北大计算机系java培训讲义1类

1、1第一章 Java的类北京大学计算机系代亚非2第一章 Java的类1.1 有关面向对象的概念1.2 Java语言的特点1.3 Java的开发环境1.4 第一个Java程序1.5 Java类型系统1.6 Java中字符串的类1.7 Java中的类、方法和变量1.8 Java名空间及访问规则1.9 Java中的抽象类、接口和程序包1.10 对象的构造函数31.1 有关面向对象的概念面向对象程序设计围绕的几个主要概念:抽象数据类型、类、类型层次（子类），继承性、多态性。41.1 有关面向对象的概念class Car int color_number; int door_number; int spe

2、ed; void brake() void speedUp() ; void slowDown() 计算机中的对象的原型 现实生活中的对象 数据抽象类型51.1 有关面向对象的概念什么是类？类是描述对象的“基本原型”，它定义一种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。variablesmethods 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。61.1 有关面向对象的概念变量：即指对象的所知道的状态方法：指对象的功能单元。什么是消息？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

3、息的对象2. 要完成方法的名字3. 方法需要的参数对象B对象 Amessage71.1 有关面向对象的概念一个例子在程序中操作对象是类的一个实例:即对象创建一个对象 Hello obj=new Hello();调用方法 obj.showString(“Hello World!”)class Hello private String s；public void showString (） System.out.println(s);public void changeString(String str) s=str; return s; 81.1 有关面向对象的概念什么是封装?封装把对象的所有组

4、成部分组合在一起，封装定义程序如何引用对象的数据，封装实际 私有数据 方法上使用方法将类的数据隐藏起来，控制用户对类的修改和访问数据的程度。 方法数据对象A对象B公有数据91.1 有关面向对象的概念什么是子类?子类是作为另一个类的扩充或修正所定义的一个类.bicycle(super class)Mountain bikesRacing bikesTandem bikessub class101.1 有关面向对象的概念什么是继承?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 spee

5、d; push_break() add_oil() class Trash_Car extends Car double amount; fill_trash() 111.1 有关面向对象的概念什么是方法的覆盖?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; push_break() speed=0; add_oil() class Trash_Car extends Car double amount; fill_trash() push_break() speed=speed-10; 121.

6、1 有关面向对象的概念什么是方法的重载(多态性)？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void show(int int_num)void show(double double_num)void show(nit nit_ um, float float_um)1231.23123,1.23131.2 Java语言的特点Java是什么？ Java= “C+”-“复杂性和奇异性”+“安全性和可移植性”Java由那些特性？(1) 面向对象封装性、多态性、继承性、动态链接(2) 操作平台无关性严格的语言定义:“没有依据机器的不同而不同” 或“由编译器决定”等字眼,最后的目标码都

7、是一致的,初值都是确定的141.2 Java语言的特点两种工作模式的比较源程序Java编译器SPARCpentiumPowerpc中间码PowerpcpentiumSPARC二进制源程序SPARCPowerpcpentiumPowerpcpentiumSPARC编译器二进制Java解释器151.2 Java语言的特点.编译,没有绝对地址调入包含,继承所用道的所有类, 内存分配确定,编程真正可执行的机器码 Java源程序(.java文件)Java编译器Java Bytecode(.class文件)系统执行平台Bytecode 解释器Bytecode 载入器字节码校验器不存在伪造的指针不违反访问权

8、限不非法访问对象不导致操作栈溢出 161.2 Java语言的特点Java虚拟机JavainterpreterJust-in-timecompilerRuntime SystemOperating SystemHardware不同的操作系统有不同的虚拟机.它类似一个小巧而高效的CPU.byte-code代码是与平台无关的是虚拟机的机器指令.Java字节代码运行的两种方式:interpreter(解释方式)Just-in-time(即时编译):有代码生成器将字节代码转换成本机的机器代码,然后可以以较高速度执行. 171.2 Java语言的特点(3) 安全问题Java是在网络环境下使用的语言一个安全

9、的网络至少要防止以下几种破坏的可能性:毁灭系统资源消耗系统资源挖掘系统或个人机密骚扰正常工作的进行181.2 Java语言的特点Java源程序(.java文件)Java编译器Java Bytecode(.class文件)Bytecode 载入器Bytecode 解释器系统执行平台语言定义publicprotectedprivatefinal取消指针自动回收垃圾Bytecode检查限定对象的存取权限系统堆栈溢出参数类型一致程序执行系统WWW浏览器限制Java小应用程序的不正当使用191.2 Java语言的特点(4) 多线程Java提供现成的类Thread，只要继承这个类就可以编写多线程的程序。(

10、5) Java与C及C+的区别不再有#include 和#define 等于处理功能不再有structure,union及typedef不再有函数、不再有指针、不再有多重继承不再有goto不再有操作符重载(Operatior Overloading)取消自动类型转换,要求强制转换201.3 Java的开发环境Java开发环境 JDKJDK中有Java编译器和bytecode解释器Applwtviewer是小应用程序的bytecode解释器JDK的安装直接执行JDK.exe211.3 Java的开发环境产生如下目录结构javabin的目录下包含义下主要文件:javac: Java编译器, 用来将

11、java程序编译成 Bytecodejava: Java编译器,执行已经转换成Bytecode的 java应用程序.jdb: Java调试器, 用来调试java程序javap: 反编译,将类文件还原回方法和变量.javadoc：文档生成器,创建HTML文件appletviwer : Java解释器, 用来解释已经转换成 Bytecode的java小应用程序.221.3 Java的开发环境javalib子目录库函数,其中classese.zip不要解开.在autoexec.bat中加入以下两条命令1. PATH c:javabin2. SET CLASSPATH=. ; c:.libclasse

12、s.zip; c:myclasses;231.3 Java的开发环境C:javabinlibclasses.zipjavacjavaappletviewer用户类文件所在目录myclasses当前目录241.3 Java的开发环境vj1.1+的使用1.进入vj,创建一个project2.加入java文件3. 编辑java文件4. 编译java文件5. Build一个project文件6. 运行java程序 -如果是小应用程序,则直接在VJ环境下运行 -如果是应用程序,则在dos下运行251.4 你的第一个Java程序编辑存盘：主类名(含有main方法)和 文件名要一致性 HelloWorldA

13、pp.java编译程序 : javac HelloWorldApp.java运行程序 : java HelloWorldApp “myjava”运行结果 : Hi, myjavaclass HelloWorldApp public static void main(String args) System.out.println(“Hi, ”+args0); Java应用和Java小应用程序261.4 你的第一个Java程序1. 声明一个类 : public class HelloWorldApp , 类名的第一个字母要大写2. 一个类中可有很多方法, main方法是运行程序的第一个方法，方法名

14、的第一个字母要小写.3. System.out.println是向屏幕输出,相当于C中的printf();public class HelloWorldApp public static void main(String args) System.out.println(“Hi, ”+args0); 271.4 你的第一个Java程序4. 命令行参数的获取 c:java HelloWorldApp myjava!6. 字符串的拼接public class HelloWorldApp public static void main(String args) System.out.println(

15、“Hi, ”+args0); 281.4 你的第一个Java程序Java小应用程序不能直接执行和使用,必须要在浏览器中执行import java.applet.Applet;import java.awt.*;public class HelloApplet extends Applet public void paint(Graphics g) g.drawString(“Hello World”,0,50); 编辑存盘： 主类名(extends Applet)和文件名一致编译代码 : javac HelloApplet.java编写HTML文件 : HelloApplet.html291.

16、4 你的第一个Java程序运行applet程序: 1. appletviwer HelloApplet.html 2. 在浏览器中运行 运行结果:Hello World!301.4 你的第一个Java程序理解程序1. import语句相当于C语言中的include每 2. 每一个applet都是java.applet.Applet的子类 用extends继承3. applet中没有main方法import java.applet.Applet; import java.awt.*;public class HelloApplet extends Applet public void paint

17、(Graphics g) g.drawString(“Hello World”,0,50); 311.4 你的第一个Java程序4. 当applet被浏览器运行时,paint语句自动执行5. 在applet中与屏幕输出有关的操作通过Graphics对象来实现6. 一个Java源文件内最多只能有一个public 类,称为主类，且必须和文件名同名import java.applet.Applet; import java.awt.*;public class HelloApplet extends Applet public void paint(Graphics g) g.drawString(

18、“Hello World”,0,50); 321.5 Java类型系统Java type systemprimitivereferencenullcharnumericbooleanclassinterfacearrayintegralfloating-pointbyteshortintlongfloatdouble331.5 Java类型系统byte 8 位 2 的补码 (byte) 0short 16位 2 的补码 (short) 0int 32 位 2 的补码 0long 64位 2 的补码 0Lfloat 32位 IEEE 754浮点数标准 0.0fdouble 64位 IEEE 75

19、4浮点数标准 0.0dchar 16位 同一码字符集 u0000 (Unicode character) 341.5 Java类型系统程序:保留字,标识符(类名、域名、方法名、符号常量、局部变量，标号、)，操作符、界定符，字面常量。声明一个变量int data=10; Boolean isAlived;Java中的操作符:与C基本一致Java中不再有指针了351.5 Java类型系统在Java中”引用“是指向一个对象在内存中的位置,在本质上是一种带有很强的完整性和安全性的限制的指针.当你声明某个类,接口或数组类型的一个变量时,那个变量的值总是某个对象的引用或者是null引用.指针就是简单的地址

20、而已,引用除了表示地址而外,还象被引用的数据对象的缩影,还提供其他信息.指针可以有+,-运算,引用不可以运算.361.5 Java类型系统s1s210001s2=s1;a string10001class Mydate int year; int month; int day; Mydate today=new MyDate()00010008todays1=“a string”; 例: String s1;String s2;371.5 Java类型系统能够动态取得的内存有两种,一种是对象实体,一种数组.Java用new申请内存,不需要自己释放不用的内存.在Java中，定义数组时不必给出数组

21、的大小，因为Java的数组是动态分配的。数组变量实际上是一个引用变量，因此要实例化才能使用。例：int Array； Array=new int8；381.5 Java类型系统例：String arrayOfString=new String10；每个数组元素包含一个对字符串对象的引用，此时值分配了包含字符串引用的空间，并没有对字符串本身分配内存，此时不能访问。arrayOfStringfor(int i=0;iarrayString.length;i+) arrayOfStringi=new String(“Hello”+i)arrayOfString0arrayOfString1array

22、OfString8arrayOfString9对数组的引用对字符串的引用391.6 Java中的字符串Java中的字符串类String和StringBufferString 类的定义和实例的生成例: String str; str=“this is a string”或: String str1=new String(“hello”);或: String str2=“aaaa”;String类与其它类型的转换例1:将实型数转换成字符串System.out.println(String.valueOf(Math.PI);.401.6 Java中的字符串有两个字符串str1,str2str1=st

23、r2; 是指两个引用指向同一个地址str1.equals(str2)是指两个字符串内容相等获取String对象的信息例如：String s=“this is a string”; int len=s.length(); boolean result=s.equal(“this is a 特test”); char ch=s.charAt(6);411.6 Java中的字符串StringBuffer的字符串的内容是可以改变的创建StringBuffer对象StringBuffer str=new Stringbuffer(“hello”);获取StringBuffer对象的信息int len=s

24、tr.length();例:StringBuffer sb=new StringBuffer(“Drink Java!”); sb.insert(6,”Hot ”); System.out.println(sb.toString(); Drink Hot Java!System.out.println接受的是String类421.7 Java中的类、方法和变量试用一个简单的类class Car int car_number; void set_number(int car_num) car_number=car_num; void show_number() System.out.printl

25、n (“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 number is 3838431.7 Java中的类、方法和变量类的继承 关系class Car int car_number; void set_number(int car_num) car_number=car_num; void show_number() Sy

26、stem.out.println (“My car No. is :”+car_number); class TrashCar extends Car int capacity; void set_capacity(int trash_car_capacity) capacity=trash_car_capacity; void show_capacity(); System.out.println(“My capacity is: ”+ capacity);441.7 Java中的类、方法和变量TrashCar中继承了Car中的两个方法class CarDemo public static

27、void main(String args) TrashCar DemoTrashCar=new TrashCar(); DemoTrashCar.set_number(4949); DemoTrashCar.set_capacity(20); DemoTrashCar.show_number(); DemoTrashCar.show_capacity(); Car是父类, TrashCar是子类451.7 Java中的类、方法和变量何时选择继承性?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A有一个B吗? 例如让汽车轮子成为汽车的子类是错误的461.7 Java中的

28、类、方法和变量类的严格定义及修饰字类的修饰字 class 类名称 extends 父类名称 . public, abstract, final或者没有变量修饰字 变量数据类型 变量名1,变量名2=变量初值;方法修饰字 方法的返回值类型 方法名称(参数1,参数2, /方法的内容方法和变量的定义及修饰字public、protected、private471.8 Java名空间及访问规则每个类都创造了有自己的名字空间，指方法和变量可以知道彼此的存在，可以使用。abstract类不能直接产生属于这个类的对象final类不能被其他任何类所继承(安全的考虑)public类不但可以被同一程序包中的其它类使用

29、,别的程序包中的类也可以使用.friendly(缺省)类只能被本包中的其它类使用481.8 Java名空间及访问规则变量和方法的修饰字public、protected、privatepublic: 任何其它类、对象只要可以看到这个类的话，那么它就可以存取变量的数据，或使用方法。class ABC public int pub_i=5； public void show)() System.out.println (“pub_i”+pub_i);491.8 Java名空间及访问规则class Demo public static void main(String args) ABC abc=ne

30、w ABC(); System.out.println(“abc.pub_i”+abc.pub_i); abc.pub_i=10; abc.show(); abc.pub_i=5pub_i=10;501.8 Java名空间及访问规则protected变量和方法如果一个类中变量或方法有修饰字protected，同一类，同一包可以使用。不同包的类要使用，必须是该类的子类可以存取变量或调用public class ABC protected int pro_i=5; protected void show() System.out.println (“pro_i=” +pro_i;) 511.8 J

31、ava名空间及访问规则不同中的类不能使用class DEF public static void main(String args) ABC abc=new ABC(); System.out.println (“_i=“+_i); abc.pub_i=10; abc.show(); 52import mytest.pack.ABC;class DEF extends ABC public static void main(String agrs) DEF def=new DEF(); System.out.println(def.i); def.i=10; def.show(); pro_i

32、=5pro_i=101.8 Java名空间及访问规则不同包但是是子类531.8 Java名空间及访问规则private不允许任何其他类存取和调用friendly(前边没有修饰字的情况)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.541.8 Java名空间及访问规则当子类中的变量名与父类的相同,原来的变量被遮盖.class A int data_a=3;class B extends A int data_a=5;class C extends B void print_out() System.out.println(“data_a= ”+data_a); System.out.pri

33、ntln(“A.data_a= ”+A.data_a); System.out.println(“B.data_a= ”+B.data_a); data_a=5A.data_a=3B.data_a=5class demo public static void main(String args) C c=new C(); c.println_out(); 551.8 Java名空间及访问规则方法的覆盖(overriding)和重载(overloading)子孙类中定义的方法和祖先类中某个方法同名,同参数行,则祖先类中的该方法被覆盖.方法的重载是指一个对象的多态性,即多个方法用相同的名称,但参数行

34、不同.类void show(int int_num)void show(double double_num)void show(nit nit_ um, float float_um)1231.23123,1.23561.8 Java名空间及访问规则到此为止-finalfinal在方法之前,防止该方法被覆盖.final在类之前,标是该类不能被继承final在变量之前,定义一个常量.属于类的变量和方法-staticstatic 在变量或方法之前, 表明它们是属于类的,class ABCD char data; static int_share_data; class Demo ABCD a,b,

35、c,dobject bchar dataobject cchar dataObject bchar datastatic intshare_dataobject bchar data571.8 Java名空间及访问规则静态变量在各实例间共享如果是public静态变量,则其它类可以不通过实例化访问它们静态方法称为类的方法,因此不用实例化即可调用(面向过程)一个对象的方法可以访问对象的数据成员,尽管不属于方法的局部变量一个类的方法只能访问自己的局部变量581.8 Java名空间及访问规则例:不正确的引用class StaticError String mystring=“hello”; publi

36、c static void main(String args) System.out.println(mystring);错误信息:cant make a static reference to nonstatic variable.为什么不正确? 只有对象的方法可以访问对象的变量.591.8 Java名空间及访问规则解决的办法:1. 将变量改称类变量class StaticError static String mystring=“hello”; public static void main(String args) System.out.println(mystring);601.8 J

37、ava名空间及访问规则2. 先创建一个类的实例class NoStaticError public static void main(String args) String mystring=“hello”; System.out.println(mystring); 611.9 Java中的抽象类、接口和程序包抽象类是指不能直接被实例化的类,因此一般作为其它类的超类,与final类正好相反抽象类中的抽象的方法-在该类中定义但不在该类中提供实现,由继承类提供细节public abstract class SomeAbstractClass void method1() System.out.p

38、rintln(“Hi, Java”); void method2();定义抽象方法的类必须是抽象类.621.9 Java中的抽象类、接口和程序包/已有两个类Circle和Rectangle,完成相关参数的计算 class Circle public int r; Circle(int r) this.r=r /this指这个对象的 public int area() return 3*r*r; /取近似class Rectange public int width,height; /这里不需this Rectangle (int w, int h) width=w,height=h; publ

39、ic int area() return width*height; 631.9 Java中的抽象类、接口和程序包假设有若干个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();641.9 Java中的抽象、接口和程序包abstract cl

40、ass Shape abstract float area();class Circle extends Shape public int r; Circle(int r) this.r=r; public float area() return 3.14*r*r; class Square extends Shapepublic int width,height; Rectangle (int w, int h) width=w,height=h; public float area() return width*height; 651.9 Java中的抽象类、接口和程序包利用接口可实现多重

41、 继承(可同时实现多个接口）接口的作用和抽象类 类似,指定原型,不直 接定义方法的内容.关键字implement用 来实现方法,即在使用时要用给出方法的实际内容接口中的方法和变量是public的interface Stack void push(object x); object pop();class A extends Applet implements Stack void push(object x) ;/具体内容 object pop() ;/具体内容 661.9 Java中的抽象类、接口和程序包程序包：相当于其它语言中的库函数打包package Graphics;class Squ

42、are ;class Circle ;class Triangle ;使用程序包中的类要用import命令.表示路径,*表示使用包中的所有类import java.io.FileInputStream；import java.io.*；iojavaFileInputStream671.10 对象的构造函数使用new来做内存配置class Demo1 /数组的配置 public static void main(String args) int array; array=new int55; array14=5; class myClass /对象实体的产生 int data=5;class D

43、emo2 public static void main(String args) myClass obj;/建立一个引用 obj=new myClass(); System.out.println(obj.data); 681.10 对象的构造函数Constructor和finalizerconstructor(构造函数),在一个类中和类同名的方法叫构造函数.系统在产生对象时会自动执行.class Point int x,y; Point() x =0;y=0; Point(int new_x,int new_y) x=new_x,y=new_y; class UsePoint Point point_A=new Point(); Point point_B=new Point(5,7);691.10 对象的构造函数构造函数应包含哪些内容?构造函数多半定义一些初值或内存配置工作一个类可以有多个构造