Java2实用教程课件(第3版第4章).ppt

第章 类、对象和接口 l4.1 编程语言的几个发 展阶段 l4.2 类 l4.3 对象 l4.4 static 关键字 l4.5 this 关键字 l4.6 包 l4.7 访问权限 l4.8 类的继承 l4.9 对象的上转型对象 l4.10 多态性 l4.11 abstract 类和 abstract方法 l4.12 super关键字 l4.13 接口 l4.14 内部类 l4.15 匿名类 l4.16 异常类 l4.17 Class类 l4.18 基本类型的类包装 l4.19 反编译和文档生成器 l4.20 jar文件 4.1 编程语言的几个发展阶段 l机器语言（如汇编语言） 计算机处理信息的早期语言是所谓的机器语言，这种语言中的 指令都是由0,1组成的序列，称这样的序列为一条机器指令。 l过程语言 语言把代码组成叫做过程或函数的块。每个块的目标是完成某 个任务，例如，一个C的源程序就是由若干个书写形式互相独立的 函数组成。 l面向对象编程 面向对象编程主要体现下列三个特性： 1.封装性 2.继承 3.多态 lJava语言是面向对象语言，它的源程序是由若干个类组 成，源文件是扩展名为.java的文本文件 4.2 类 l类是组成Java程序的基本要素。类封装了 一类对象的状态和方法。类是用来定义对 象的模板。 l类的实现包括两部分:类声明和类体。 1.类声明 class People “class People”叫做类声明；“People” 是 类名。习惯上类名的第一个字母大写，但 这不是必须的。 2.类体 l写类的目的是为了描述一类事物共有的属 性和功能，描述过程由类体来实现。类声 明之后的一对大括号“”，“”以及它们之间 的内容称做类体，大括号之间的内容称做 类体的内容。 l类体的内容由两部分构：一部分是变量的 定义，用来刻画属性；另一部分是方法的 定义，用来刻画功能。 class 梯形 float 上底,下底,高,laderArea; /变量定义部分 float 计算面积() /方法定义 laderArea=(上底+下底)*高/2.0f; return laderArea; void 修改高(float h) /方法定义 高=h; 3.成员变量和局部变量 l我们已经知道类体分为两部分。变量定义部分所定义的 变量被称为类的成员变量。在方法体中定义的变量和方 法的参数被称为局部变量。 l成员变量在整个类内都有效，局部变量只在定义它的方 法内有效。 l成员变量又分为实例成员变量（简称实例变量）和类变 量（也称静态变量） .如果成员变量的类型前面加上关 键字static，这样的成员变量称做是类变量或静态变量。 l如果局部变量的名字与成员变量的名字相同，则成员变 量被隐藏，即这个成员变量在这个方法内暂时失效 . l如果局部变量的名字与成员变量的名字相同，则成员变 量被隐藏。这时如果想在该方法内使用成员变量，必须 使用关键字this。 class 三角形 float sideA,sideB,sideC,lengthSum; void setSide(float sideA,float sideB,float sideC) this.sideA=sideA; this.sideB=sideB; this.sideC=sideC; lthis.sideA，this.sideB，this.sideC就分别表示 成员变量sideA,sideB,sideC 4.方法 l我们已经知道一个类的类体由两部分组成：变 量的定义和方法的定义。方法的定义包括两部 分：方法声明和方法体。 l方法参数在整个方法内有效，方法内定义的局 部变量从它定义的位置之后开始有效。如果局 部变量的定义是在一个复合语句中，那么该局 部变量的有效范围是该复合语句，即仅在该复 合语句中有效，如果局部变量的定义是在一个 循环语句中，那么该局部变量的有效范围是该 循环语句，即仅在该循环语句中有效 . l写一个方法和C语言中写一个函数类似，只不过 在这里称做方法 5.方法重载 l方法重载的意思是：一个类中可以有多个 方法具有相同的名字，但这些方法的参数 必须不同，即或者是参数的个数不同，或 者是参数的类型不同。 class Area float getArea(float r) return 3.14f*r*r; double getArea(float x,int y) return x*y; float getArea(int x,float y) return x*y; double getArea(float x,float y,float z) return (x*x+y*y+z*z)*2.0; 6.构造方法 l构造方法是一种特殊方法，它的名字必须 与它所在的类的名字完全相同，而且没有 类型，构造方法也可以重载。 class 梯形 float 上底,下底,高; 梯形() 上底=60; 下底=100; 高=20; 梯形(float x,int y,float h) 上底=x; 下底=y; 高=h; 7.类方法和实例方法 l类中的方法也可分为实例方法和类方法. l方法声明时，方法类型前面不加关键字 static的是实例方法、加关键字static的是 类方法。 l构造方法是特殊的方法，不能用static修 饰构造方法。 4.3 对象 l类是创建对象的模板。当使用一个类创建 了一个对象时，我们也说我们给出了这个 类的一个实例。 1.创建对象 l创建一个对象包括对象的声明和为对象分 配内存两个步骤。 (1)对象的声明。 一般格式为： 类的名字 对象名字; 如： People zhangPing; l(2)为声明的对象分配内存 使用new运算符和类的构造方法为声明的对 象分配内存，如果类中没有构造方法，系 统会调用默认的构造方法（默认的构造方 法是无参数的，你一定还记得构造方法的 名字必须和类名相同这一规定）。如： zhangPing=new People(); l (3)对象的内存模型 使用例子1来说明对象的内存模型 class XiyoujiRenwu float height,weight; String head, ear,hand,foot, mouth; void speak(String s) System.out.println(s); class A public static void main(String args) XiyoujiRenwu zhubajie; /声明对象 zhubajie=new XiyoujiRenwu(); /为对象分配内存， /使用new 运 算 符和默认的构造方 法 声明对象时的内存模型 l当用XiyoujiRenwu类 声明一个变量，即对 象zhubajie时，如例 子1中的对象 zhubajie： XiyoujiRenwu zhubajie; 内存模型如左图所示 对象分配内存后的内存模型 l当系统见到： zhubajie=new XiyoujiRenwu(); 时，就会做两件事： 为height，weight，head，ear ，mouth，hand，foot各个变 量分配内存，即XiyoujiRenwu类 的成员变量被分配内存空间，然 后执行构造方法中的语句。 new运算符在为变量height， weight，head，ear，mouth， hand，foot分配内存后，将返回 一个引用给对象变量zhubajie。 2.使用对象 l对象不仅可以操作自己的变量改变状态， 而且还拥有了使用创建它的那个类中的方 法的能力，对象通过使用这些方法可以产 生一定的行为。 l通过使用运算符“.”，对象可以实现对自己 的变量访问和方法的调用。 l当对象调用方法时，方法中出现的成员变 量就是指该对象的成员变量。 3.对象的引用和实体 l当用类创建一个对象时，类中的成员变量 被分配内存空间，这些内存空间称做该对 象的实体，而对象中存放着引用，以确保 实体由该对象操作使用。 l一个类创建的两个对象，如果具有相同的 引用，那么就具有完全相同的实体。 l没有实体的对象称作空对象，空对象不能 使用，即不能让一个空对象去调用方法产 生行为。 4.参数传值 l当方法被调用时，如果方法有参数，参数 必须要实例化，即参数变量必须有具体的 值。在Java中，方法的所有参数都是“传 值”的，也就是说，方法中参数变量的值 是调用者指定的值的拷贝。例如，如果向 方法的int型参数x传递一个int值，那么参 数x得到的值是传递值的拷贝。方法如果 改变参数的值，不会影响向参数“传值”的 变量的值。 基本数据类型参数的传值 l对于基本数据类型的参数，向该参数传递 的值的级别不可以高于该参数的级别，比 如，不可以向int型参数传递一个float值， 但可以向double型参数传递一个float值。 引用类型参数的传值 lJava的引用型数据包括对象、数组和接口 。当参数是引用类型时，“传值”传递的是 变量的引用而不是变量所引用的实体。 l如果改变参数变量所引用的实体，就会导 致原变量的实体发生同样的变化。但是， 改变参数的引用不会影响向其传值的变量 的引用。 4.4 static 关键字 l用static修饰的成员变量称为类变量 l用static修饰的方法称为类方法 实例变量和类变量的区别 l一个类通过使用new运算符可以创建多个不同的对象， 不同的对象的实例变量将被分配不同的内存空间，如果 类中的成员变量有类变量，那么所有的对象的这个类变 量都分配给相同的一处内存，改变其中一个对象的这个 类变量会影响其它对象的这个类变量。 l类变量是和该类创建的所有对象相关联的变量，改变其 中一个对象的这个类变量就同时改变了其它对象的这个 类变量。因此，类变量不仅可以通过某个对象访问也可 以直接通过类名访问。实例变量仅仅是和相应的对象关 联的变量，也就是说，不同对象的实例变量互不相同， 即分配不同的内存空间，改变其中一个对象的实例变量 不会影响其它对象的这个实例变量。实例变量可以通过 对象访问，不能使用类名访问。 .实例方法和类方法的区别 l实例方法可以被类创建的任何对象调用执 行。 l类方法不仅可以被类创建的任何对象调用 执行，也可以直接通过类名调用 4.5 this 关键字 lthis是Java的一个关键字，表示某个对象 。 lthis可以出现在实例方法和构造方法中， 但不可以出现在类方法中。 lthis关键字出现在类的构造方法中时，代 表使用该构造方法所创建的对象。 lthis关键字出现在类的实例方法中时，代 表正在调用该方法的当前对象。 4.6 包 l包是Java语言中有效地管理类的一个机制 。 1.包语句 l 通过关键字package声明包语句。package 语 句作为Java源文件的第一条语句，指明该源文 件定义的类所在的包。package语句的一般格式 为： package 包名; l 如果源程序中省略了package语句，源文件中 你定义命名的类被隐含地认为是无名包的一部 分，即源文件中定义命名的类在同一个包中， 但该包没有名字。 l包名可以是一个合法的标识符，也可以是若干 个标识符加“.”分割而成 。 . import 语句 l 使用import 语句可以引入包中的类。 l在编写源文件时，除了自己编写类外，我 们经常需要使用Java提供的许多类，这些 类可能在不同的包中。 l在学习Java语言时，使用已经存在的类， 避免一切从头做起，这是面向对象编程的 一个重要方面。 4.7访问权限 l类创建了一个对象之后，该对象可以通过“.”运 算符操作自己的变量、使用类中的方法，但对 象操作自己的变量和使用类中的方法是有一定 限制的。 l所谓访问权限是指对象是否可以通过“.”运算符 操作自己的变量或通过“.”运算符使用类中的方 法。 l访问限制修饰符有private、protected和public， 都是Java的关键字，用来修饰成员变量或方法 。 1.私有变量和私有方法 l一个类在另外一个类中创建一个对象后， 该对象不能访问自己的私有变量和私有方 法 l对于一个类的私有类变量（静态成员变量 ），那么在另外一个类中，也不能通过类 名来操作这个私有类变量。 .共有变量和共有方法 l一个类在另外一个类中创建一个对象后， 该对象能访问自己的public变量和public方 法 l对于一个类的public类变量（静态成员变 量），那么在另外一个类中，也能通过类 名来操作这个public类变量。 3.友好变量和友好方法 l不用private、public 、protected修饰符的成员 变量和方法被称为友好变量和友好方法。 l一个类在另外一个类中创建一个对象后，如果 两个类在同一包中，该对象能访问自己的友好 变量和友好方法 l对于一个类的友好类变量（静态成员变量）， 如果两个类在同一包中，那么在另外一个类中 ，也能通过类名来操作这个友好类变量。 .受保护的成员变量和方法 l一个类在另外一个类中创建一个对象后， 如果两个类在同一包中，该对象能访问自 己的protected变量和protected方法 l对于一个类的protected类变量（静态成员 变量），如果两个类在同一包中，那么在 另外一个类中，也能通过类名来操作这个 protected类变量。 l在后面学习类的继承时，将讲述protected 和“友好”之间在继承方面的区别。 4.8类的继承 l继承是一种由已有的类创建新类的机制。 利用继承，我们可以先创建一个共有属性 的一般类，根据该一般类再创建具有特殊 属性的新类，新类继承一般类的状态和行 为，并根据需要增加它自己的新的状态和 行为。由继承而得到的类称为子类，被继 承的类称为父类（超类）。Java不支持多 重继承（子类只能有一个父类）。 1.子类 l在类的声明中，通过使用关键字extends来创建 一个类的子类，格式如下: class 子类名 extends 父类名 例如： class Students extends People 2.子类的继承性 l类有可以有两种重要的成员：成员变量和方法 。子类的成员中有一部分是子类自己声明定义 的，另一部分是从它的父类继承的。 l所谓子类继承父类的成员变量作为自己的一个 成员变量，就好象它们是在子类中直接声明一 样，可以被子类中自己声明的任何实例方法操 作. l所谓子类继承父类的方法作为子类中的一个方 法，就象它们是在子类中直接声明一样，可以 被子类中自己声明的任何实例方法调用。 子类和父类在同一包中的继承性 l如果子类和父类在同一个包中，那么，子 类自然地继承了其父类中不是private的成 员变量作为自己的成员变量，并且也自然 地继承了父类中不是private的方法作为自 己的方法, 继承的成员或方法的访问权限 保持不变。 （例子4.15） 子类和父类不在同一包中的继承性 l如果子类和父类不在同一个包中，那么， 子类继承了父类的protected、public成员 变量做为子类的成员变量，并且继承了父 类的protected、public方法为子类的方法, 继承的成员或方法的访问权限保持不变。 如果子类和父类不在同一个包里，子类不 能继承父类的友好变量和友好方法。 3.成员变量的隐藏和方法的重写 l子类也可以隐藏继承的成员变量，对于子类可以从父类 继承的成员变量，只要子类中定义的成员变量和父类中 的成员变量同名时，子类就隐藏了继承的成员变量 . l子类通过方法的重写可以隐藏继承的方法 ,方法重写是 指：子类中定义一个方法，并且这个方法的名字、返回 类型、参数个数和类型与从父类继承的方法完全相同。 l对于子类创建的一个对象，如果子类重写了父类的方法 ，则运行时系统调用子类重写的方法，如果子类继承了 父类的方法（未重写），那么子类创建的对象也可以调 用这个方法，只不过方法产生的行为和父类的相同而已. l重写父类方法时，不可以降低方法的访问权限。（P71 ） 4. final关键字 lfinal关键子可以修饰类、成员变量和方法中的参 数。 lfinal类不能被继承，即不能有子类。 l如果一个方法被修饰为final方法，则这个方法 不能被重写。 l如果一个成员变量被修饰为final的，就是常量 ，常量必须赋给初值，而且不能再发生变化。 l如果方法的参数被修饰为final的，该参数的值 不能被改变。（例子4.18） 4.9 对象的上转型对象 l假设B类是A类子类或间接子类，当我们用子类B 创建一个对象，并把这个对象的引用放到A类的 对象中时: A a; B b=new B(); a=b; 称这个A类对象：a，是子类对象b的上转型对象. l对象的上转型对象的实体是子类负责创建的，但 上转型对象会失去原子类对象的一些属性和功能 。 l上转型对象不能操作子类新增的成员变量（失 掉了这部分属性）；不能使用子类新增的方法 （失掉了一些功能）。 l上转型对象可以操作子类继承或隐藏成员变量 ，也可以使用子类继承的或重写的方法。 l上转型对象操作子类继承或重写的方法时，就 是通知对应的子类对象去调用这些方法。因此 ，如果子类重写了父类的某个方法后，对象的 上转型对象调用这个方法时，一定是调用了这 个重写的方法。 l可以将对象的上转型对象再强制转换到一个子 类对象，这时，该子类对象又具备了子类所有 属性和功能。（例子4.19） 4.10 多态性 l多态性就是指父类的某个方法被其子类重 写时，可以各自产生自己的功能行为 . l当一个类有很多子类时，并且这些子类都 重写了父类中的某个方法。那么当我们把 子类创建的对象的引用放到一个父类的对 象中时，就得到了该对象的一个上转型对 象，那么这个上转的对象在调用这个方法 时就可能具有多种形态.（例子4.20） 4.11abstract 类和abstract方法 l用关键字abstract修饰的类称为abstract类 （抽象类）。 abstract class A abstract类有如下特点 l和普通的类相比，abstract类可以有abstract方 法。对于abstract方法，只允许声明，不允许实 现，而且不允许使用final修饰abstract方法。 abstract class A abstract int min(int x,int y); int max(int x,int y) return xy?x:y; labstract类不能用new运算创建对象 对于abstract类，我们不能使用new运算符创建 该类的对象，需产生其子类，由子类创建对象 ，如果一个类是abstract类的子类，它必须具体 实现父类的abstract方法，这就是为什么不允许 使用final修饰abstract方法的原因。（例子4.21 ） l一个abstract类只关心它的子类是否具有 某种功能，并不关心功能的具体行为，功 能的具体行为由子类负责实现，抽象类中 的抽象方法可以强制子类必须给出这些方 法的具体实现。 4.12 super关键字 l子类不继承父类的构造方法，因此，子类如果 想使用父类的构造方法，必须在子类的构造方 法中使用，并且必须使用关键字super来表示， 而且super必须是子类构造方法中的头一条语句 。 （例子4.23） l如果我们在子类中想使用被子类隐藏了的父类 的成员变量或方法就可以使用关键字super。比 如：super.x、super.play()，就是被子类隐藏的 父类的成员变量x和方法play()。 （例子4.24） 4.13接口 lJava不支持多继承性，即一个类只能有一 个父类。单继承性使得Java简单，易于管 理程序。为了克服单继承的缺点，Java使 用了接口，一个类可以实现多个接口。 1.接口的声明与使用 l使用关键字interface来定义一个接口。接口的定义和类 的定义很相似，分为接口的声明和接口体。 l接口体中包含常量定义和方法定义两部分。接口体中只 进行方法的声明，不许提供方法的实现，所以，方法的 定义没有方法体，且用分号“；”结尾。如： interface Printable final int MAX=100; void add(); float sum(float x ,float y); 接口的使用 l一个类通过使用关键字implements 声明 自己使用一个或多个接口。如果使用多个 接口，用逗号隔开接口名。如： class A implements Printable,Addable l如果一个类使用了某个接口，那么这个类 必须实现该接口的所有方法，即为这些方 法提供方法体 .（例子4.25） 2.理解接口 l接口的思想在于它可以增加很多类都需要 实现的功能，使用相同的接口类不一定有 继承关系. l同一个类也可以实现多个接口。接口只关 心功能，并不关心功能的具体实现. l不加public修饰的接口类称为友好接口。 l接口 也可以继承。（例子4.26） 3.接口回调 l接口回调是指：可以把实现某一接口的类 创建的对象的引用赋给该接口声明的接口 变量中。那么该接口变量就可以调用被类 实现的接口中的方法。实际上，当接口变 量调用被类实现的接口中的方法时，就是 通知相应的对象调用接口的方法 .（例子 4.27，例子4.28） 4.接口做参数 l一个方法的参数是接口类型，就可以将任 何实现该接口的类的实例的引用传递给该 接口参数，接口参数就可以回调类实现的 接口方法。 4.14 内部类 lJava支持在一个类中声明另一个类，这样 的类称作内部类，而包含内部类的类成为 内部类的外嵌类。 l内部类的类体中不可以声明类变量和类方 法。外嵌类的类体中可以用内部类声明对 象，作为外嵌类的成员。 （例子4.30） 4.15 匿名类 l和类有关的匿名类 当使用类创建对象时，程序允许我们把类体与对象 的创建组合在一起，也就是说，类创建对象时，除了构 造方法还有类体，此类体被认为是该类的一个子类去掉 类声明后的类体，称作匿名类。(例子4.31） l和接口有关的匿名类 Java允许直接用接口名和一个类体创建一个匿名对 象，此类体被认为是实现了接口的类去掉类声明后的类 体，称作匿名类 . (例子4.32） 4.16 异常类 l程序运行出现异常时，Java运行环境就用异常 类Exception的相应子类创建一个异常对象，并 等待处理，例如，读取一个不存在的文件时， 运行环境就用异常类IOException创建一个对象 ，异常对象可以调用如下方法得到或输出有关 异常的信息： public String getMessage() public void printStackTrace() public String toString() l使用trycatch语句来处理异常，将可能出 现的异常操作放在trycatch语句的try部分 ，当try部分中的某个语句发生异常后，try 部分将立刻结束执行，而转向执行相应的 catch部分；所以程序可以将发生异常后 的处理放在 catch部分。trycatch语句可 以由几个catch组成，分别处理发生的相 应异常。 ltrycatch语句的格式如下： try 包含可能发生异常的语句 catch(ExceptionSubClass1 e) catch(ExceptionSubClass2 e) （例子4.33 ；例子4.34自定义异常类） 4.17 Class类 lClass是java.lang包中的类，该类的实例 用来封装对象运行时的状态。当一个类被 加载且创建对象时，和该类相关的一个类 型为Class的对象就会自动创建。Class类 本身不提供构造方法，因此，不能使用 new运算符和构造方法显示地创建一个 Class对象。任何对象调用getClass()方法 都可以获取和该对象相关的一个Class对 象，这个Class对象调用如下的方法可以 获取创建对象的类的有关信息. （P94,例 子4.35) 使用Class实例化一个对象 l 创建对象最常用的方式就是使用new运算符和类的构造 方法，实际上我们也可以使用Class对象得到一个类的 实例。为了得到一个类的对象，可以先得到一个和该类 相关的Class对象，做到这一点并不困难，只要使用 Class的类方法 public static Class forName(String className) throws ClassNotFoundException 就可以返回一个和参数className指定的类相关的Class对 象。再让这个Class对