行者","234");
Person p3
= new Person("孙悟饭","567");
System.out.println(
"p1和p2是否相等?"+p1.equals(p2));
System.out.println(
"p1和p3是否相等?"+p1.equals(p3));

}
}

三.  类成员

3.1 理解类成员

static关键字修饰的成员就是类成员。类成员可以有4种,包括类变量,类方法,静态初始代码块,内部类等。static不等修饰构造器。类成员只属于类不属于实例。

类变量属于整个类,当系统第一次准备使用该类时,系统会为该类变量分配内存空间,类变量开始生效,直到该类被卸载,该类的类变量所占有的内存才会被系统的垃圾回收机制回收。当类初始化完成后,类变量也初始化完成。

类变量可以通过类来访问,也可以通过类的对象来访问。当通过对象来访问类变量时,系统会在底层转换为通过该类访问变量。

注意类成员不能访问实例成员。因为类成员是属于类的,作用域比实例成员的作用域大。完全可能出现类成员初始化完成,但实例成员还不曾初始化的情况。

3.2 单例(Singleton)类

    在一些特殊场景下,不允许自由创建该类的对象,而只允许为该类创建一个对象。为了避免其他类自由创建该类的实例,应该把类的构造器使用private修饰。根据良好的封装原则,一旦把类的构造器隐藏起来,则需要提供一个public方法作为该类的访问点,用于创建该类的对象,且该方法必须使用static修饰(因为调用该方法之前还不存在对象,因此调用该方法的不可能是对象,只能是类)。除此之外,该类还必须缓存已经创建的对象,否则该类无法知道是否曾经创建过对象。为此该类需要使用一个成员变量来保存曾经创建的对象,因为该成员变量需要上面的静态方法访问,故该成员变量必须使用static修饰。

     如果一个类始终只能创建一个实例,则这个类被称为单例类。

 基于上面介绍,下面程序创建了一个实例类。

 

package com.company;
class Singleton
{
private static Singleton instance;
private Singleton(){}
public static Singleton getSingleton()
{
if(null == instance)
{
instance
= new Singleton();
}

return instance;
}

}

public class SingletonTest {
public static void main(String[] args)
{
Singleton s1
= Singleton.getSingleton();
Singleton s2
= Singleton.getSingleton();
System.out.println(s1
== s2);
}

}

 

输出:true

 

 四. final修饰符

final关键字可用于修饰类、变量和方法。用于表示它修饰的类,方法和变量不可改变。

4.1 final成员变量

final修饰的成员变量必须由程序员显式地指定初始值,归纳如下:

类变量:必须在声明类变量时或静态初始块中指定初始值。而且只能在两个地方的其中之一指定。

实例变量:必须在声明实例变量时,非静态初始化块或构造器中指定初始值,而且只能在三个地方的其中之一指定。

如果打算在构造器、初始化块中对final成员变量进行初始化,则不要在初始化之前就访问成员变量的值。例如下面程序

引发错误。

 

public class FinalErrorTest {
final int age;
{
System.out.println(age);//访问引发错误
age
= 6;
System.out.println(age);
}
}

 

4.2 final局部变量

局部变量必须由程序员显示指定默认值。因此使用final修饰局部变量时,既可以在定义时指定默认值,也可以不指定

默认值。例如:

public void setDemo()
{
final int a;
a
=3;
System.out.println(a);
}

final修饰基本数据类型变量时,保证变量的基本数值不会改变,当final修饰引用类型变量时,final只保证变量引用的

地址不会改变,即一直引用一个对象。

4.3 可执行宏替换的final变量

对于一个final变量来说,不论是类变量,实例变量,还是局部变量,只要满足三个条件,这个final变量不再是一个变量,而是相当于一个直接量。

a)使用final修饰符修饰

b)在定义该final变量时指定了初始值

c)该初始值在编译时确定了下来

4.4 final方法

final修饰的方法不可以被重写

4.5 final类

final修饰的类不可以有子类,不可被继承,例如java.lang.math就是一个final类

4.6 不可变类

  不可变类的意思是创建该类的实例后,该实例的实例变量是不可改变的。Java提供的8个包装类和java.lang.String类

都是不可变类,当创建它们的实例后,其实例的实例变量不可改变

创建自定义的不可变类,需满足以下规则:

1.使用private和final修饰符来修饰该类的成员变量

2.提供带参数的构造器,用于根据传入参数初始化类里的成员变量

3.仅为类的成员变量提供getter方法,不提供setter方法

4.如果有必要,重写Object类的equals()方法和hashCode()方法。equals()方法根据关键成员变量来作为两个对象是否相    等的标准,除此之外,还应该保证两个用equals()方法判断为相等的对象的hashCode()也相等。

下面定义一个不可变的Address类。

package com.company;

public class Address {
private final String detail;
private final String postCode;

public Address()
{
this.postCode = "";
this.detail = "";
}

public Address(String detail,String postCode)
{
this.detail = detail;
this.postCode = postCode;
}

public String getDetail()
{
return this.detail;
}

public String getPostCode()
{
return this.postCode;
}

@Override
public int hashCode() {
return detail.hashCode() + postCode.hashCode()*31;
}

@Override
public boolean equals(Object obj) {
if(this == obj)
return true;
if(null != obj && obj.getClass() == Address.class)
{
Address ad
= (Address)obj;
if(this.getDetail().equals(ad.getDetail())
&& this.getPostCode().equals(ad.getPostCode()))
return true;
}
return false;
}



}

如果需要设计一个不可变类,尤其要注意其引用类型的成员变量。如果引用类型的成员变量的类是可变的,就必须采取必要的措施来保护该成员变量所引用的对象不会被修改,这样才能创建真正的不可变类。

下面程序试图创建一个不可变的Person类,但因为Person类的一个成员变量是可变类,所以导致Person类也是个可变类。

package com.company2;

class Name
{
private String firstName;
private String lastName;

public Name(String firstName, String lastName) {
this.firstName = firstName;
this.lastName = lastName;
}
public Name(){}

public String getFirstName() {
return firstName;
}

public String getLastName() {
return lastName;
}

public void setFirstName(String firstName) {
this.firstName = firstName;
}

public void setLastName(String lastName) {
this.lastName = lastName;
}


}
public class Person {

private final Name name;

public Person(Name name)
{
this.name = name;
}

public Name getName() {
return name;
}



public static void main(String[] args)
{
Name name
= new Name("悟空","孙");
Person person
= new Person(name);

System.out.println(person.getName().getFirstName());

name.setFirstName(
"八戒");

System.out.println(person.getName().getFirstName());

}
}

为了保持Person对象的不可变性,必须保护好Person对象的成员变量:name,让程序无法访问到Person对象的name

成员变量,也无法利用name成员变量的可变性来改变Person对象了。

因此将Person类改为如下:

public class Person {

private final Name name;
public Person(Name name)
{
this.name = new Name(name.getFirstName(),name.getLastName());
}

public Name getName() {
return name;
}

4.7 缓存实例的不可变类

不可变类的实例状态不可改变,可以很方便的被多个对象所共享。如果程序经常需要使用相同的不可变类的实例,则

应该考虑缓存这种不可变类的实例,毕竟创建重复的对象没有太大的意义,而且加大系统开销。如果可能,应该将不可变类的实例进行缓存。

package com.company2;

class CacheImmutale
{
private static int MAX_SIZE = 10;
//使用数组来缓存已有的实例
private static CacheImmutale[] cache = new CacheImmutale[MAX_SIZE];
//记录缓存实例在缓存中的位置,cache[pos-1]是最新的实例
private static int pos = 0;
private final String name;

private CacheImmutale(String name)
{
this.name = name;
}

public String getName() {
return name;
}

/**
* 缓存的操作方法
*
@param name
*
@return 缓存的实例
*/
public static CacheImmutale valueOf(String name){
//遍历已缓存的对象
for(int i = 0 ; i < MAX_SIZE ; i++)
{
//如果已有相同实例,则直接返回该缓存的实例
if(null != cache[i] && cache[i].getName().equals(name))
{
return cache[i];
}

}
//如果缓存池已满,
if(pos == MAX_SIZE)
{
//把缓存的第一个对象覆盖,即把刚刚生成的对象放在缓存池的最开始位置
cache[0] = new CacheImmutale(name);
pos
= 1;
}
else
{
//把新的对象缓存起来,pos加1
cache[pos++] = new CacheImmutale(name);
}
return cache[pos-1];
}

@Override
public boolean equals(Object obj) {
if(this == obj)
return true;
if(null != obj && obj.getClass() == CacheImmutale.class)
{
CacheImmutale cache
= (CacheImmutale) obj;
return cache.getName().equals(name);
}
return false;
}
public int hashCode()
{
return name.hashCode();
}
}
public class CachelmmutaleTest {
public static void main(String[] args)
{
CacheImmutale c1
= CacheImmutale.valueOf("Hello");
CacheImmutale c2
= CacheImmutale.valueOf("Hello");

System.out.println(c1
== c2);
}
}

 

以上就是:Java面向对象进阶篇(包装类,不可变类) 的全部内容。

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