Java程序设计大学教程

1、 第四章 面向对象程序设计 面向对象的特点主要概括为抽象性、继承性、多态性和封装性。本章我们将站在面向对象程序设计原则和方法的高度，围绕这4个特点讲解面向对象程序设计（OOP）的基本方法。 4.1原则和方法 面向对象程序设计的重要原则有：n分而治之原则n封装原则n接口原则n信息隐藏原则n一般性原则n可扩展性原则n抽象原则 4.1原则和方法面向对象在程序设计中实现的方法：n分解与封装分解与封装 n继承与合成继承与合成 n接口与实现接口与实现 n服务与客户服务与客户 4.2 继承 对象的继承是一种在保持对象差异性的同时共享对象相似性的复用。它是源自类的泛化机制。这种抽象机制允许类之间共享代码，大大

2、减少了代码长度并且使软件易于维护。对象通过继承，保证了实现部分紧内聚和松耦合的良好特性 4.2.1 使用继承 o基类与派生类基类与派生类nJava中派生类通过中派生类通过extends关键字继承基类，并通过关键字继承基类，并通过super关键字访问基类的构关键字访问基类的构造函数和方法。造函数和方法。nJava中所有的类都继承了中所有的类都继承了Object类的类的toString方法，方法，我们可以重写并覆盖我们可以重写并覆盖toString方法，使之带有对方法，使之带有对象的具体信息，以便我们跟踪象的具体信息，以便我们跟踪和调试对象。和调试对象。n继承关系形成了树状的类层次继承关系形成了树

3、状的类层次结构。继承产生的派生类不能结构。继承产生的派生类不能直接访问其基类的直接访问其基类的private成成员，但所有其他基类成员通过员，但所有其他基类成员通过继承成为派生类的成员后，保继承成为派生类的成员后，保持它们原来的成员的可访问性，持它们原来的成员的可访问性，并可在派生类中使用。并可在派生类中使用。面积 = length width周长 = 2 (length + width)Square需要重写并覆盖基类的calcPerimeter方法来计算周长。周长 = 4 length Square可以继承基类Rectangle的calcArea方法来计算面积，无须另写代码图 4 2在这个U

4、ML类图中，Square继承了Rectangle，是Rectangle类的扩展示例程序 4 1 Retangle类（Retangle.java）public class Retangle public Retangle(double l, double w) length = l; width = w; public double calcPerimeter() return 2 * (length + width); public double calcArea() return length * width; public String toString() return 长为 + len

5、gth + 宽为 + width + 的长方形; protected double length; private double width;示例程序 4 2 Square类（Square.java）public class Square extends Retangle public Square(double side) super(side,side); public double calcPerimeter() return length * 4; public String toString() return 边长为 + length + 的正方形; 4.2.1 使用继承 o基类与派

6、基类与派生类生类继承在果继承在果园系统中园系统中的使用的使用 4.2.2 继承与合成 n面向对象程序设计中，通过合成或通过继承都可以在不同的环境中重用已有的设计和实现。但经验表明，除非所有继承的方法都有意义，否则还是应当优先考虑使用合成而不是继承。因为依赖于对象合成技术的设计有更好的重用性或更简单。 4.3 多态n多态的意思是具有多种形态，它是面向对象程序设计的重要思想方法。多态在面向对象程序设计中意味着通过动态绑定原理，使用单个变量来引用不同类的对象，自动调用引用对象类的对应方法。n动态绑定机制，可以在运行期判定对象的类型，并调用其相应的方法。也就是说，编译器无需知道对象的类型，但方法的绑定

7、和调用机制能够找出正确的方法体并加以调用。n同名方法的覆盖（override）和重载（overload）是两种完全不同的机制。n替代原则（substitution principle）：基类应该可以用其派生类代换。替代过程也是派生类向上转型的过程。向上转型是一种常用的安全的类型转换，通过向上转型可实现多态性。 4.3.1 多态与动态绑定 n派生类的对象具有多个类型n动态绑定实现多态 public int gain() int g=input*2;/收益是投入的两倍 return g; public int gain() /收益不变.public int gain() /收益-200.publi

8、c int gain() / 收益是投入的3倍 int g = input * 3; System.out.println(fruitName + 投入 + input + 净收益 + g); return g;覆盖（override）fruitsi.gain();程序运行时动态确定实现的gain方法数组属性索引01234派生类类型TropicalFruitBerryTropicalFruitBerryCitrusFruit水果名称香蕉葡萄菠萝草莓橘子fruits0 = new TropicalFruit(香蕉, 1000);fruits1 = new Berry(葡萄, 2000);frui

9、ts2 = new TropicalFruit(菠萝, 2000);fruits3 = new Berry(草莓, 1000);fruits4 = new CitrusFruit(橘子, 1000);我们可以像对待基类对象那样对待派生类对象，它们的共性表现在继承下来的同名类成员。所有继承于共同基类的派生类对象可以当做是这些基类的对象。 Food myFood;Fruit myFruit;CitrusFruit orange;orange = new CitrusFruit(橘子,1000); /创建橘子对象myFood = orange(); /相当于myFood = (Food)orange

10、;myFood.eat(); /调用的是CitrusFruit的eat方法：剥皮吃橘子myFruit = orange; /相当于myFruit = (Fruit)orange;myFruit.eat(); /调用的还是CitrusFruit的eat方法：剥皮吃橘子 4.3.2 方法的绑定 n所谓的方法绑定（Binding）就是建立方法调用（Method Call）和方法本体（Method Body）之间的关联。如果方法是“早绑定”、“先期绑定”的，也就是在编译时编译器就能准确地判断应该调用的那个方法称为静态绑定方法。Java中这类方法包括private、static、final方法以及构造函

11、数。如果方法是“晚绑定”、“后期绑定”的，也就是在运行时由虚拟机调用同该对象变量所指对象的实际类型相匹配的方法版本，动态决定的方法，称为动态绑定方法。Java中除了private、static、final方法以及构造函数外的其他方法都是动态绑定方法。nJava语言中使用关键字final来定义常量。但是关键字final还有另外2个重要用途：一个是阻止类(final类)被继承，另一个是阻止方法(final方法)被覆盖（override）。 n抽象方法是一种没有实现的方法。定义有抽象方法的类我们称之为抽象类。抽象方法和抽象类都使用abstract关键字来标识。含有抽象方法的类必须定义为抽象类，但是没

12、有抽象方法的类也可以定义为抽象类。但无论如何，抽象类都不能创建实例。 作业Person- 姓名- 年龄+ speak()+ speakto( person )ManWoman在 man 和 woman 子类中重写 speak 方法，使之具有性别特征。Person p;p = new Man();p.speak();P = new Woman()p.speak(); 4.4 接口 n接口的概念是建立在封装的基础之上。在面向对象程序设计中，封装是指对象的使用者通过预先定义的接口关联到某一对象的服务和数据时，无需知道这些服务是如何实现的。因此接口在面向对象程序设计中有着重要的地位。n在Java中，抽

13、象类和接口（Interface）都是一种接口抽象机制，符合接口的特点。习惯上我们只把Java语法中的接口（Interface）作为接口的窄定义。该接口是一种类型，它定义了能被一个类实现的方法。 4.4.1 接口的概念 接口是指一些方法特征的集合，它关心的是方法的特征定义（例如方法的名称、参数的类型及数量），而不是方法的具体实现。在Java中，抽象类和接口都是一种接口抽象机制，符合接口的特点。n接口提供了一种抽象机制接口提供了一种抽象机制 n接口使即插即用变得可能接口使即插即用变得可能 n接口针对抽象而不是针对实现接口针对抽象而不是针对实现 4.4.2 Java接口 o定义接口定义接口o实现接口

14、实现接口o接口与多重继承接口与多重继承 public interface 接口名接口名 extends 祖先接口祖先接口名名 返回类型返回类型 方法名方法名(参数列表参数列表); . 类型类型 常量字段名常量字段名 = 值值; .public class 类名类名 extends 祖先类名祖先类名 implements 接口名接口名 , 其它接口名其它接口名. /类的实现代码类的实现代码 . 下面代码通过实现Writeable接口和Eatable接口的Paper类代码，演示了多重继承的程序设计： public class Paper implements Eatable, Writeable

15、public void eat() System.out.println(撕纸吃,+TASTELESS); public void write() System.out.println(在纸上书写：); 4.4.3 接口应用实例 n使用接口的好处是便于系统的扩展、维护和重用。接口使用接口的好处是便于系统的扩展、维护和重用。接口的使用使得代码模块之间的耦合减弱。具体表现在对象的使用使得代码模块之间的耦合减弱。具体表现在对象之间的依赖关系弱化为客户之间的依赖关系弱化为客户服务的关系，即客户对服务的关系，即客户对象请求服务，服务对象提供服务，而接口则成了提供服象请求服务，服务对象提供服务，而接口则成了提供服务的一种契约