简介

本文是 SWU 2023级《面向对象高级编程》的实验与作业文档中，部分提及的思考题QA汇总。

个人认为比较有意义，不仅用于考试复习，也显著加深了对 Java 语言特性的理解。

对象方法

Q:Java中，对象方法的代码存放在哪里？

A:方法代码存放在方法区中（JDK 8 之后在元空间 Metaspace 中）。

Q:对象方法执行时如何获取对象引用的？

A:对象方法执行时通过 this 获取对象引用，而 this 是 JVM 在调用实例方法时隐式传递的第一个参数。

封装

Q:如何通过访问修饰符 private 提高对象的封装性？

隐藏内部实现细节：只能在类内部访问，防止外部直接依赖具体的实现
保护对象的状态完整性：如果允许直接访问类的成员变量，可能会导致不合理的或非法的值直接赋给变量，影响对象的状态。
支持更好的代码维护：如果将来需要修改类的实现或变量的具体逻辑，只需更新类的内部实现，外部代码无需更改。

Q:为什么要通过 public 类型的Getter和Setter方法来实现对象成员变量的访问？

A:提供受控的访问方式，确保数据的安全性和一致性。增强代码的灵活性和可维护性。实现面向对象编程的封装原则，为未来的扩展性提供支持。

输出比较

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        Circle c = new Circle(); // 创建一个圆形对象
        Geometry g = c; // 将圆形对象赋值给父类型变量，这里类型会向上转换（Up-Casting）
        System.out.println(g == c); // ==用于比较两个变量是否指向同一个对象
    }
}

Q:这里的输出是什么？

A:尽管 g 的类型是 Geometry，而 c 的类型是 Circle，但它们都指向同一个对象，因此 == 比较的结果是 true。

注意：虽然父类变量能够存放子类型引用，但通过父类变量访问子类型对象时，受限于父类的定义。

public class Test {
public static void main(String[] args) {
Geometry g = new Circle();
g.getRadius(); // 错误：无法访问子类型定义的方法
}

多态与动态绑定

Background:在应用层编写一个几何形状面积求和的函数：

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        Geometry[] a = {new Geometry(), new Circle(2.3), new Rectangle(1.2, 5.6)};
        System.out.printf("面积和为%.2f", areaSum(a));
    }

    // 充当应用功能，对一组几何形状面积求和
    public static double areaSum(Geometry[] geoList) {
        double sum = 0;
        for (Geometry g : geoList) {
            sum += g.area(); // g.area()是动态绑定，根据对象类型决定调用哪个函数
        }
        return sum;
    }
}

Q:当系统需要扩展，例如增加新的几何形状，这时应用层代码 areaSum() 需要修改吗？

A:areaSum 方法利用了多态，通过接收 Geometry 类型的数组来实现对所有几何形状的统一处理。不需要修改。

抽象类

Q:抽象类的父类必须是抽象类吗？

A:抽象类的父类不一定必须是抽象类。在 Java 中，抽象类可以继承自另一个抽象类，也可以继承自一个具体类，抽象类的本质是提供一种模板，允许包含抽象方法（没有实现的方法），要求子类必须实现这些方法。

举个例子，继承自一个具体类的抽象类中定义了新方法，它的子类继承了这个抽象类，实现了这个新方法。

Q:语法上的抽象与广义抽象概念的区别？

A:语法层面的抽象是 Java 提供的一种语言机制，通过 abstract 关键字实现，用于表示一种不完全实现的类或方法。

抽象类是不能被实例化的类，通常用于定义一组通用行为，而具体行为留给子类实现。
抽象方法是没有方法体的方法，必须由子类实现。

广义的抽象是面向对象编程中的一个核心思想，用于提取事物的共性或概念化，将复杂事物简化为可以理解的模型。

抽象不仅仅依赖于语法层面的 abstract，它也体现在接口、设计模式以及继承机制中，是一种设计理念，用于提升代码的复用性、可读性和扩展性。

多态与面向抽象编程

Background:统计几何形状面积的方法

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        // 几何形状数组中可以存放各类形状，因为每个元素类型为Geometry
        Geometry[] geoArray = {new Circle(1), new Rectangle(1, 2)};
        System.out.printf("总面积为：%.2f", areaSum(geoArray)); // 使用统计方法
    }

    // 统计几何形状面积
    public static double areaSum(Geometry[] geoArray) {
        double sum = 0;
        for (Geometry g : geoArray) {
            sum += g.area(); // g可能引用不同的形状类型，area()的调用体现子类型多态
        }
        return sum;
    }
}

Q:为什么数组 geoArray 中可以存放各类形状对象的引用？

geoArray 的类型是 Geometry[]，而 Circle 和 Rectangle 都是 Geometry 的子类。
Java 的多态特性允许使用父类类型的引用来存储子类对象的引用（即向上类型转换，Up-Casting）。
在运行时，geoArray 的每个元素仍然保留其真实的类型（如 Circle 或 Rectangle），这使得可以动态调用各自实现的方法。

Q:g.area() 的含义是什么？area() 是由谁来执行？

g.area() 调用的是当前对象 g 的 area() 方法。因为 g 是 Geometry 类型的引用，但在运行时会动态绑定到其实际类型（如 Circle 或 Rectangle）。
area() 方法的具体实现是由 g 的实际对象类型决定的（即子类实现）。这是动态绑定（Dynamic Binding）的体现，Java 在运行时根据实际类型调用适配的方法。

Background:批量移动几何形状的方法

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        Moveable[] geoArray = {new Circle(1), new Rectangle(1, 2)};
        move(geoArray, 1, 1); // 批量移动
    }

    // 批量移动方法
    public static void move(Moveable[] a, double dx, double dy) {
        for (Moveable g : a) {
            g.move(dx, dy); // g可能引用不同的形状类型，move()的调用体现子类型多态
        }
    }
}

Q:抽象类中的抽象函数和接口中的抽象函数有什么区别？本质上是否相同？

A:区别包含以下几点：

定义方式：抽象类中的抽象函数使用 abstract 修饰方法，且所在类需要用 abstract 修饰，接口中的方法在 Java 8 之前默认是 public abstract 的。
默认修饰符：抽象类的方法可以是 protected 或 public，接口方法只能是 public，并且隐式带有 abstract。
继承限制：一个类只能继承一个抽象类，而一个类可以实现多个接口。
实现约束：抽象类的子类实现所有抽象方法，或者自身定义为抽象类，实现接口的类必须实现接口中所有的抽象方法。

那么本质上是否相同？

相同点：

两者的本质是用来定义规范，子类或实现类必须按照规范来提供具体实现。
抽象方法本质上就是一种约定，强制实现类实现约定的方法。

不同点：

抽象类更强调继承，是一种 “is-a” 的关系。
接口更强调行为的实现契约，是一种 “can-do” 的关系。

Java 课程思考题小记

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对象方法

封装

输出比较

多态与动态绑定

抽象类

多态与面向抽象编程