在初遇章節我們就談到過Java是一門面向對象的語言，那么什么是面向對象呢？既然有面向對象語言，是否就有其他的語言？面向對象又能給我么帶來什么好處呢？接下來，我們將在這個章節探討下面向對象。
面向過程和面向對象
在目前的軟件開發領域有兩種主流的開發方法：結構化開發方法（面向過程）和面向對象開發方法。早期的編程語言C、Basic、Pascal等都是結構化編程語言，隨著時代的變遷，軟件的發展，人們發現了一種更好的可復用、可擴展和可維護的的方法，即面向對象，代表語言有C++，C#，Ruby，Java等。
- 面向過程
主張按功能來設計程序，特點是：自上而下，逐步求精，模塊化等。結構化程序設計的最小單元是函數，每個函數都負責完成一個功能。局限性有兩點：一，設計不夠直觀，與人類習慣思維不一致；二，適應性差，可擴展性不強。 - 面向對象
更優秀的程序設計思想，基本思想是使用類、對象、繼承、封裝、消息等基本概念進行程序設計。最小單位是類，由類可以生成系統中多個對象。
面向對象的基本特征
- 封裝
隱藏細節，通過公共方法暴露出該對象的功能。比如說一臺電腦，我們在不拆機的情況下看不到里面的主板，cpu，內存條，這些好比是私有方法，我們無法直接訪問，但是我們可以訪問它的鍵盤，開機鍵，顯示器，這些就是公共方法。 - 繼承
軟件復用的重要手段，子類繼承父類，可以直接復用父類的屬性和方法。 - 多態
子類對象直接賦給父類變量，運行的時候表現為子類的特性。
抽象也是面向對象的重要組成之一，但是不是基本特征。抽象是抽取我們當前目標所需要的東西，排除一些無關的信息。
Java面向對象特征
在初遇章節我們就談過Java的面向對象特征，我們這里再次談談Java面向對象特征。
-
一切皆是對象
除了8個基本數據類型，一切皆是對象。對象實現了數據和操作的結合，是Java的核心，具備唯一性，每個對象都有一個標識來引用，如果失去這個引用，那么這個對象將會變成垃圾，然后會被虛擬機回收掉。Java中不允許直接訪問對象，而是通過一個引用（也有一種稱呼為句柄）來操作對象。就如同設計一臺電視機，電視機上沒有任何按鈕，只能通過遙控來操作電視機。而這個遙控就是引用（句柄），電視機就是對象。
如 Person p = new Person();
image.png
p就是一個引用變量，其實就是C語言中的指針，只是Java友好的將這個指針封裝起來了，不需要繁瑣的去操作它。p中存儲的是Person的地址，當訪問p引用變量的成員變量和方法，其實就是訪問Person的成員變量和方法。
- 類和對象
對象也稱為實例instance，對象的抽象化是類，類的具體化是對象。Java語言使用class來定義對象，通過成員變量來描述對象的數據，通過方法來描述對象的行為特征。類之間的關系一般有兩種：- 一般->特殊關系（is a），Java中使用extends來表示這種特殊的關系，即繼承關系。
發生在繼承關系常見的一個概念是重寫（Overrride）,重寫必須符合規則式：兩同兩小一大。即，方法名，形參列表相同；返回值類型要比父類的返回值類型更小或者相等；子類拋出的異常必須比父類的異常更小或者相等（不能一代不如一代）；子類的訪問權限必須比父類的相等或者更大。
這里需要注意的是當父類的方法是private修飾時，子類是不能訪問的。 - 整體->部分關系（has a），組合關系，即Java中一個類里面保存了另一個類的引用來實現這種關系。
- 一般->特殊關系（is a），Java中使用extends來表示這種特殊的關系，即繼承關系。
修飾符
- private 私有的（類訪問權限）
- default 默認（包訪問權限）
- protected 子類訪問權限
- public 公共訪問權限
this和super
面向對象離不開this和super，這里我們分析下這兩個關鍵字
- this
this關鍵字指向調用該方法的對象，一般會出現在構造器和方法中。我們知道一種特殊的方法static修飾的，就是靜態方法，調用靜態方法可以使用類對象，所以this無法指向調用該方法的對象，所以靜態方法里面不能使用this,同樣，靜態方法中不能使用非靜態成員變量。 - super
super是用來子類調用父類的方法或者構造方法的。和this一樣，super也不能應用在靜態方法中。
子類調用父類構造器過程是：- 子類構造器執行體的第一行使用super顯式調用父類構造器，系統會根據super傳入的實例列表調用父類對應的構造器。
- 子類構造器執行體的第一行使用this顯式的調用本類的重載構造器，執行本類的另一個構造器時即會調用父類構造器。
- 子類構造器既沒有super，也沒有this，系統將會執行子類構造器之前，隱式的調用父類的無參構造器
final修飾符
final用來修飾類、變量、方法表示該類、變量、方法不可改變。
- final修飾變量
final修飾變量一旦獲得初始值后是不能改變的。如下圖，我們編譯器在編譯過程中就會報錯The final local variable a may already have been assigned。
image.png
關于final修飾成員變量，必須顯式的初始化。
1.普通成員變量，必須在初始化塊（代碼塊）、聲明時或者構造器中初始化。- 靜態成員變量，必須在靜態代碼塊、聲明時初始化。
其實final的不可改變也不是絕對的，這就是final修飾基本類型變量和引用類型變量的區別，修飾引用類型時，只要保證引用類型的地址不變，而引用的這個對象完全可以改變。
- 靜態成員變量，必須在靜態代碼塊、聲明時初始化。
- final方法
final方法不能被重寫，如果父類不想讓子類繼承某個方法，可以定義為final類型。 - final類
final類不能有子類
聊聊Lambda表達式
Lambda表達式是Java8新增的一個重要功能，是大家期待已久的，它使得代碼更為的簡潔、直觀，接下來讓我們了解下Lambda表達式的功能。
- 組成部分
- 形參列表。允許省略參數類型，如果是一個參數甚至可以省略圓括號
- 箭頭。（->）必須是英文的劃線號和大于號組成
- 代碼塊。 如果代碼塊只有一條語句，可以省略花括號。如果只有一條返回語句，return關鍵字也可以省略。
比如說，我們可以創建一個線程類
Thread thread = new Thread((Runnable) ()->{
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"-run--");
});
這樣寫也是可以的
Thread thread = new Thread(()->System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"-run--"));
- 方法引用和構造器引用
@FunctionalInterface
interface Converter{
Integer converter(String from);
}
Converter converter = from ->Integer.valueOf(from);
上面代碼其實就是對接口Converter的一個實現，然后把實現的地址賦給了引用變量converter。上面的代碼還可以簡寫成
Converter converter = Integer::valueOf;
調用converter.converter("5");也就是調用Integer.valueOf("5");
Lambda還有很多有意思的寫法，這就需要通過實踐中去探索了。
實戰
沒有實戰的概念就是耍流氓。
- 一個比較坑的問題
public class StaticThreadDemo implements Runnable{
public static Integer i = new Integer(0);
@Override
public void run() {
while(true){
synchronized (i) {
if(i<100){
i++;
System.out.println("i="+i);
}else{
break;
}
}
}
}
public static void main(String[] args) {
Thread t1 = new Thread(new StaticThreadDemo());
Thread t2 = new Thread(new StaticThreadDemo());
t1.start();
t2.start();
}
}
問題輸出的結果是啥？按順序1-100？重復輸出1-100?無序的1-100?
運行的結果是：無序的，有重復，有確實的打印1-100。
就是說，這是個線程不安全的程序。那么為什么會導致這種情況呢？
分析：
synchronized 鎖對象的問題。我們知道，靜態變量和類信息（區分類對象）都是存放在我們的方法區中（因此靜態變量屬于類本身而不屬于實例），我們可以認為是線程共享的，唯一的。那，我們應該要理解的是引用i對應的對象是否被偷換的問題，如果沒有變化，那么，i肯定是線程安全的。我們編譯下這段代碼。
public class StaticThreadDemo implements Runnable {
public static Integer i = new Integer(0);
public StaticThreadDemo() {
}
public void run() {
while(true) {
Integer var1 = i;
synchronized(i) {
if(i.intValue() >= 100) {
return;
}
Integer e = i;
i = Integer.valueOf(i.intValue() + 1);
System.out.println("i=" + i);
}
}
}
public static void main(String[] args) {
Thread t1 = new Thread(new StaticThreadDemo());
Thread t2 = new Thread(new StaticThreadDemo());
t1.start();
t2.start();
}
}
我們發現：Integer要獲取它的數據需要通過intValue() 方法，那么intValue()方法干了件什么事呢？查看Integer對象源碼
private final int value;
public int intValue() {
return value;
}
我們上面說過，對象的數據使用成員變量來描述，而這個成員變量是私有的，我們只能通過它的方法來獲取。
i++分解成了兩句
Integer e = i;
i = Integer.valueOf(i.intValue() + 1);
第一句我們比較好理解，就是用一個新的對象保存舊的數據，而第二句才是重點，我們先看下Interger的靜態方法valueOf
public static Integer valueOf(int i) {
if (i >= IntegerCache.low && i <= IntegerCache.high)
return IntegerCache.cache[i + (-IntegerCache.low)];
return new Integer(i);
}
解釋一下這段代碼，就是當i的字段在-128和127之間的話，從IntegerCache緩存里面獲取，如果在區間之外的話，重新new一個對象，當然，緩存里面其實也是new Integer(i);所以說i的對象發生了改變了，因此，synchronized鎖不住對象了。
我們可以這樣理解這個流程，線程t1獲取鎖對象，進入run方法，執行i++后，鎖對象發生了改變，這個時候線程t1,t2一起爭取新的鎖對象，由于這一步和打印語句并行，所以存在線程安全問題。
這里提一下Integer內部類IntegerCache緩存對象問題，在Java5加入了自動裝箱和自動拆箱后（實現原理就是valueOf方法），如果int值在-128和127之間，Java不會new一個對象，而是直接從緩存里面獲取了，這就有了面試題Integer a =127;Integer b = 127;Integer c =128;Integer d = 128;
System.out.println(a==b); System.out.println(c==d);
尾聲
通過本章節，我們說到了面向對象的基本特性與面向過程的優勢所在，然后闡述了Java面向對象的特征，引出了引用數據類型。后面我們說到了一些修飾符，如訪問權限修飾符，關鍵字等。還提到了Java8新增的Lambda表達式的應用。總之，Java面向對象博大精深，不是一篇文章就能說得清楚的，如果要深入學習，我們還需要閱讀相關的書籍。在最后，我舉了一個多線程安全問題的案例，詳細分析了Integer對象在i++過程中的實際操作以及對象之間的變化，希望能幫到大家進一步了解面向對象思想。
