第03章面向对象特征ppt课件

1、面向对象程序设计Java武汉大学国际软件学院 桂浩第三章 面向对象特征n根本概念n类的定义n对象n类的承继和多态n接口和包n常用工具类根本概念n什么是编程言语?n人和计算机进展交流的工具和手段n编程言语的开展n机器言语: 0101001n汇编言语: mov, push, add, calln第三代言语: 高级言语,以C言语为代表,过程式编程言语(Procedural Programming Language)n第四代言语: 非过程化/面向对象的编程言语n言语的开展: 笼统的过程n面向对象(Object Oriented-OO) n面向对象编程(Object Oriented Programmi

2、ng-OOP)n面向对象是一种软件开发的方法，“面向对象的分析与设计(OOA&OOD研讨生课程)n第一个面向对象的言语: Simula-67n第一个胜利的面向对象编程言语: SmalltalknC+, JAVA, C#, PERL等n用客观世界中描画事物的方法来描画程序中要处理的问题n万事万物都是对象n程序便是成堆的对象，彼此经过音讯的传送，恳求其他对象进展任务 根本概念n五个根本概念n对象n类n封装性n承继性n多态性根本概念n对象 (object)neverything is an objectn现实世界的对象: 桌子、书、自行车、电视、狗、文件、表格、按钮、窗口n对象包含两个特性n

3、形状: 指对象本身的信息(内部信息/内部变量)n行为: 实现对信息的访问/对象的操作n标志: 代表对象的标识符n山地车的形状(两个车轮、一些齿轮、速度、挡数)，行为(刹车、加速、减速和换挡)n书包含很多信息，拥有访问所包含信息的方法，一页一页的看，经过目录找到感兴趣的内容根本概念n对象 (object)n形状变量(variables)n行为方法(method)n对象就是变量和相关方法的软件集合n一个对象可以由其他对象组合而成，窗口(按钮，菜单条，文本框，形状栏等)n程序就是对象的集合，对象之间相互交互和通讯完成义务n搭积木nA program is a bunch of objects tel

4、ling each other what to do by sending messages根本概念n类 (class)n亚里士多德: the class of fishes and the class of birdsn现实世界中，存在很多同类的对象，很多桌子、书、自行车n一种原型，一种笼统，一种共性，一个模板nEvery object has a typen实例(instance)，某类对象的一个特定实体，类是对象的一个笼统n表格(类) 填入不同的个人信息不同的对象根本概念n封装性n对象本身的数据得到维护/隐藏n其他对象仅仅需求知道对该对象的访问方法(接口/interface)即可n益处n

5、模块化-每个对象的源文件可以是相互独立的，可以被不同的程序调用，每个对象是一块积木，可以搭建不同的外形n信息隐藏-通常定义一个公共接口/方法实现对对象的访问，可以调整对象的私有信息和方法，而不会对其他调用它的对象产生影响n可重用性n黑盒子n电脑的DIYn喷墨打印机，硒鼓坏/彩色硒鼓根本概念n承继性n为什么会有承继？n建立一个类后，发现另一个新的类有一样的特性，两个选择：重新定义一个新的类；在已有类的根底上，修正(加加/减减)n父类和子类，子类承继(拥有)父类一切的数据和方法，同时子类可以有新的数据和方法，“青出于蓝，而胜于蓝n树型构造(层次化构造) n根(基类)根本概念n承继性运输工具航空运输

6、工具陆地运输工具水上运输工具人力驱动引擎驱动二轮四轮客运货运根本概念n承继性n多重承继类A类B类C类D类F类Gn一个类拥有多个父类产生二义性，例类C和类D都有一个同名的方法，类G?nJava中仅仅支持单一承继，同时Java采用Interface(接口)实现多重承继而防止父类二义性根本概念n多态性n表如今承继中方法的重写n子类从父类承继(extends扩展)而来n多个子类同属一个父类，一切子类有一样的父类n承继父类的方法n在不同的子类中有不同的表现方式n表如今用一个类中方法的重载根本概念n多态性n多态性在承继中的表现根本概念n多态性class Square extends Shape void

7、draw() System.out.println(Square.draw(); void erase() System.out.println(Square.erase()“); class Triangle extends Shape void draw() System.out.println(Triangle.draw(); void erase() System.out.println(Triangle.erase(); class Shape void draw() void erase() class Circle extends Shape void draw() System

8、.out.println(Circle.draw(); void erase() System.out.println(Circle.erase(); 根本概念n多态性public class Test public static Shape randShape() switch(int)(Math.random() * 3) default: case 0: return new Circle(); case 1: return new Square(); case 2: return new Triangle(); public static void main(String args)

9、Shape s = new Shape9; for(int i = 0; i s.length; i+) si = randShape(); for(int i = 0; i javac A.javax has private access in A a.x = 100; print() has private access in A a.print(); 2 errors类成员的访问class A private int x;private void print() class B void test() A a = new A();a.x = 100;a.print();nprotecte

10、d (维护变量/维护方法)n允许类本身、子类(有一定限制)以及同一个包中一切类访问(先构造对象，再访问)类成员的访问class A protected int x;protected void print() class B void test() A a = new A();a.x = 100;a.print();package abc;class A protected int x;protected void print() package xyz;import abc.A;class B extends A void test(A a, B b) a.x = 100;a.print()

11、;b.x = 100;b.print();/illegal/illegal/legal/legaln无修饰 (友好变量/友好方法)n允许类本身以及同一个包中一切类访问类成员的访问class A int x;void print() class B void test() A a = new A();a.x = 100;a.print();package abc;class A int x;void print() package abc;class B void test() A a = new A();a.x = 100;a.print();n小结名称访问权修饰符类本身子类包所有类公共pub

12、lic默认-保护protected *私有private* 指子类与父类不在同一个包中的情况类成员变量的访问nstatic (静态变量/静态方法)n类的变量/方法，独立于类的对象，可以直接根据类名调用nclass S nstatic int A = 12, B = 34;nstatic void print() nnclass Test npublic static void main(String args) nSystem.out.println(“A=“ + S.A + “ B=“ + S.B);nS.print();nn类成员变量nstatic (静态变量/静态方法)class Tes

13、t public void print(int x) System.out.println(x); public static void main(String args) int x = 3;print(x);D:javac Test.javaTest.java:9: non-static method print(int) cannot be referenced from a static context print(x); 1 errorclass Test public void print(int x) System.out.println(x); public static vo

14、id main(String args) int x = 3;Test t = new Test();t.print(x);class Test public static void print(int x) System.out.println(x); public static void main(String args) int x = 3;print(x);static方法中仅仅可以调用其他static方法类成员nfinal 变量/方法nfinal变量: 定义一个常数，即变量值不能改动nfinal double AVOGADRO = 6.022e23;nfinal类: 不能有子类nfi

15、nal方法: 方法不能被重写(overriding)nclass ChessAlgorithm n . . .n final void nextMove(ChessPiece pieceMoved,n BoardLocation newLocation) n .n n . . .n类成员变量n小结n类: public, abstract, final, 无修饰, privaten类成员npublicnprotectednprivaten无修饰nstaticnfinal类成员变量n方法: 对象行为的描画n完成某种功能的程序块n定义: n访问权限修饰符 方法前往类型 方法名 () throws 异

16、常名 n方法体;nn方法参数的传送n变量的作用域n方法的重载(overloading)/重写(overriding)n方法的递归调用类成员方法n访问控制修饰符n公共访问控制符public n被一切类访问n默许访问控制符n被同一包中其他类访问n私有访问控制符 privaten被该类本身访问n维护访问控制符 protectedn该类本身、同一个包中的其他类、其他包中的子类访问n私有维护访问控制符private protectedn该类本身、一切子类访问类成员方法的访问n非访问控制修符n静态方法staticn属于类的方法n最终方法finaln不能被子类重新定义的方法n笼统方法abstractn只需方

17、法阐明，没有详细实现n本地方法nativen以其他言语实现方法功能n同步方法synchronizedn用于多线程程序中的协调和同步类成员方法的访问n例成员方法class Test public static void main(String args) double d_product;Area myArea;myArea = new Area(); d_product = myAduct();System.out.println(“myArea的面积是: + d_product);class Area double width, height; void setV(double

18、 w, double h) width = w;height = h; double product() return width*height;n方法参数成员方法public static void main(String args) int x=3, y=4;Test p = new Test();System.out.println(x + + y);p.addI(x, y);System.out.println(x + + y);Vector c = new Vector();c.addElement(s1);c.addElement(s2);System.out.println(c.

19、size();p.addV(c);System.out.println(c.size();import java.util.Vector;class Test private void addV(Vector v) v.addElement(s3); private void addI(int i1, int i2) i1 +; i2 +; 形参和实参D:java Parameter3 43 423留意1: 类型匹配留意2:根本类型与复合类型参数传送的结果不同Pass by ValueIn Java methods, arguments are passed by value. When in

20、voked, the method receives the value of the variable passed in. When the argument is of primitive type, pass-by-value means that the method cannot change its value. When the argument is of reference type, pass-by-value means that the method cannot change the object reference, but can invoke the obje

21、cts methods and modify the accessible variables within the object. n例成员方法class Test public static void main(String args) ex A = new ex();A.p();class ex int u, v;void p2(int x, int y) int i, j;for (i=1; i=x;i+) j = y+i; System.out.print(j+“ ); void p( ) u=3; v=2; p2(u, v);System.out.println();u+=v; v

22、*=u; p2(u, v); u=3; v=2;u=5; v=10;输出结果:3 4 511 12 13 14 15n变量的作用域(成员变量/部分变量)成员方法n方法的重载(overload)n方法名一样，但方法的参数不同n方法描画 方法名(标识符) 参数类型 方法前往值 n绝对值 abs(a) int intn绝对值 abs(a) long longn绝对值 abs(a) float floatn绝对值 abs(a) double doublen npublic static int abs(inta) npublic static long abs(longa) npublic stati

23、c float abs(floata)npublic static double abs(doublea) 成员方法n方法的重写(overriding)n子类重写父类的方法成员方法class Father void display( ) ; class Son extends Father void display() ; Father f = new Father();f.display();Son s = new Son();s.display();构造方法n创建对象/实例化对象new n例1: Apple a = new Apple(); (创建对象)n例2: Apple a; (对象的

24、阐明)n a = new Apple(); (实例化对象)n对象的实例化经过构造方法(constructor)来实现n构造方法的名字与类名一样n构造方法没有前往值n构造方法可以有多个，构成方法的重载(overload)n例: 对象的实例化和初始化class jex6_8 public static void main(String args) Qangle q1 = new Qangle(); Qangle q2 = new Qangle(20, 50); Qangle q3 = new Qangle(q1); System.out.println(q1.width() +“ +q1.heig

25、ht(); System.out.println(q2.width() +“ +q2.height(); System.out.println(q3.width() +“ +q3.height();class Qangle int a, h;Qangle () a = 10; h = 20;Qangle(int x, int y) a = x; h = y;Qangle(Qangle r) a = r.width(); h = r.height();int width() return a;int height() return h;输出结果: 2020 5010 20构造方法n再谈方法的重载

26、(overload)构造方法class Tree int height; Tree() prt(“Planting a seeding); height = 0; Tree(int i) prt(“Creating new Tree that is + i + “ feet tall);height = i; void info() prt(“Tree is + height + “ feet height); void info(String s) prt(s + “: Tree is + height +“ feet height); static void prt(String s) S

27、ystem.out.println(s); for (int i =0; i 5; i+) Tree t = new Tree(i); t(); t(“my tree);new Tree();n默许构造方法n例 class Apple nint color; nnApple a = new Apple();n对象实例的判别: nulln例 Apple a;n if (a = null) nSystem.out.println(“Day dream);构造方法运转时系统自动赋予一个空构造函数如 Apple() n再谈构造方法构造方法 class Cmethod Cmethod (boolean

28、b) public static void main (String args) Cmethod c1 = new Cmethod(); Cmethod c2 = new Cmethod(false); class Cmethod Cmethod (boolean b) public static void main (String args) /Cmethod c1 = new Cmethod(); Cmethod c2 = new Cmethod(false); class Cmethod Cmethod (boolean b) Cmethod () public static void

29、main (String args) Cmethod c1 = new Cmethod(); Cmethod c2 = new Cmethod(false); 运转时系统自动赋予一个空构造方法，仅仅当该类没定义构造方法的情况下static变量的初始化class Smember static int i = 100;static boolean b = true;char c = t;public Smember() public static void main(String args) Smember m1 = new Smember();Smember m2 = new Smember()

30、;不论产生多少个对象，属于类的静态变量只需一份，即只占有一份存储空间class Smember static int i; static boolean b;static i = 100;b = true;System.out.println(“In static block);char c = t;public Smember() System.out.println(“In constructor); public static void main(String args) Smember m1 = new Smember();Smember m2 = new Smember();输出结果

31、In static blockIn constructorIn constructor设计方式的例子class Singleton private static Singleton me = new Singleton();public static Singleton getSingleton() return me;private Singleton() public static void main(String args) Singleton s1 = Singleton.getSingleton();Singleton s2 = Singleton.getSingleton();if

32、 (s1 = s2) System.out.println(s1 is s2);else System.out.println(s1 is not s2);该Singleton类只需一个实例，即该Singleton类只能构造一个对象“Design Patterns: Elements of Reusable Object-Oriented Software(设计方式)Erich Gamma、Richard Helm、Ralph Johnson、John Vlissides Addison-Wesley, 2019这几位作者常被称为“四人组(Gang of Four), 而这本书也就被称为“四人

33、组(或 GoF)书设计方式: 在一定的环境中处理某一问题的方案23 种设计方式, 3大类创建型方式(Creational pattern)规定了创建对象的方式，如Singleton方式、Factory Method方式构外型方式(Structural pattern)规定了如何组织类和对象。这些方式涉及类如何相互承继或如何从其它类组合，如Adapter、Proxy 和 Decorator 方式行为方式(Behavioral pattern)规定了对象之间交互的方式。如Observer方式、Strategy和Template 方式并发方式(Concurrency pattern)规定协调或顺序对

34、共享资源访问的方式MVC(Model/View/Controller, 模型/视图/控制器)设计方式的例子public class Sequence private static Sequence instance; private static int counter; private Sequence() counter = 0; public static synchronized Sequence getInstance() if (instance=null) instance = new Sequence(); return instance; public static sync

35、hronized int getNext() return +counter; n这个类不可以再有子类，由于构造方法是privatenLazy instantiation (Lazy initialization)，仅在需求的时候才实例化对象private static Sequence instance = new Sequence();笼统类(abstract class)n一个未完成的类n仅仅笼统类可以包含笼统方法(abstract methods)n笼统方法: 仅仅声明了方法，但未实现n有访问修饰词n前往值类型n方法名n参数列表n无方法体笼统类(abstract class)abstr

36、act class Point int x = 1, y = 1;void move(int dx, int dy) x += dx;y += dy;alert();abstract void alert();abstract class ColoredPoint extends Point int color;class SimplePoint extends Point void alert() 笼统方法: 有访问修饰词、前往值类型、方法名和参数列表，无方法体笼统类(abstract class)n笼统类不能被实例化，例Point p = new Point(); n子类承继笼统类时，必需

37、重写笼统方法，否那么仍为笼统类abstract class Point int x = 1, y = 1;void move(int dx, int dy) x += dx;y += dy;alert();abstract void alert();abstract class ColoredPoint extends Point int color;class SimplePoint extends Point void alert() Point p = new SimplePoint();笼统类(abstract class)n多态性abstract class Graphics abs

38、tract void parameter();abstract void area();class Rectangle extends Graphics double h, w;Rectangle (double u, double v) h = u; w = v;void parameter() System.out.println(h + “ “ + w);void area() System.out.println(h*w); Rectangle rec = new Rectangle(1.0, 2.0);Circle cir = new Circle(3.0, “Red);Graphi

39、cs g = rec, cir;for (int i = 0; i g.length; i+) gi.parameter(); gi.area();class Circle extends Graphics double r; String c;Circle (double u, String v) r = u; c = v;void parameter() System.out.println(r + “ “ + c); void area() System.out.println(Math.PI*r*r); 运转结果1.0 2.02.03.0 Red28.274333882308多态性(p

40、olymorphism)运用场所: 不同子类可以用不同的方式实现同一共同接口，该共同接口建立了一个根本方式第三章 面向对象特征n根本概念n类的定义n对象n类的承继和多态n接口和包n常用工具类对象n援用对象的变量n格式: 对象名.变量名n援用对象的方法n格式: 对象名.方法名n例1nVector v = new Vector();nv.addElement(“hello world);n例2nint a= 1, 2, 3, 4, 5; nint size = a.length;n例3nSystem.out.println();对象n经过对象援用对象的成员变量和成员方法class Qangle i

41、nt a, h;Qangle () a = 10; h = 20;Qangle(int x, int y) a = x; h = y;Qangle(Qangle r) a = r.width(); h = r.height();void set(int x, int y) a=x; h =y;q1.set(30, 40);q1.a = 30;q1.h = 40;目的一样第一方式更平安、更面向对象(数据封装)直接支配变量对象的释放n将对象从内存中去除n内存的管理(枯燥、容易出错)n渣滓回收(Garbage Collection)n渣滓搜集器(Garbage Collector)n周期性地释放不再

42、被援用的对象，自动完成n手动完成，System.gc();npublic static void gc() - Runs the garbage collector. The Java platform allows you to create as many objects as you want (limited, of course, by what your system can handle), and you dont have to worry about destroying them. The Java runtime environment deletes objects

43、when it determines that they are no longer being used. This process is called garbage collection. 对象的运用n访问对象的私有(private)成员n经过定义一个公共方法来实现class Student private String name;private String id;Student(String s1, String s2) name = s1; id = s2;String getName() return name;void setName(String s) name=s;Stud

44、ent st = new Student(“aloha, “001);String n = st.getName(); st.setName(“csma);n = st.getName(); 对象的运用n对象作为方法的参数n访问权限修饰符 方法前往类型 方法名(参数) throws 异常名n方法体;nn参数: 类型 变量名, n类型: 根本数据类型/复合类型(对象)n参数的传送nPass by valuen例 对象用作方法的参数对象的运用class jex6_10 public static void main(String args) Spot s = new Spot(2, 3); Sys

45、tem.out.println(“s点的坐标: + +s.getX()+“,+s.getY(); Trans ts = new Trans(); ts.move(s, 4, 5); System.out.println(“s点的坐标: + +s.getX()+“,+s.getY();class Spot private int x, y;Spot (int u, int v) setX(u); setY(v);void setX(int x1) x=x1;void setY(int y1) y=y1;int getX() return x;int getY() return y;class T

46、rans void move(Spot p, int h, int k) p.setX(p.getX() + h);p.setY(p.getY() + k);class jex6_10 public static void main(String args) Spot s = new Spot(2, 3); System.out.println(“s点的坐标: + s.getX()+“,+s.getY(); Trans.move(s, 4, 5); System.out.println(“s点的坐标: + s.getX()+“,+s.getY();class Spot private int

47、x, y;Spot (int u, int v) setX(u); setY(v);void setX(int x1) x=x1;void setY(int y1) y=y1;int getX() return x;int getY() return y;class Trans static void move(Spot p, int h, int k)p.setX(p.getX() + h);p.setY(p.getY() + k);class jex6_10 public static void main(String args) Spot s = new Spot(2, 3); Syst

48、em.out.println(“s点的坐标: + s.getX()+“,+s.getY(); s.move(4, 5); System.out.println(“s点的坐标: + s.getX()+“,+s.getY();class Spot private int x, y;Spot (int u, int v) setX(u); setY(v);void setX(int x1) x=x1;void setY(int y1) y=y1;int getX() return x;int getY() return y;void move(int h, int k)x = x + h;y = y

49、 + k;对象的运用n对象的访问n对象作为方法的前往值n访问权限修饰符 方法前往类型 方法名(参数) throws 异常名n方法体;nn前往类型n有前往值: 根本数据类型/复合类型(对象)n无前往值: void对象的运用n对象作为方法的前往值n例: 求两点坐标之间的中点坐标n思绪: (x1, y1) 和(x2, y2)(x, y)nx=(x1+x2)/2, y=(y1+y2)/2nSpot s1 = new Spot(2, 3);nSpot s2 = new Spot(4, 5);nSpot s = s1.midSpot(s2);n例 对象用作方法的前往值对象的运用class jex6_13

50、public static void main(String args) Spot s1 = new Spot(3.0, 5.0); Spot s2 = new Spot(6.0, 8.0); System.out.println(“s1点的坐标: + s1.getX()+“,+s1.getY(); System.out.println(“s2点的坐标: + s2.getX()+“,+s2.getY(); Spot s = s1.midSpot(s2); System.out.println(“中点的坐标: + s.getX()+“,+s.getY();class Spot private d

51、ouble x, y;Spot (double u, double v) setX(u); setY(v);void setX(double x1) x=x1;void setY(double y1) y=y1;double getX() return x;double getY() return y;Spot midSpot(Spot s)double midX=(x+s.getX()/2;double midY=(y+s.getY()/2;return new Spot(midX, midY);对象的运用n数组: 类型一样的一列元素n简单的数组public class ArrayDemo

52、public static void main(String args) int anArray = new int10; for (int i = 0; i anArray.length; i+) anArrayi = i; System.out.print(anArrayi + ); System.out.println(); 对象的运用n对象数组class Test public static void main(String args) int a = new int5;for (int i = 0; i a.length; i+) System.out.println(ai);Str

53、ing s = new String5;for (int i = 0; i s.length; i+) System.out.println(si);System.out.println(si.length();对象的运用n对象数组class Student private String name;private String id;Student (String s1, String s2) name = s1; id = s2; String getName() return name;void setName (String s) name=s; void display () Syst

54、em.out.println(name + “ +id); Student st = new Student10;for (int i = 0; i st.length; i+) sti = new Student();for (int i = 0; i st.length; i+) sti.display();对象的运用n对象作为另一个对象的成员变量n一个对象中包含另一个对象，组合关系class Student private String name;private String id;Student (String s1, String s2) name = s1; id = s2; St

55、ring getName() return name; void setName (String s) name=s; 对象的运用n对象作为另一个对象的成员变量class MobilePhone private String type;private Watch w;MobilePhone (String s) type = s; void setWatch(Watch a) w = a; long getTime () return w.getTime(); class Watch long getTime() return System.currentTimeMillis(); Mobil

56、ePhone mp = new MobilePhone(“nokia);Watch w = new Watch();mp.setWatch(w);long l = mp.getTime();public static long currentTimeMillis()the difference, measured in milliseconds, between the current time and midnight, January 1, 1970 UTC对象的运用n关键词 thisnthis指当前对象n运用1: 加强程序可读性(this可有可无)对象的运用n例1: Demo1.java

57、 (调用变量)class Demo1 double x, y;Demo1(double i, double j) this.x=i; this.y=j;double ave() return (x+y)/2; public static void main(String args) Demo1 d = new Demo1(3, 4);System.out.println(d.ave();对象的运用n例2: Demo2.java (调用方法)class Demo2 int x, y, z;Demo2(int a, int b) x =a; y=b; this.sort(a, b); void s

58、ort(int a, int b) int t;if (x y) t=x; x=y; y=t 对象的运用n例3: Demo3.java (调用方法)class Demo3 int x, y;Demo3(int a, int b) x =a; y=b;void change (int i, int j) x=i; y=j; this.sort();void sort() int t;if (x y) t=x; x=y; y=t 对象的运用n关键词 thisnthis指当前对象n运用2: 对同一个对象执行多次方法调用class Leaf int i = 0;Leaf increment() i+;

59、return this;void print() System.out.println(“i= + i); Leaf x = new Leaf();x.increment().increment().increment().print();对象的运用n关键词 thisnthis指当前对象n运用3: 在一个构造函数中调用另一个构造函数class Flower String name;int price;Flower () this(tulip, 10);Flower (String s, int i) name = s;price = i; void print () System.out.pr

60、intln(name + + price); public static void main(String args)Flower f = new Flower();f.print(); 第三章 面向对象特征n根本概念n类的定义n对象n类的承继和多态n接口和包n常用工具类类的承继n父类与子类的关系 (extends)n根本内容n子类可调用父类的方法和变量,子类可添加父类中没有的方法和变量n子类可重新定义父类的静态/实例变量n子类可重新定义父类的静态/实例方法n承继中的构造方法n类成员访问修饰符与承继的关系类的承继n子类可调用父类的方法和变量n子类可添加父类中没有的方法和变量class Vehicle