Java与面向对象技术

1、第三讲第三讲 Java与面向对象技术与面向对象技术1、面向对象的概念、面向对象的概念2、Java中的类、方法和变量中的类、方法和变量3、Java名字空间及访问规则名字空间及访问规则4、Java中的抽象类、接口和程序包中的抽象类、接口和程序包5、对象的构造方法、对象的构造方法 所谓面向对象的方法学，就是使我们分析、设计和实现一个系统的方法尽可能地接近我们认识一个系统的方法。包括： 面向对象的分析（OOA, Object-Oriented Analysis） 面向对象的设计（OOD, Object-Oriented Design） 面向对象的程序设计(OOPL, Object-Oriented P

2、rogram)面向对象技术主要围绕以下几个概念: 对象、抽象数据类型、类、类型层次（子类）、继承性、多态性。1、面向对象的概念、面向对象的概念 对象有两个层次的概念： 现实生活中对象指的是客观世界的实体； 程序中对象就是一组变量和相关方法的集合，其中变量表明对象的状态，方法表明对象所具有的行为。变量变量方法方法1、面向对象的概念、面向对象的概念对象对象现实生活中的对象可以将现实生活中的对象可以将现实生活中的对象经过抽象，映射为程序中经过抽象，映射为程序中的对象。对象在程序中是的对象。对象在程序中是通过一种抽象数据类型来通过一种抽象数据类型来描述的，这种抽象数据类描述的，这种抽象数据类型称为类（

3、型称为类（Class）。）。Class Car int color_number; int door_number; int speed; void brake() void speedUp() void slowDown() 抽象数据类型1、面向对象的概念、面向对象的概念对象对象q 类是描述对象的“基本原型”，它定义一类对象所能拥有的数据和能完成的操作。在面向对象的程序设计中，类是程序的基本单元。q 相似的对象可以归并到同一个类中去，就像传统语言中的变量与类型关系一样。q 程序中的对象是类的一个实例，是一个软件单元，它由一组结构化的数据和在其上的一组操作构成。1、面向对象的概念、面向对象的概

4、念类类Car car1;Car car2; Car carN;1、面向对象的概念、面向对象的概念类类n变量：指对象的所知道的状态。n方法：指对象的功能单元。n消息软件对象通过相互间传递消息来相互作用和通信，一个消息由三部分组成: 1. 接受消息的对象 2. 接收对象要采取的方法 3. 方法需要的参数对象对象B对象对象 A消息消息1、面向对象的概念、面向对象的概念类类n一个例子n在程序中所操作的对象是类的一个实例。n创建一个对象： Hello obj=new Hello();n调用方法： obj.showString(); 调用对象的方法相当于给对象发送消息，收到消息的对象通过改调用对象的方法相

5、当于给对象发送消息，收到消息的对象通过改变自身的状态或者向其它对象发送消息来响应消息。变自身的状态或者向其它对象发送消息来响应消息。class Hello private String s；public void showString() System.out.println(s);public void changeString(String str) s = str; 变量方法showString()方法changeString()1、面向对象的概念、面向对象的概念类类n为什么要使用类？n采用简单数据类型表示现实世界中概念的局存在很大的限性。例如：采用int型数据表示一个日期概念，需要使用

6、3个变量：int day, month, year;n如果要表示2个人的生日，就要使用6个变量n并且在使用中必须时刻注意三者的联系和约束关系n同时在使用日期概念时要同时对三个变量进行访问n使用类可以把现实问题中的对象映射为程序中的一个整体类。1、面向对象的概念、面向对象的概念类类类中不但有变量，还有与之相关的操作所定义的方法。将变量和方法封装在一个类中，可以对成员变量进行隐藏对成员变量进行隐藏，外部对类成员的访问都通过方法进行，能够保护类成员不被非法修改保护类成员不被非法修改。class BirthDate public int day,month,year; public int tomor

7、row() BirthDate mybirth, yourbirth;BirthDate date;已知当前日期对象，求第2天的日期对象：date.day =date.day+1;如果date.day已经为31，操作结果是非法状态。可以定义一个成员方法tomorrow()，求第2天的日期对象。外部要获得当前日期的后一天时，只要调用：date.tomorrow();1、面向对象的概念、面向对象的概念类类n封装把对象的所有组成部分组合在一起私有数据私有数据 方法方法 方法方法数据数据对象对象A对象对象B公有数据公有数据封装定义程序如何引用对象的数据，封装实际上使用方法将类的数据隐藏起来，控制用户对

8、类的修改和访问数据的程度。1、面向对象的概念、面向对象的概念封装封装子类是作为另一个类的扩充或修正而定义的一个类。bicycle(super class)Mountain bikesRacing bikesTandem bikessub class1、面向对象的概念、面向对象的概念子类子类继承是子类利用父类中定义的方法和变量，就像它们属于子类本身一样。class Car int color_number; int door_number; int speed; public void push_break() public void add_oil() class Trash_Car exte

9、nds Car double amount; public void fill_trash() 1、面向对象的概念、面向对象的概念继承继承n方法的覆盖覆盖使得在子类中可以重新定义父类中已有的方法，从而体现出子类自己的行为。class Car int color_number; int door_number; int speed; public void push_break() speed = 0; public void add_oil() class Trash_Car extends Car double amount; public void fill_trash() public

10、void push_break() speed = speed 10; 1、面向对象的概念、面向对象的概念方法的覆盖方法的覆盖重载指得是在同一个类中至少有两个方法用同一个名字，但有不同的参数。类类void show(int int_num)void show(double double_num)void show(int int_num, float float_num)1231.23123,1.231、面向对象的概念、面向对象的概念方法的重载（多态性）方法的重载（多态性）n例如对于StringBuffer类，它有方法n public StringBuffer append(int i);n

11、public StringBuffer append(double d);n public StringBuffer append(String s);n public StringBuffer append(char str, int offset, int len);n类、方法、变量定义的语法规范n对象的创建和使用n继承、覆盖、重载、多态等概念n内嵌类(inner class)2、Java中的类、方法和变量中的类、方法和变量2、Java中的类、方法和变量中的类、方法和变量类定义的语法规范类定义的语法规范n类的严格定义及修饰字类的修饰字： public abstract | final 缺省

12、方式为缺省方式为 friendly类的修饰字类的修饰字 class 类名称类名称 extends 父类名称父类名称implements 接口名称列表接口名称列表 变量定义及初始化；变量定义及初始化； 方法定义及方法体；方法定义及方法体；类体，其类体，其中定义了该类中所有中定义了该类中所有的变量和该类所支持的方法，的变量和该类所支持的方法，称为成员变量和成员方法。称为成员变量和成员方法。变量修饰字变量修饰字 变量数据类型变量数据类型 变量名变量名1,变量名变量名2=变量初值变量初值; 变量的定义及修饰字public | protected | private static final trans

13、ient volatile成员变量的类型可以是Java中任意的数据类型，包括简单类型，类，接口，数组。在一个类中的成员变量应该是唯一的。2、Java中的类、方法和变量中的类、方法和变量变量定义的语法规范变量定义的语法规范方法修饰字方法修饰字 返回类型返回类型 方法名称方法名称(参数参数1,参数参数2,) throws exceptionList (statements;) /方法体：方法的内容方法体：方法的内容方法的定义及修饰字public | protected | private static final | abstract native synchronized 返回类型可以是任意的J

14、ava数据类型，当一个方法不需要返回值时，返回类型为void。 参数的类型可以是简单数据类型，也可以是引用数据类型（数组、类或接口），参数传递方式是值传递。 方法体是对方法的实现。它包括局部变量的声明以及所有合法的Java指令。局部变量的作用域只在该方法内部。2、Java中的类、方法和变量中的类、方法和变量变量定义的语法规范变量定义的语法规范class A static void change(String s, StringBuffer sb) s = “aaaa”; /此语句不起作用此语句不起作用 sb.setLength(0); sb.append(“aaaa”); public sta

15、tic void main(String args) String s = “bbbb”; StringBuffer sb = new StringBuffer(“bbbb”); change(s, sb); System.out.println(s); System.out.println(sb); 输出结果：bbbbaaaa2、Java中的类、方法和变量中的类、方法和变量参数的传递方式是值传递参数的传递方式是值传递 一个简单的类一个简单的类class Car int car_number; void set_number(int car_num) car_number=car_num; v

16、oid show_number() System.out.println (“My car No. is : ”+car_number); class CarDemo public static void main(String args) Car Democar=new Car(); DemoCar.set_number(3838); DemoCar.show_number(); My car No. is : 38382、Java中的类、方法和变量中的类、方法和变量一个简单的类一个简单的类（1）对象的生成 通过new操作符生成一个对象；例如：Car demoCar;demoCar = ne

17、w Car();（2）对象的构造过程 为对象开辟空间，并对对象的成员变量进行缺省的初始化； 对成员变量进行指定的初始化； 调用构造方法。2、Java中的类、方法和变量中的类、方法和变量对象对象（3）对象的使用 对象的使用是通过一个引用类型的变量来实现，包括引用对象的成员变量和方法，通过运算符 可以实现对变量的访问和方法的调用。例如：BirthDate date;int day;day = date.day;/引用date的成员变量daydate.tomorrow();/调用date的方法tomorrow()2、Java中的类、方法和变量中的类、方法和变量对象对象 类的继承class Car i

18、nt car_number; void set_number(int car_num) car_number=car_num; void show_number() System.out.println (“My car No. is :”+car_number); 2、Java中的类、方法和变量中的类、方法和变量继承继承class TrashCar extends Car int capacity; void set_capacity(int trash_car_capacity) capacity=trash_car_capacity; void show_capacity() Syste

19、m.out.println(“My capacity is: ” + capacity); 2、Java中的类、方法和变量中的类、方法和变量继承继承Car是父类，是父类，TrashCar是子类。是子类。TrashCar中继承了中继承了Car中的两个方法，同时又增加了两个新方法。中的两个方法，同时又增加了两个新方法。class CarDemo public static void main(String args) TrashCar demoTrashCar = new TrashCar(); demoTrashCar.set_number(4949); demoTrashCar.show_nu

20、mber(); demoTrashCar.set_capacity(20); demoTrashCar.show_capacity(); 继承的方法继承的方法新增加的方法新增加的方法2、Java中的类、方法和变量中的类、方法和变量继承继承q 继承性是面向对象程序设计语言的另一基本特征，通过继承可以实现代码的复用。继承而得到的类为子类，被继承的类为父类，父类包括所有直接或间接被继承的类。Java中不支持多重继承。通过在类的声明中加入extends子句来创建一个类的子类：class SubClass extends SuperClassq 如果缺省extends子句，则该类为java.lang.O

21、bject的子类。q 子类可以继承父类中访问权限设定为public、 protected、 default的成员变量和方法，但是不能继承访问权限为private的成员变量和方法。2、Java中的类、方法和变量中的类、方法和变量继承继承n何时选择继承?一个很好的经验：“B是一个A吗?”如果是则让B做A的子类.常犯的错误常犯的错误A有一个有一个B吗吗? 例如让汽例如让汽车轮子成为汽车的子类是错误的车轮子成为汽车的子类是错误的2、Java中的类、方法和变量中的类、方法和变量继承继承ShapePointCircleCylinder在更多的时候，组成（聚集）组成（聚集）关系比继承更能使系统具有高度的灵活

22、性，可维护行，并且提高系统的可重用性。ShapePointCircleCylinder2、Java中的类、方法和变量中的类、方法和变量继承继承 类方法的覆盖 方法覆盖即指在子类中重新定义父类中已有的方法。class Car int color_number; int door_number; int speed; public void push_break() speed = 0; public void add_oil() class Trash_Car extends Car double amount; public void fill_trash() public void push

23、_break() speed = speed 10; 2、Java中的类、方法和变量中的类、方法和变量覆盖覆盖 覆盖方法的调用 对于重写的方法，Java运行时系统根据调用该方法的实例的类型来决定选择哪个方法调用。public class DemoCarpublic static void main( String args )Car aCar = new Trash_Car( );aCar. push_break( );在这里， 类Trash_Car中的push_break( )方法将被调用。2、Java中的类、方法和变量中的类、方法和变量覆盖覆盖方法覆盖时应遵循的原则 （1）覆盖后的方法不能

24、比被覆盖的方法有更严格的访问权限。 （2）覆盖后的方法不能比被覆盖的方法产生更多的例外。2、Java中的类、方法和变量中的类、方法和变量覆盖覆盖 类方法的重载 方法重载即指多个方法可以享有相同的名字。但是这些方法的参数必须不同，或者是参数个数不同，或者是参数类型不同。q 例如，要打印不同类型的数据，int, float, String,不需要定义不同名的方法： printInt(int); printFloat(float); printString(String)。q 利用方法重载，只需要定义一个方法名：println()，接收不同的参数： println(int); println(flo

25、at); println(String);n StringBuffer vs. ResultSet2、Java中的类、方法和变量中的类、方法和变量重载重载 多态性类方法的重载是一种多态性。除此之外，多态性还可以是指在程序中需要使用父类对象的地方，都可以用子类对象来代替。例如：public class Employee extends Objectpublic class Manager extends Employee则：Employee e = new Manager(); /合法语句n 通过 instanceof 可以判断父类引用所引用的对象实例的实际类型。2、Java中的类、方法和变量中

26、的类、方法和变量多态性多态性可以用方法来实现对成员变量的隐藏：q 设置变量方法：setVariable()q 获取变量方法：getVariable()class Sampleprotected int x;void setX(int var ) x = var;int getX() return x; 2、Java中的类、方法和变量中的类、方法和变量成员变量的隐藏成员变量的隐藏在Java语言中，提供了操作符instanceof用来判断对象是否属于某个类的实例。public void method (Employee e) if ( e instanceof Manager ) /do some

27、thing as a Manager else if ( e instanceof Contractor ) /do something as a Contractor else /do something else 2、Java中的类、方法和变量中的类、方法和变量对象状态的确定对象状态的确定EmployeeManagerContractor2、Java中的类、方法和变量中的类、方法和变量内嵌类（内嵌类（inner class）在一个类的内部声明的类，称为内嵌类。public class Stack private Vector items; ./code for Stacks methods

28、 and constructors not shown. public Enumeration enumerator() return new StackEnum(); class StackEnum implements Enumeration int currentItem = items.size() - 1; public boolean hasMoreElements() return (currentItem = 0); public Object nextElement() if (!hasMoreElements() throw new NoSuchElementExcepti

29、on(); else return items.elementAt(currentItem-); 内嵌类只能在包含它的类中使用，同时它可以看作是该包含类的一段特殊代码，可以直接使用该包含类的变量和方法。 内嵌类编译后也会形成一个单独的class，但它附属于其包含类。Stack$StackEnum.class3、Java名字空间及访问规则名字空间及访问规则n每个类都拥有自己的名字空间，即指类及其方法和变量可以在一定的范围内知道彼此的存在，可以相互使用。对类而言：nabstract类：不能直接产生属于这个类的对象；nfinal类：不能被其他任何类所继承(安全的考虑)；npublic类：不但可以被同

30、一程序包(package)中的其它类使用，别的程序包中的类也可以使用；nfriendly类(缺省，包访问类)：只能被本程序包中的其它类使用，不能被别的程序包中的类使用。n当一个类可以被访问时，对类内的成员变量和成员方法而言，其应用范围可以通过施以一定的访问权限来限定。 同一个类中 同一个包中 不同包中的子类 不同包中的非子类（任意类）privatedefaultprotectedpublic3、Java名字空间及访问规则名字空间及访问规则3、Java名字空间及访问规则名字空间及访问规则 public: 任何其它类、对象只要可以看到这个类的话，那么任何其它类、对象只要可以看到这个类的话，那么它就

31、可以存取变量的数据，或使用方法。它就可以存取变量的数据，或使用方法。 protected：同一类，同一包可以使用。不同包的类要使用，：同一类，同一包可以使用。不同包的类要使用，必须是该类的子类。必须是该类的子类。 private：不允许任何其他类存取和调用。：不允许任何其他类存取和调用。 friendly(default，前边没有修饰字的情况，前边没有修饰字的情况)：在同一程序包：在同一程序包中出现的类才可以直接使用它的数据和方法中出现的类才可以直接使用它的数据和方法.n当子类中的变量名与父类的相同，父类的变量被遮盖。class Aclass B extends A int data_a=3;

32、 int data_a = 5;class C extends B void print_out() System.out.println(“data_a= ”+data_a); System.out.println(“A.data_a= ”+A.data_a); System.out.println(“B.data_a= ”+B.data_a); class demo public static void main(String args) C c = new C(); c.println_out(); data_a=5A.data_a=3B.data_a=53、Java名字空间及访问规则名

33、字空间及访问规则3、Java名字空间及访问规则名字空间及访问规则 final：到此为止：到此为止nfinal在类之前n表示该类是最终类，不能再被继承。nfinal在方法之前n表示该方法是最终方法，该方法不能被任何派生的子类覆盖。nfinal在变量之前n表示变量的值在初始化之后就不能再改变；相当于定义了一个常量。static 在变量或方法之前，表明它们是属于类的，称为类方法（静态方法）或类变量（静态变量）。若无static修饰，则是实例方法和实例变量。类变量在各实例间共享类变量在各实例间共享class ABCD char data; static int share_data;class Dem

34、o ABCD a,b,c,d;object achar dataobject cchar dataObject bchar datastatic intshare_dataobject dchar data3、Java名字空间及访问规则名字空间及访问规则 static：类变量和类方法：类变量和类方法类变量类变量的生存期不依赖于对象，相当于C语言中全局变量的作用。其它类可以不用通过创建该类的实例，直接通过类名访问它们。public class StaticVarpublic static int number 5;public class OtherClasspublic void method

35、() int x = StaticVar.number;3、Java名字空间及访问规则名字空间及访问规则 static：类变量和类方法：类变量和类方法static number =5;类方法类方法则相当于C语言中的全局函数，其他的类也可以直接通过类名来访问类方法。（Java程序的入口方法main()就是一个类方法）public class GeneralFunctionpublic static int addUp(int x,int y)return x+y;public class UseGeneralpublic void method()int a = 9;int b =10;int

36、c = GeneralFunction.addUp(a,b);3、Java名字空间及访问规则名字空间及访问规则 static：类变量和类方法：类变量和类方法 同一个类的实例方法可以访问该类的类变量和类方法；n 而类方法只能访问该类的类变量和类方法，不能直接访问实例的变量和方法。3、Java名字空间及访问规则名字空间及访问规则 static：类变量和类方法：类变量和类方法 不正确的引用class StaticError String mystring=“hello”; public static void main(String args) System.out.println(mystring

37、); 编译时错误信息： nonstatic variable mystring cannot be referenced from a static context “System.out.println(mystring);”。为什么不正确：只有对象的方法可以访问对象的变量。3、Java名字空间及访问规则名字空间及访问规则 static：类变量和类方法：类变量和类方法n解决的办法1. 将变量改成类变量将变量改成类变量class NoStaticError static String mystring=“hello”; public static void main(String args)

38、System.out.println(mystring); 3、Java名字空间及访问规则名字空间及访问规则 static：类变量和类方法：类变量和类方法n解决的办法2. 先创建一个类的实例先创建一个类的实例class NoStaticError String mystring=“hello”; public static void main(String args) NoStaticError noError; noError = new NoStaticError(); System.out.println(noError.mystring); 3、Java名字空间及访问规则名字空间及访问

39、规则 static：类变量和类方法：类变量和类方法4、Java中的抽象类、接口和程序包中的抽象类、接口和程序包抽象类与抽象方法抽象类与抽象方法n抽象类：用abstract关键字来修饰一个类时，该类叫做抽象类；n抽象类必须被继承。n抽象类不能被直接实例化。它只能作为其它类的超类，这一点与最终类（final类）正好相反。n抽象方法：用abstract来修饰一个方法时，该方法叫做抽象方法。n抽象方法必须被重写n抽象方法只有声明，不能有实现。n定义了抽象方法的类必须是抽象类。nabstract returnType abstractMethod ( paramlist ); 两个类Circle和Rec

40、tangle，完成相关参数的计算 class Rectangle public float width,height; Rectangle (float w, float h) width = w; /这里不需这里不需this height = h; public float area() return width*height; class Circle public float r; Circle(float r) this.r = r; /this指指这个对象的这个对象的 public float area() return 3.14*r*r; 4、Java中的抽象类、接口和程序包中的抽

41、象类、接口和程序包抽象类与抽象方法抽象类与抽象方法n假设有若干个Circle，以及若干个Rectangle，希望计算它们的总面积，直截了当的做法是将它们分别放到两个数组中，用两个循环，加上一个加法，这种做法是不漂亮的。n如果还有其它形状：Triangle，Ellipses等，上述方法显得“累赘”。我们希望有一种统一的表示，例如用一个数组shape，接受所有的形状，然后用：for (i=0; ishape.length; i+) area_total += shapei.area();4、Java中的抽象类、接口和程序包中的抽象类、接口和程序包抽象类与抽象方法抽象类与抽象方法abstract c

42、lass Shape abstract float area();class Rectangle extends Shape public float width,height; Rectangle (float w, float h) width = w; /这里不需这里不需this height = h; public float area() return width*height; class Circle extends Shape public float r; Circle(float r) this.r = r; /this指指这个对象的这个对象的 public float a

43、rea() return 3.14*r*r; 4、Java中的抽象类、接口和程序包中的抽象类、接口和程序包抽象类与抽象方法抽象类与抽象方法 接口（interface）就是方法定义和常量值的集合。从本质上讲，接口是一种特殊的抽象类，这种抽象类中只包含常量和方法的定义，而没有方法的实现。 通过接口可以实现不相关类的相同行为，而不需要考虑这些类之间的层次关系。 通过接口可以指明多个类需要实现的方法。 通过接口可以了解对象的交互界面，而不需了解对象所对应的类。4、Java中的抽象类、接口和程序包中的抽象类、接口和程序包接口接口接口的定义：接口的定义：public interface interface

44、Name extends SuperInterfaceList /常量定义和方法定义n接口（interface）作为特殊形式的抽象类，和类（class）在使用上具有类似的约束。n与类继承不同，一个接口可以继承多个父接口n一个public接口只能定义在同名的.java文件中4、Java中的抽象类、接口和程序包中的抽象类、接口和程序包接口接口 用implements子句来表示一个类使用某个接口。 在类体中可以使用接口中定义的常量，而且必须实现接口中定义的所有方法。 利用接口可实现多重 继承，即一个类可以实现多个接口，在implements子句中用逗号分隔。 接口的作用和抽象类相似，只定义原型，不直

45、接定义方法的内容。 接口中的方法和变量必须是public的。4、Java中的抽象类、接口和程序包中的抽象类、接口和程序包接口接口interface Collectionint MAX_NUM=100;void add (Object obj);void delete (Object obj);Object find (Object obj);int currentCount ( );class FIFOQueue implements Collectionvoid add ( Object obj ) void delete( Object obj ) Object find( Object

46、obj ) int currentCount() 4、Java中的抽象类、接口和程序包中的抽象类、接口和程序包接口接口CollectionListArrayListLinkedListAbstractCollectionAbstractList4、Java中的抽象类、接口和程序包中的抽象类、接口和程序包接口接口java.util类包中的一些接口类包中的一些接口 由于Java编译器为每个类生成一个字节码文件，且文件名与类名相同，因此同名的类有可能发生冲突。为了解决这一问题，Java提供包来管理类名空间。 程序包相当于其它语言中的库函数。4、Java中的抽象类、接口和程序包中的抽象类、接口和程序包

47、程序包（类包）程序包（类包） 打包 Java中用package语句来将一个Java源文件中的类打成一个包。package语句作为Java源文件的第一条语句，指明该文件中定义的类所在的包。(若缺省该语句，则指定为无名包)。它的格式为：package pkg1.pkg2.pkg3; Java编译器把包对应于文件系统的目录管理，package语句中，用 . 来指明目录的层次。4、Java中的抽象类、接口和程序包中的抽象类、接口和程序包程序包（类包）程序包（类包）package myclass.graphics; 这条语句指定这个包中的文件存储在目录 path/myclass/graphics 下。包

48、层次的根目录path是由环境变量CLASSPATH来确定的。package myclass.graphics;class Square ;class Circle ;class Triangle ;4、Java中的抽象类、接口和程序包中的抽象类、接口和程序包程序包（类包）程序包（类包）Square.java 编译和生成包 在前面Square.java中已定义了 myclass.graphics，编译时可以采用如下方式：javac -d destpath Square.java 则编译器会自动在destpath目录下建立子目录myclass/graphics ，并将生成的.class文件都放到destpath/