Java面向对象编程深入解析

一、关键字static

在Java中，关键字static用于修饰类的成员，使其成为静态成员。静态成员的特点如下：

• 随着类的加载而加载。
• 优先于对象存在，即使没有创建类的实例，静态成员也已经存在于内存中。
• 被所有对象共享，无论创建多少个对象，静态成员都只有一个副本。
• 如果访问权限允许，可以直接通过类名调用静态成员，无需创建对象。

类变量内存解析（下图中的String字符串应存放在方法区中，为简化起见，图中将其放在了堆中）：

类方法

• 没有对象的实例时，可以通过类名.方法名()的形式访问由static修饰的类方法。
• 在static方法内部只能访问类的static修饰的属性或方法，不能访问类的非static的结构。
• 因为不需要实例就可以访问static方法，因此static方法内部不能使用this或super。
• static修饰的方法不能被重写。

二、单例设计模式

单例设计模式确保一个类只有一个实例，并提供一个全局访问点。实现单例模式的方法主要有两种：

1. 饿汉式

class Singleton {
    private Singleton() {}
    private static Singleton instance = new Singleton();
    public static Singleton getInstance() {
        return instance;
    }
}

2. 懒汉式（线程不安全）

class Singleton {
    private Singleton() {}
    private static Singleton instance;
    public static Singleton getInstance() {
        if (instance == null) {
            instance = new Singleton();
        }
        return instance;
    }
}

单例模式的优点在于减少系统性能开销，特别是在对象的创建需要大量资源时。

三、main()方法语法

main()方法是Java程序的入口点，其语法如下：

• 访问权限必须是public。
• 方法必须是static的，以便Java虚拟机在不创建对象的情况下调用该方法。
• 接收一个String类型的数组参数，该数组中保存执行Java命令时传递给所运行的类的参数。
• 由于main()方法是静态的，不能直接访问类中的非静态成员，必须创建类的实例对象后，才能通过这个对象访问类中的非静态成员。

四、代码块

代码块用于对Java类或对象进行初始化，分为静态代码块和非静态代码块。

• 静态代码块：用static修饰，通常用于初始化static的属性。静态代码块随着类的加载而加载，且只执行一次。
• 非静态代码块：没有static修饰，每次创建对象时都会执行。

五、final关键字

final关键字用于声明类、变量和方法，表示“最终的”。

• final标记的类不能被继承，提高安全性，提高程序的可读性。
• final标记的方法不能被子类重写。
• final标记的变量称为常量，名称大写，且只能被赋值一次。
• static final：全局常量。

六、抽象类与抽象方法

抽象类和抽象方法是Java中实现抽象的重要手段。

• 用abstract关键字修饰的类称为抽象类，不能被实例化。
• 用abstract关键字修饰的方法称为抽象方法，只有方法的声明，没有方法的实现。
• 含有抽象方法的类必须被声明为抽象类。
• 抽象类的子类必须重写父类的抽象方法，否则子类仍为抽象类。
• 不能用abstract修饰变量、代码块、构造器。
• 不能用abstract修饰私有方法、静态方法、final的方法、final的类。

七、模板方法设计模式

模板方法设计模式通过定义一个操作中的算法骨架，而将一些步骤延迟到子类中实现。抽象类作为多个子类的通用模板，子类在抽象类的基础上进行扩展、改造。

八、接口（Interface）

接口是抽象方法和常量值定义的集合，主要用于实现多重继承和面向接口编程。

• 接口中的所有成员变量默认由public static final修饰。
• 接口中的所有抽象方法默认由public abstract修饰。
• 接口中没有构造器。
• 接口采用多继承机制。
• 一个类可以实现多个接口，接口也可以继承其他接口。
• 实现接口的类中必须提供接口中所有方法的具体实现内容，否则仍为抽象类。
• 接口的主要用途是被实现类实现。
• 接口与实现类之间存在多态性。
• 接口和类是并列关系，接口是一种特殊的抽象类。

九、内部类

内部类是定义在另一个类中的类，可以分为成员内部类、局部内部类和匿名内部类。

• 成员内部类：可以声明为private或protected，可以调用外部类的结构，可以声明为static。
• 局部内部类：只能在声明它的方法或代码块中使用，可以使用外部类的成员，包括私有的。
• 匿名内部类：不能定义任何静态成员、方法和类，只能创建一个实例，必须继承父类或实现接口。