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Java OOP

news 2024/12/4 0:44:09

Java 相比于其他面向对象语言（比如C++）在设计上很大的不同，准确理解 Java 的基本语法元素是写好Java程序的第一步。

面向对象三大特点：封装、继承、多态。封装隐藏了事务内部的实现细节，提供了合理的边界，避免外部调用者接触到内部细节。继承为了代码复用，它是紧耦合的，父类代码修改，子类行为也会跟着变。实践中过度滥用继承可能会起到反效果。多态为了接口复用，一个接口，多种实现。这里可能会立即联想到重写（override）和重载（overload）、向上转型。重写是父子类中相同名字和参数的方法，不同的实现；重载则是相同名字的方法，但是不同的参数，本质上这些方法签名是不一样的。特别说明的一点，方法名称和参数一致，但返回值不同，不是有效的重载，这点Java和C++一致，编译都会报错。

Java的权限控制相对严格，引入 package 包，有更好的封装性，没有像C++中的 friend 关系来提供更宽松的访问权限。通过关键字private、default（不写任何关键字）、protected和public来控制类、方法和变量的访问权限。类（包括抽象类）只有单继承，没有 C++ 中的多重继承。接口 interface 可以实现多继承，具体差异和C++类机制比较。

public class Parent {private int privateField = 0; // 只能在Parent类内部访问int packageField = 0; // 默认权限，同一个包内可以访问protected int protectedField = 0; // 子类和同一个包内可以访问public int publicField = 0; // 任何地方都可以访问private void privateMethod() { // 只能在Parent类内部调用System.out.println("privateMethod");}void packageMethod() { // 默认权限，同一个包内可以调用System.out.println("packageMethod");}protected void protectedMethod() { // 子类和同一个包内可以调用System.out.println("protectedMethod");}public void publicMethod() { // 任何地方都可以调用System.out.println("publicMethod");}
}public class Child extends Parent {void test() {int i = privateField; // 错误：不能从Parent类外部访问privateFieldi = packageField; // 错误：默认权限不包括子类i = protectedField; // 正确：子类可以访问i = publicField; // 正确：任何地方都可以访问privateMethod(); // 错误：不能从Parent类外部调用privateMethodpackageMethod(); // 错误：默认权限不包括子类protectedMethod(); // 正确：子类可以调用publicMethod(); // 正确：任何地方都可以调用}
}

接口是对行为的抽象，它是抽象方法的集合（声明性的），方法定义和实现分离。接口不能实例化；不能包含任何非常量成员，任何 field 都是隐含着 public static final 的意义；没有非静态方法实现（要么抽象方法，要么静态方法，先不考虑 default method 新特性）。比如java.util.List。

抽象类是不能实例化的类，用 abstract 修饰 class，主要为了代码重用。除了不能实例化，形式上和一般Java类没有太大区别，可以有一个或者多个抽象方法，也可以没有抽象方法。抽象类大多用于抽取Java类的共用方法或共同成员变量，通过继承实现代码复用，比如java.util.AbstractList。

Java类实现 interface 使用 implements 关键词，继承 abstract class 使用 extends 关键词。

public class ArrayList<E> extends AbstractList<E>implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable
{
//...
}

注：

1. 有些特定场景需要抽象出与具体实现、实例化无关的通用逻辑，或者纯调用关系，使用传统抽象类会陷入到单继承的窘境，常见做法是由静态方法组成工具类（Utils），比如java.util.Collections。

2. 为接口添加任何抽象方法，所有实现了这个接口的类必须实现新增方法，否则会编译错误。对于抽象类，如果我们添加非抽象方法，其子类只会享受到能力扩展，不用担心编译出问题。

3. 接口的职责也不仅仅限于抽象方法的集合，也有各种不同的实践。有一类没有任何方法的接口，通常叫作 Marker Interface，它是为了声明某些东西，比如Cloneable、Serializable等。这种用法也存在于业界其他Java产品代码中。这似乎和Annotation异曲同工，但它的好处是简单直接。因为Annotation可以指定参数和值，在表达能力上要更强大，更多人选择使用Annotation。

4. Java 8 以后接口也可以有方法实现。从 Java 8 开始，interface 增加对 default method 的支持。Java 9 以后甚至可以定义 private default method。Default method 提供了一种二进制兼容扩展已有接口的办法，比如 java.util.Collection，它是 collection 体系的 root interface，在 Java 8 中添加了一系列 default method，主要是增加 Lambda、Stream 相关的功能。类似 Collections 的工具类，很多方法都适合作为 default method 实现在基础接口里面。

public interface Collection<E> extends Iterable<E> {/*** Returns a sequential Stream with this collection as its source * ...**/default Stream<E> stream() {return StreamSupport.stream(spliterator(), false);}}

Java 8增加支持了函数式编程（functional interface），就是只有一个抽象方法的接口，建议使用@FunctionalInterface Annotation来标记。Lambda表达式本身可以看作是一类functional interface，某种程度上这和面向对象算是两码事。我们熟知的Runnable、Callable等都是functional interface。

面向对象必须掌握的基本设计原则——S.O.L.I.D原则，这些原则更多应作为参考，并不是完全遵守这些原则，实践中要根据具体情况权衡。

  • 单一职责（Single Responsibility），类或者对象最好是只有单一职责，某个类承担着多种职责（职责过重）可以考虑拆分。
  • 开关原则（Open-Close, Open for extension, close for modification），设计要对扩展开放，对修改关闭。程序设计应保证平滑的扩展性，尽量避免因为新增同类功能去修改已有实现，可以少些回归（regression）问题。
  • 里氏替换（Liskov Substitution），面向对象的基本要素之一，继承关系抽象时凡是可以用父类的地方，都可以用子类替换。
  • 接口分离（Interface Segregation），设计类和接口时，如果一个接口定义了太多方法，子类很可能面临两难，只有部分方法对它有意义，破坏了内聚性。这种可以拆分多个接口，将行为进行解耦。某个接口的变化不会对使用其他接口的子类造成影响。
  • 依赖反转（Dependency Inversion），实体应该依赖于抽象而不是实现。高层次模块不应该依赖于低层次模块，而是应该基于抽象，更好保证产品代码之间适当耦合度。

Java 10 中引入了本地方法类型推断和 var 类型，这种语法上的便利增强了程序对实现的依赖，但微小的类型泄漏却带来了便利的书写和更高的代码可读性。

// 按照里氏替换原则，我们应该这样定义变量，
List<String> list = new ArrayList<>();// 使用 var 类型可以简化
var list = new ArrayList<String>();// list 实际会被推断为 ArrayList <String>
ArrayList<String> list = new ArrayList<String>();

找个实际 case 遵循上面的原则改造代码实现，看看下面代码怎么优化更好些？

public class PushCenter {void servicePush(T extend Message msg>) {if (msg instanceof HuaweiPush) {// HUAWEI 通道// do somthing} else if(msg instanceof XiaomiPush) {// Xiaomi 通道// do somthing}// ...}
}

这个 case 中业务逻辑集中在一起，servicePush 方法较大，不利于测试维护；增加新的机型Push（比如给 Vivo 手机用户下行 push 消息）需要直接修改服务方法代码，违反开闭原则，可能会意外影响不相关的某个类型逻辑，灵活性和可扩展性较差；代码复用性低。

遵循开关原则和单一职责，把算法的定义和实现分离（听起来好像策略模式，但这里只是简单的分开，没有完全按照策略模式实现），改造如下，

public class PushCenter {private Map<Message.TYPE, ServiceProvider> providers;void servicePush(T extend Message msg） {providers.get(msg.getType()).service(msg);}
}interface ServiceProvider{void service(T extend Message msg) ;
}class XiaomiPushServiceProvider implements ServiceProvider{void service(T extend Message msg){// do somthing}
}class HuaweiPushServiceProvider implements ServiceProvider{void service(T extend Message msg) {// do something}
}

参考：

Java中的委托（Delegation）_javadelegate-CSDN博客

Have Fun


http://www.mrgr.cn/news/78955.html

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