Java入门- 面向对象的编程语言
一、java介绍
java是一个面向对象的编程语言，底层语言是C++，JVM是用C++写好的虚拟电脑
JDK是开发工具箱，其中有java最核心的库
java语言特性
java语言中真正操作内存的是：JVM（java虚拟机）
java屏蔽了指针概念，程序员不能直接操作内存
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优点：简单，不容易导致内存泄漏，因为Java有一种机制：自动垃圾回收机制（GC机制）JVM负责调度GC机制。程序员无需干涉
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缺点：效率问题，没c，c++效率高
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计算机最主要的部件
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CPU：中央处理器，相当于人类的大脑
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内存 ：程序运行过程中临时数据存储空间，断电或关机之后内存中的数据消失
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硬盘：持久化设备，硬盘上的数据不会因断电而丢失
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主板：相当于人类的躯干，是一个载体，CPU、内存条、硬盘等主要部件都是放在主板上，主板上有很多线，将以上部件连接起来
-
-
…
java完全支持多线程并发，具有可移植性/跨平台，同样的java程序可以在windows上运行，也能在Linux上还能在MacOS运行
JDK（java软件开发工具包）包括JRE，JRE（java运行环境）包括JVM（java虚拟机）
java程序不能直接运行，需经过编译，生成“字节码”，这个“字节码”可以跨平台运行。java源代码删除后只留下字节码仍可以运行。
源代码扩展名：xxx.java 字节码扩展名为：xxx.class
java虚拟机负责把字节码翻译成二进制的代码
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在硬盘上某个位置，新建.java文件
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使用某个文本编辑器打开
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在文件中编写符合java语法规则的源代码
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保存
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使用Javac（JDK安装后自带）对java文件进行编译
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符合语法规则的源代码通过生成字节码
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-----运行期（JRE在起作用）----
7.如果在linux上运行，需要将windows上生成的class文件拷贝过去，无需源代码，真正运行的是字节码
8.使用JDK自带的一个命令/工具：java执行字节码
9.接下来交给JVM，JVM会将字节码装载进去，然后对字节码进行解释（解释器将字节码翻译成100101…)
10.JVM将生成的二进制码交给OS操作系统，操作系统会执行二进制码和硬件进行交互
开发Java程序
写完helloword.java
需要使用到的命令：D:\program\Java\jdk-17\bin\javac.exe
环境变量包括系统变量和用户变量，系统变量范围更大
javac命令怎么用
javac java源文件的路径
在当前文件路径下直接打cmd 能进入DOS命令窗口，该窗口起点即为该目录，🎃快速定位技巧。
java 后跟类名无需后缀 决不能跟路径，例： java HelloWord
Javac进行编译，java执行
运行java程序步骤
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先cd切换到xxx.class文件所在路径
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然后java xxx
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D:\code_road_java\java_development\code>java HelloWord敲回车后发生了什么
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启动JVM
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JVM启动后，JVM启动“类加载器classloader”，类加载器会去硬盘上搜索：HellowWord.class
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类加载器找不到字节码文件，错误：找不到或无法加载主类；如果找到对应的字节码文件，类加载器会将该字节码装载到JVM，JVM启动“解释器”将字节码解释为“1011010…"这种二进制，之后操作系统执行二进制码与硬件交互(默认情况下classloader从当前路径下加载文件)
-
如何让类加载器去指定路径下加载字节码文件？可通过设置classpath，该环境变量不属于windows操作系统，该环境变量隶属于java
👺计算机->右键-》属性-》高级系统设置-》环境变量-》新建
高版本java 可以不用编译，直接使用java 后跟绝对路径.HelloWord.java
java中的注释不会出现在字节码中
// 属于单行注释
/* */属于多行注释
类里面的东西叫做类体，public static void main(String[] args){中跟方法体}
对于主方法而言，只有args可以修改。
一个java源文件可以定义多个class，编译结果可以生成多个class。public的类不是必须的。如何有public class ，public修饰 的类名必须和源文件名保持一致。public的类有也只能有一个。
二、标识符和关键字
在editplus工具中显示的高亮颜色为黑色时，这个单词属于标识符
标识符可以标识类名、方法名、变量名、接口名、常量名…
凡是程序员自己有权命名的单词都是标识符
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关键字不能做标识符
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标识符不能以数字开头
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标识符只能由数字、字幕、下划线、美元符号组成
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对于类名来说，不区分大小写，Hello和hello一样，谁在前面生成谁
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具体的命名规范
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见名知意
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遵循驼峰命名方式，一高一低
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类名和接口名首字母大写，后面每个单词首字母大写
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变量名和方法名首字母小写。后面每个单词首字母大写
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所有常量名全部大写，单词间采用下划线进行衔接
在EditPlus中以蓝色字体形式存在的都是关键字 关键字例：public、int、long、float…
注意字符型用单引号，字符串型用双引号 如若使用不当会出现编译错误
javadoc可以提取注释生成帮助文档
三、变量
数据类型的作用？
根据不同的数据类型，在内存中分配不同大小的空间
方法体内容自下而上的顺序依次逐行运行
同一个域中变量名不能重名
一行可以同时声明多个变量 int a,b,c = 100;注意a，b这里没有值，但是编译能通过
方法体中声明的变量：局部变量（只在方法体内有效，方法结束，内存空间释放）
方法体之外，类体内声明的变量：成员变量
java中有一重要原则：就近原则
for(int n=0;n<10;n++) 这里n只属于for域，出了大括号就不认识
四、数据类型
基本数据类型可以划分为4大类8小种：
-
整数型 byte,short,int,long (没有小数) 1字节，2字节，4字节，8字节
-
浮点型 float.,double （带有小数）4字节，8字节
-
布尔型 boolean 1字节
-
字符型 char 2字节
1字节=8bit
1比特就是一个1或0
1kb=1024byte，1MB=1024KB，1GB=1024MB，1TB=1024GB
byte b=2；在计算机中表示形式：00000010
short s=2；在计算机中表示形式：00000000 00000010
int i=2;；在计算机中表示形式：00000000 00000000 00000000 00000010
十进制213转化成二进制，方法：一直除以2，余数逆序输出
二进制转十进制：例
10111
,
2
0
∗
1
+
2
1
∗
1
+
2
2
∗
1
+
2
3
∗
0
+
2
4
∗
1
=
23
10111,2^0*1+2^1*1+2^2*1+2^3*0+2^4*1=23 10111,20∗1+21∗1+22∗1+23∗0+24∗1=23
byte:[-128~127]
short:[-32768,32767]
int:[-21474983648~21474983647]
char[0~65535]
字符编码是针对char类型计算机表示问题而诞生的
字符编码是人为定义的一套转换表
本质上就是一本字典，该字段描述了文字与二进制之间的对照关系。字符编码是人为规定的。
英文对应的字符编码方式是：ASCII码
ASCII码采用1byte进行储存，英文字母是26个，1byte可以表示256种不同的情况
‘a’—>97 采用ASCII进行编码 ->01100001 ->解码 后–>‘a’
‘A’—>65 …
‘0’ —>48 …
随着计算机语言的发展，后来国际标准组织制定了ISO-8859-1编码方式，又称为latin-1，向上兼容ASCII码，但不支持中文
中文编码方式：GB2312<GBK<GB18030
繁体中文 ：big5
java 为了支持全球所有文字，采用unicode编码，具体实现包括：UTF-8 UTF-16 UTF-32
char 只能储存一个字
转义字符
\t 表示制表符tab
System.out.println()与System.out.print()区别，一个换行一个不换行
\' 表示一个普通的'单引号 \\表示一个普通的\字符
char x = ‘\u4e2d’ \u后面是一个字符的unicode编码，unicode编码是十六进制。
类型转换
在任何情况下，整数型的“字面量/数据”默认被当做int类型处理
long e = 2147483648; 编译会报错，因为整数会被默认为int，该数字超出int的范围，这段代码会将int转化为long，在没转换之前已经超出范围，解决办法： long e=2147483648L;
long x =100L;
int y=x;
编译会报错，大容量不能直接赋值给小容量。小容量可以直接赋值给大容量。
long x =100L;
**int y =(int)x;**可进行强制转换，运行时可能损失精度（long强行转int会将前面的4个字节砍掉）
例如long类型，八个字节 共64个byte 0000000 00000000 ...00000000 00000010
int类型，4个字节，共32个byte
byte z=127；可以通过编译，整数型字面量可以直接赋值给byte类型的变量，只要不超出byte的范围
short z=32767；这个同上
当一个整数赋值给char类型变量的时候，会自动转换成char字符型，最终结果是一个字符
long a-10L;
char c='a';
short s=100;
int i=30;
int x= a+c+s+i ;会编译报错，因后面的累加起来是long类型，正确的方法加个强制类型转换
int (int)x= a+c+s+i ;
char+short+byte 这个除外，多种数据类型做混合运算的时候，最终结果类型是“最大容量”对应的类型。
任何一个浮点型数据默认被当做double来处理，若想让这个浮点型字面量当做float来处理，需在字面量后面添加F或者f
int i = 10.0/5;会将5先转化为double然后进行运算
笔试题的所有范围，在以上六条规则中。
五、运算符
++ 变量自加1
– 变量自减1
i++;
i++;皆可
int m =10；
int n = m++;运行结束后， 这里n为10，m为11
System.out.println(c++); 可以转换 int temp = c++; System.out.println(temp);
逻辑运算符
& 逻辑与 并且 | 逻辑或 或者
！ 逻辑非 取反 && 短路与 int x=10; int y=11; System.out.println(x>y && x>y++); 这里用短路与，若左边为false，右边不执行，故y=11. 若用&逻辑与，右边会继续执行，y=12。故大部分情况，使用短路与&& || 短路或
赋值运算符
使用扩展赋值运算符，永远不会改变运算结果类型
+= | -= | *= | /= | %= |
byte x=100；
x =x +1；编译会出错
x += 1；编译成功 等同于x = （byte）（x+1）
条件运算符
语法格式：布尔表达式 ？表达式1：表达式2
当布尔表达式为True，表达式1的执行结果作为真个表达式的结果
boolean sex=False；
char c = sex ？ ‘男’ :‘女’; 返回结果 ‘女’
System.out.println(这里面什么类型的数据都能放)
字符串连接运算符
作用1：求和
作用2：字符串拼接
六、控制语句
1.怎么接受用户键盘输入？
java.util.Scanner s = new java.util.Scanner(System.in);
int i = s.nextInt();
String str=s.next();
2.控制语句
三类
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选择语句 if switch
-
循环语句 for while do…while
-
转向语句 break continue return
boolean sex =false; if (sex){ System.out.println("男"); }else{ System.out.println("女"); } System.out.println(sex ? "男":"女");
switch语句，
支持int类型以及string类型
switch(值){ case 值1: java语句 break case 值2: java语句 break case 值3: java语句 break default: java语句 } 拿值与值1进行比较，如果相同，则执行该分支的java语句 case穿透现象，若没有break，则直接执行下一个case里面的java语句，不会在进行比较。
例
java.util.Scanner s = new java.util.Scanner(System.in); int num =s.nextInt(); switch(num){ case 0: System.out.println('星期日') break case 1: System.out.println('星期一') break case 2: System.out.println('星期二') break case 3: System.out.println('星期三') break case 4: System.out.println('星期四') break case 5: System.out.println('星期五') break case 6: System.out.println('星期六') }
循环语句
for(int i=0;i<100;i++){
System.out.println()
}
for(初始化表达式；条件表达式；更新表达式){循环体}
do while
语法机制
do{ 循环体; }while(布尔表达式);
先执行循环体的代码，之后判断布尔表达式结果，如果为true，则继续执行，到false结束。
转向语句
break用在两个地方，一是switch，用来终止switch语句的执行；二是用在循环语句中，用来终止循环的执行。
七、方法
main方法jvm会自动调用，除此之外的其他方法都需要程序员手动调用
java的方法相当于c语言或python的函数。
1.方法怎么定义，语法机制是什么？
[修饰符列表] 返回值类型 方法名(形式参数列表){
方法体
}
当一个方法执行结束不返回任何值的时候，返回值类型写void关键字
有返回值类型时，方法里必须有return并且返回相应类型的结果
形式参数列表中的每个参数都是“局部变量”，方法结束后内存释放，形参的个数是：0~N个。
public static void sumInt（int x，int y）{}
return用来终止离它最近的一个方法
JVM（java虚拟机）
-
栈 stack：在方法被调用的时候，该方法需要的内存控在栈中分配
-
堆区
-
方法区：类加载器classloader，将硬盘上的xxx.class字节码文件装载到jvm的时候，会将字节码文件存放到方法区当中，也就是说方法区中储存的是代码片段
常见的数据结构
数组、链表、图、二叉树、栈、队列…
和数据结构通常一块出现的是算法
排序算法、查找算法…
方法只有在调用的时候才会在栈中分配空间，并且调用时是压栈。执行结束后，该方法所需的空间就会释放，此时发生弹栈动作。
方法重载机制
功能相似的，可以让方法名相同，更易于代码编写。
在同一个类当中，如果“功能1”和“功能2”它们的功能是相似的，那么可以考虑将它们的方法名一致。
-
在同一个类中
-
方法名相同
-
参数列表不同（参数个数不同，类型不同，顺序不同都算不同）
方法递归
方法自己调用自己，这就是方法递归。
如果遇到stackoverflowerror
-
先检查递归的结束条件是否正确
-
手动调整JVM的栈内存初始化大小。可以将栈内存空间调大些。
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调整了大小，如果运行还是出现这个错误，继续调整栈的内存大小 java -X可以查看
public clss RecursionTest03{ public static void main(String[] args){ int dd = sum(3); S.p(dd); }
public static int sum(int n){ if(n==1){ return 1; } return n + sum(n-1); } }
八、认识面向对象
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c语言是完全面向过程
-
c++一般面向过程，一半面向对象
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java完全面向对象
-
面向过程的优点（快速开发）
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对于小型项目，采用面向过程的方式，效率高。不需要前期进行对象的提取，模型的建立。
面向对象的三个术语
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OOA：面向对象分析
-
OOD：面向对象设计
-
OOP：面向对象编程
实现一个软件的过程：
分析（A）–>设计（D)–>编程（P）
PM项目经理 Project Manager
面向对象包括三大特征
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封装
-
继承
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多态
类：人类大脑思考总结的一个模板
对象：实际存在的个体
实例：对象的另一个名称
实例化：通过类这个模板创建对象的过程
抽象：多个对象具有共同特征，进行思考总结抽取共同特征的过程
九、对象的创建与使用
类的定义
[修饰符列表] class 类名{ } Student s1 = new Student();
类名 变量名= new 类名();
凡是通过new运算符创建的对象，都存储在堆内存中，new运算符的作用就是在堆内存中开辟一块空间
栈中主要存储局部变量
变量必须先声明，再赋值才能访问
对于成员变量来说， 没有手动赋值时，系统默认赋值
不能通过类名直接访问实例变量
像s1这种变量，保存了对象内存地址的变量，有一个特殊的名字：引用
构造方法
-
通过构造方法可以完成对象的创建，以及实例变量的初始化。换句话说，构造方法是用来创建对象，并且同时给对象的属性赋值
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当一个类没有提供任何构造方法，系统会默认提供一个无参数的构造方法。该方法被称为缺省构造器。
-
调用构造方法，使用new运算符 new 构造方法名（实际参数列表）
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语法结构？
-
[修饰符列表] 构造方法名(形式参数列表){ 构造方法体 }
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修饰符列表目前统一写public，不要写public static
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构造方法名和类名必须一致
-
构造方法不需要制定返回值类型，也不能写void，写上void表示普通方法，就不是构造方法了。
[修饰符列表] 返回值类型 方法名(形式参数列表){ 方法体 }
成员变量，当构造方法里什么都没写，会默认成员变量会默认值。
构造方法的作用
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完成对象的创建
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给属性（实例变量）初始化
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十、封装
作用两个
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保证内部结构安全
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屏蔽复杂，暴露简单
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封装流程
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属性私有化，使用private关键字进行修饰
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对外提供简单的操作入口
封装前 public class PersonTest{ public static void main(String[] args){ Person p1 = new Person(); S.p(p1.age); p1.age=-100; S.p(p1.age); }
public class Person{ int age } } 封装后 public class PersonTest{ public static void main(String[] args){ Person p1 = new Person(); S.p(p1.age); p1.age=-100; S.p(p1.age); }
public class Person{ private int age
} }
带有static的方法，通过“类名.”方式访问
将构造方法中class换成void变成实例方法
对象又被称为实例，有实例方法、实例变量。实例对象必须创建对象后，才能通过“引用.”的方法访问实例方法
空引用访问“实例相关的数据”，会出现空指针异常
set方法和get方法
public calss Person{ private int age; public int getAge(){ return age; } public void setAge(int nianLing){ age = nianLing; } }
public calss Person{ private int age; public int getAge(){ return age; }
public void setAge(int nianLing){ if(nianLing<0 || nianLing>150){ S.p("年龄不合法，请重新赋值"); return; } age = nianLing; } }
外部读取
public class PersonTest02{ public static void main(String[] args){ Person p1 = new Person(); int nianLing = getAge(); S.p(nianLing);
S.p(p1.getAge()); p1.setAge(100); S.p(p1.getAge()); } }
十一、this和static
-
static翻译为“静态”
-
所有static关键字修饰的都是类相关的，类级别的
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所有static修饰的，都是采用“类名.”方式访问
-
static修饰的变量：静态变量
-
static修饰的 方法：静态方法
-
根据变量声明的位置可以划分为局部变量和成员变量，而成员变量又可以分成实例变量和静态变量。实例变量采用“引用”的方法访问
静态变量在类加载时初始化，不需要new对象，静态变量的空间就开出来了。静态变量存储在方法区
静态变量也可以用“引用”的方法访问，不过建议不这么写，会引起误解，使程序员认为是实例的变量。
静态代码块
static{
}
static在main方法之前执行，自上而下执行。
该代码不常用，作用：给java程序员的一个特殊时机，这个时机叫做：类加载时机。
记录一下类加载的日志信息（在哪年哪月哪日…哪个类加载到JVM当中）
实例语句块
语法就一个大括号{}
在构造方法之前执行 ，作用当有多个构造方法时，且构造方法中开头有相同的代码，可以提取相同代码放入实例语句块
this
this只能用在实例方法中，谁调用这个实例方法，this就是谁。this代表的是：当前对象。
作用：当方法中要用到对象实例变量，而对象还没创建出来时，怎么写，this.实例变量，可以省略。（实例变量必须采用“引用”的方式访问）
this不能出现在静态方法中，this表示当前对象，静态方法中不存在当前对象
不能省略this的情况
public void setName(String s){ name =s; } public void setName(String name){ this.name = name; }
this()的用法
public class thistest(){ public static void main(String[] args){ } } class Date{ private int year; private int month; private int day; public Date(){ this.year = 1970; this.month = 1; this.day=1; } public Date(int year,int month,int day){ this.year =year; this.month = month; this.day=day; } public void setYear(int year){ this.year = year; } public int getYear(){ return year; } public void setMonth(int month){ this.month = month; } public int getMonth(){ return month; } public void setDay(int day){ this.day = day; } public int getDay(){ return day; } public void detail(){ S.p("打印输出年月日") } }
-
this是一个关键字
-
this可以使用在实例方法中，也可以使用在构造方法中
-
this出现在实例方法中表示当前对象
-
this不能出现在静态方法中
-
大部分时间可以省略，但是用来区分局部变量和实例变量的时候不能省略
-
this() 这种语法只能出现在构造方法第一行，表示当前构造方法调用本类其他的构造方法，目的是代码复用
-
十二、继承
子类继承父类，除了构造方法全部继承过来。
凡是采用“is a”能描述的，都可以继承。例如：
猫是一个动物
狗是一个动物
信用卡账户是一个银行账户…
JDK源码所在位置java/jdk-17/lib/src.zip
System.out.println(); 这里system是一个类，out属于静态变量
十三、方法覆盖和多态 ***
1.什么时候考虑使用方法覆盖？
2.什么条件满足的时候构成方法覆盖？
3.关于object类中toString（）方法覆盖？（toString的作用…大多数java类toString方法都需要覆盖，因为object类中提供的toString方法输出的是一个java对象的内存地址）
4.方法重载与方法覆盖有什么区别？（方法重载发生在同一个类中，方法覆盖发生在具有继承关系的父子类之间。条件不同…）
方法重载 overload
当在一个类当中，如果功能相似的话，建议将名字定义成一样，条件如下
-
在同一个类当中
-
方法名相同
-
参数列表不同
-
方法覆盖
当子类继承父类之后，当继承过来的方法无法满足当前之类的业务需求时，子类有权利对这个方法进行重新编写，有必要进行“方法的覆盖”
当子类对父类继承过来的方法进行“方法覆盖”后，继承过来的方法没了。
实行方法覆盖的条件
-
两个类必须有继承关系
-
重写之后的方法与之前的 方法必须满足方法名相同，参数列表相同，返回值类型相同
-
访问权限不能更低，可以更高
-
重写之后的方法不能比之前方法抛出更多的异常，可以更少
注意事项
-
方法覆盖只针对方法和属性无关
-
私有方法无法覆盖
-
构造方法不能被继承，所有构造方法也不能被覆盖
-
方法覆盖只是针对于实例方法，静态方法覆盖没有意义
toString 含义：调用一个java对象的toString（）方法就可以将该java对象转换成字符串的表示形式
多态
❓ 问题
-
向上转型和向下转型的概念？
-
什么是多态？
-
什么时候必须用向下转型？（当你需要访问的是子类对象中“特有”的方法，此时必须使用）
-
为什么使用多态，而不是在创建对象时直接使用子类，多态还需向上转型，之后继续向下转型，多此一举。（在公司写代码时，你只参加部分方法的编写，而该方法编写时，你不清楚其他人要传入其中是什么，只知道是Animal这类下的子类，而具体是Bird类还是Cat类还是其他的不清楚，故此时需要用到向下转换）
在进行多态学习时需先掌握两个概念
-
向上转型 子 ---->父 类比（自动类型转换）
-
向下转型 父----> 子 （强制类型转换）
无论是向上还是向下转型，两类之间必须有继承关系。
public class test01 { public static void main(String[] args){ Animal a1 = new Animal(); a1.move(); cat c1 = new cat(); c1.move(); Bird b1 = new Bird(); b1.move(); Animal a2 = new cat(); a2.move(); Animal a5 = new cat(); a5.catchMouse(); cat x = (cat)a5; x.catchMouse(); } }
多态指的是：父类型引用指向子类型对象，包括编译阶段和运行阶段。编译阶段：静态绑定父类 的方法。运行阶段：动态绑定子类型对象的方法 。多种形态。
Animal a6 = new Bird();
cat y = (cat)a6;
y.catchMouse();
会出现一个异常名为：java.lang.ClassCastException类型转换异常 ***经典异常 与空指针异常一样非常重要
instanceof（运行阶段动态判断）
-
instanceof可以在运行阶段动态判断引用指向对象的类型
-
instanceof的语法：（引用 instanceof 类型）
-
instanceof运算符的结果只有true或false
-
c是一个引用，c变量保存了内存地址指向了堆中的对想，（c instanceof Cat）返回True表示c引用指向的堆内存中的java对象是一个cat。
if(a6 instanceof cat){ cat y = (cat)a6; y.catchMouse(); }
当要用到向下转型时，一定要使用instanceof运算符进行判断，可以有效避免类型转换异常
多态在开发中的作用 *********
作用：降低程序的耦合度，提高程序的扩展力。
public class test { public static void main(String[] args){ Master zhangsan = new Master(); Dog caiQuan = new Dog(); zhangsan.feed(caiQuan); Cat lanMao = new Cat(); zhangsan.feed(lanMao); } } public class Master { public void feed(Cat c){ c.eat(); } public void feed(Dog d){ d.eat(); } } public class Pet { public void eat(){} } public class Master { public void feed(Pet p){ p.eat(); } }
私有方法不能覆盖
//方法重构时，返回值类型变小是可以的，变大不行。
十四、super
super和this对比着学习
this：
-
this能出现在实例方法和构造方法中
-
this的语法是：this. 和this()
-
this不能出现在静态方法中
-
this大部分情况可省略
-
this在区分局部变量和实例变量时不能省略
-
this()只能出现在构造方法第一行
-
super：
-
super能出现在实例方法和构造方法中
-
super的语法是：super. 和super()
-
super不能出现在静态方法中
-
super大部分情况可省略
-
super …可以省略
-
super()只能出现在构造方法第一行，通过当前的构造方法去调用“父类”中的构造方法，目的是：创建子类对象的时候，先初始化父类型特征
super()表示通过子类的构造方法调用父类的构造方法。模拟现实世界中：要有儿子，需要现有父亲
super()；会默认出现在构造方法第一行，就像是没有构造方法时，会默认一个无参数构造方法。
super（实参）的作用是：初始化当前对象的父类型特征
super什么时候不能被省略？java允许父类和子类出现同名的变量，如果想在子中访问父的特征，super不能被省略
只写this和this.toString是一样的，但是super是不能单独用，必须在使用时加点
