Java面向对象的程序设计.ppt

第六章Java语言中的面向对象特征,第六章Java语言中的面向对象特征,6.1类6.2对象6.3包6.4面向对象特征6.5抽象类和接口,6.1类,6.1.1类的声明6.1.2成员变量6.1.3成员方法6.1.4方法重载6.1.5构造方法6.1.6finalize()方法,6.1类,从程序设计的角度看，类是面向对象程序中最基本的程序单元。类实质上定义的是一种数据类型。类中包含一组变量和一组方法(函数)，利用它可以创建对象。类是对象的模板(template)，对象是类的一个实例(instance)。,6.1.1类的声明,格式：属性class继承说明接口说明类体类的属性：publicabstract|final继承说明：extends接口说明：implements类体：成员变量成员方法,6.1.2成员变量,格式：修饰符变量类型变量名称=初值;变量类型：简单类型、类、接口、数组修饰符：public|protected|privatestaticfinaltransientvolatile说明：访问控制修饰符：publicprotectedprivate非访问控制修饰符static：类变量（或称静态变量），否则为实例变量final：常量transient：暂时性变量（和序列化有关）volatile：共享变量（和线程有关）,6.1类,6.1.3成员方法,1.方法声明格式：修饰符返回类型方法名(参数列表)例外抛出声明方法体说明：返回类型：简单类型、类、接口、数组（必须写出）修饰符：public|protected|privatestaticfinal|abstractnativesynchronized参数列表：（任意）类型名称,类型名称例外抛出声明：throws例外类型方法体：局部变量定义以及Java语句,6.1类,6.1.4方法的重载(overload),重载构成的条件：方法的名称相同，但参数类型或参数个数不同，才能构成方法的重载。注意：方法类型不参与匹配。通常只有功能相似的方法重载才有价值,6.1类,6.1.4方法的重载,classMethodOverloadingvoidreceive(inti)System.out.println(“receivedintdata:”+i);voidreceive(Strings)System.out.println(“receivedstringdata:”+s);voidreceive(inti,intj)System.out.println(“receivedtwointdatas:”+i+”“+j);classMethodOverloadingTestpublicstaticvoidmain(Stringargs)MethodOverloadingmo=newMethodOverloading();mo.receive(1);mo.receive(“1”);mo.receive(1,2);,结果(编译、执行)：receivedintdata:1receivedstringdata:1receivedtwointdatas:12,6.1类,6.1.4方法重载,注意事项：只有返回类型不同，不能实现重载(编译出错)如：voidreceive(inti)intreceive(inti)return(1);如果调用不存在的方法，编译出错如：receive(1.23),6.1类,6.1.5构造方法,构造方法：是一种特殊方法，其主要功能是对创建的对象进行初始化。构造方法特点：方法的名字必须和所在类同名，而且没有返回类型。构造方法主要用于为类的对象定义初始化状态。我们不能直接调用构造方法，必须通过new关键字来自动调用，从而创建类的实例。Java的类都要求有构造方法，如果没有定义构造方法，java编译器会为我们提供一个缺省的构造方法，也就是不带参数的构造方法。,缺省构造方法,当我们用缺省的构造方法初始化对象时，系统用默认值初始化对象的成员变量。各种数据类型的默认值为：数值型0booleanfalsechar0对象null,例(方法名、重载、this)：classPointintx,y;Point()x=0;y=0;Point(intx,inty)this.x=x;this.y=y;,特殊变量this,this变量代表对象本身当类中有两个同名变量，一个属于类（类的成员变量），而另一个属于某个特定的方法（方法中的局部变量），使用this区分成员变量和局部变量。使用this简化构造函数的调用。,特殊变量this,关于实例方法和实例数据成员的进一步说明一个类所有的实例（对象）调用的成员方法在内存中只有一份拷贝，尽管在内存中可能有多个对象，而数据成员在类的每个对象所在内存中都存在着一份拷贝。this变量允许相同的实例方法为不同的对象工作。每当调用一个实例方法时，this变量将被设置成引用该实例方法的特定的类对象。方法的代码接着会与this所代表的对象的特定数据建立关联。,6.1.6finalize方法,finalize方法对象被释放时自动调用的方法（类似于C+的析构方法），这种方法可以不定义。类方法：在方法类型前加“static”定义实例方法,6.1类,注意,只有方法能对成员变量进行操作，成员变量在定义的同时可以赋初值；实例方法可以操作实例变量和类变量，而类方法只能操作类变量;一个类中的方法可以相互调用。,返回,6.2对象,6.2.1对象的生命周期：包括创建、使用和删除1.对象的创建过程：包含三方面的内容：声明、实例化（内存分配）、初始化（调用构造方法）定义格式：类名对象名=new类名(参数列表);new关键字的作用为对象分配内存空间。引起对象构造方法的调用。为对象返回一个引用。注意：Java语言中，对象的实例化必须通过new运算符，这点与C+语言明显不同，没有经过new运算符实例化的对象是空对象，其本质与空指针相同。,6.2对象,2.对象的使用：通过.运算符访问成员变量或方法。例6.5：二维坐标上的点及其相关方法(取x、y坐标，移动，新建对称点)3.对象的清除：当不存在对一个对象的引用，该对象便成为无用对象，系统通过垃圾回收线程自动回收其所占用的内存区.例如：Pointpt=newPoint();pt=null;或：Pointpt1=newPoint();Pointpt2=newPoint(12,3);pt1=pt2;/原先的p1对象被自动回收，对象是引用型变量（类似指针）或：voidgarbageCollection()Pointpt=newPoint();/方法调用结束后Point对象被自动回收,6.2对象,6.2对象,内存分配例：Pointpt1=newPoint();Pointpt2=newPoint(12,3);Pt1=pt2;,0 x99f311,0 x334009,0,0,3,12,pt1,pt2,0 x334009,6.2对象,6.2.2对象中的方法调用当方法调用时，传递参数的类型既可以是简单数据类型，也可以是复合数据类型（数组、类或接口）。在Java中，传参时，都是以传值的方式进行。对于基本数据类型，传递的是数据的拷贝；对于复合类型，传递的引用的拷贝。,例：（书中例6.1）publicclassPassTestvoidchangeInt(intvalue)value=55;publicstaticvoidmain(Stringargs)PassTestpt=newPassTest();intval=11;pt.changeInt(val);System.out.println(val=+val);,val,main,changeInt,11(55),value,11,例：（与上例对照）publicclassPassTestfloatptValue;publicvoidchange(PassTestref)ref.ptValue=99f;publicstaticvoidmain(Stringargs)PassTestpt=newPassTest();pt.ptValue=101f;System.out.println(“OriginalptValueis”+pt.ptValue);pt.change(pt);System.out.println(“ptValueafterChangeis”+pt.Value);,pt,main,change,栈内存,堆内存,PassTest类的对象,ref,0088:4660,0088:4660,0088:4660,6.3包(package),问题：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会发生冲突。例：,6.3包(package),解决方法：将编译得到的字节代码文件存放在不同的子文件夹中，并把相对路径和类名混合在一起，做为类的完整名。例：,P1.SameName类,P2.SameName类,6.3.1package语句,创建包使用package语句。格式为：packagepkg1.pkg2.pkg3;例如：packagejava.awt.image;注意：package语句必须是文件中的第一条语句。也就是说，在package语句之前，除了空白和注释之外不能有任何语句。如果不加package语句，则指定为缺省包或无名包。包对应着文件系统的目录层次结构。在package语句中，用“.”来指明包（目录）的层次。,6.3包,在当前目录下生成包javacd.Test.java在指定目录下生成包javacdd:Test.java,6.3.2import语句,import语句用于引入需要的包。一般格式为：importpkg1.pkg2.pkg3.classname|*;例如：引入包中的类importjava.io.File;引入整个包importjava.io.*;如果不用import语句，需要在使用类的地方书写完整的包名，所以一般不采用这种方法。在同一包中的类可以互相引用，无需import语句,6.3包,6.3.2import语句,使用import语句可以引入类库中的类例如：importjava.util.*;classmyDateextendsDate也可以直接引入该类:classmyDateextendsjava.util.Date,6.3包,6.3.3Java类库介绍,1.java.lang包包含一些Java语言的基本类与核心类，如String、Math、Integer、System和Runtime，提供常用的功能，这个包中的所有类是被隐式导入的。2.java.io包包含一些用作输入输出(I/O)处理的类。3.Java.util包包含一些实用工具类和数据结构类。4.java.awt包包含一些用于编写与平台无关的图形界面(GUI)应用程序的类。5.java.applet包包含一些用于创建Java小应用程序的类。包包含用于建立网络连接的类，与java.io同时使用完成与网络有关的读写。,6.3包,返回,6.4面向对象特性,Java语言中的面向对象特性：封装性、继承性、多态性。,6.4.1封装性(Encapsulation),封装是一种信息隐藏技术，用户只能看到对象封装界面上的信息，而对象内部对于用户而言是隐藏的。这种“黑匣子”结构是面向对象编程的最基本思想。封装：是通过对类、成员变量和成员方法施以一定的访问权限，使得其它类的代码必须通过适当的接口才能访问。,6.4面向对象特性,6.4.1封装性,类的访问说明符（1）public（2）default（不加访问说明符时）类中的成员变量和成员方法的访问说明符，有（1）public（2）protected（3）default(不加访问说明符时)（4）private其作用是对类的成员施以一定的访问权限限定，实现类中成员在一定范围内的信息隐藏。,6.4.1封装性,例6.6通过本例来说明上述的访问权限。,6.4面向对象特性,不同情形下,访问说明符,6.4.1封装性,6.4面向对象特性,不同情形下,访问说明符,6.4.1封装性,6.4面向对象特性,不同情形下,访问说明符,6.4.1封装性,6.4面向对象特性,不同情形下,访问说明符,6.4.1封装性,6.4面向对象特性,不同情形下,访问说明符,6.4.1封装性,6.4面向对象特性,6.4.1封装性,有四种修饰符实现访问权限：private、默认、protected和public。private：只能被类中的其他成员访问，不能被其他类，包括自身类的子类所访问。默认(没有修饰符)：具有包的访问性，可被同一包内的其他类所访问，但在包以外不能访问。protected：用于类继承场合的访问控制，可以被同一包内其他类以及其他包中该类的子类访问。public：可以被所有类访问。,6.4面向对象特性,6.4.2继承性(Inheritance),继承：一个类获取另一个类的所有变量和方法的过程。被继承的类称为父类，由继承而得到的类称为子类。1.创建子类（实现继承）使用关键字extends，声明子类，如：class子类名extends父类名子类体如果没有继承任何类，Java默认其父类为java.lang.Object继承是实现代码复用的最主要手段。Java中不允许多继承。,6.4面向对象特性,6.4.2继承性,2.方法的重写和成员变量隐藏方法重写：在子类中定义一个与父类同名、返回类型、参数类型均相同一个方法，称为方法的覆盖或方法重写。覆盖发生在子类与父类之间。,6.4面向对象特性,成员变量隐藏：如果在子类中，对从父类中继承过来的成员变量又重新定义，声明了与父类同名的变量，称为成员变量隐藏。例如：classAintx=3;classBextendsAintx=5;处理成员变量隐藏的方法：在子类执行继承父类的操作时，使用继承自父类的变量，子类执行自己定义的操作时，使用自己定义的变量。,6.4.2继承性,6.4面向对象特性,3.super特殊变量super，提供了对父类的访问。super的使用：（1）可以使用super访问父类被子类隐藏的变量或覆盖的方法。访问父类被隐藏的成员变量，如super.用来调用父类中被重写的方法，如：super.();（2）每个子类构造方法的第一条语句，都是隐含地调用super()，如果父类没有这种形式的构造函数，那么在编译的时候就会报错。用来调用父类的构造方法，如：super();,6.4.2继承性,6.4面向对象特性,例：成员变量的隐藏和方法的重写，以及super的使用classsuperClassintx;superClass()x=3;System.out.println(insuperClass:x=+x);voiddoSomething()System.out.println(inSuperClass.doSomething();classsubClassextendssuperClassintx;/此行不定义，结果如何？subClass()x=5;System.out.println(insubClass:x=+x);voiddoSomething()super.doSomething();System.out.println(inSubClass.doSomething();System.out.println(super.x=+super.x+sub.x=+x);,/下面是对上述类的测试类publicclassinheritancepublicstaticvoidmain(Stringargs)subClasssubC=newsubClass();subC.doSomething();,6.4.2继承性,继承的特点继承具有传递性，即子类不仅继承父类的成员，还能继承父类的父类、父类的父类的父类的所有成员。任何一个类都可以是另外一个类的子类，同时又可以是其它多个类的父类。即在Java语言中类的继承是单继承。,6.4面向对象特性,6.4.3多态性,多态性：由于方法重载和覆盖引起的方法同名不同功能现象。静态(编译时)多态性：通过方法重载实现的多态。动态(运行时)多态性：通过覆盖父类的方法来实现，在运行时根据传递的对象引用，来调用相应的方法。,6.4.3多态性(Polymorphism),当一个类的多个子类都覆盖同一个方法时，父类的某个对象根据其实例化方式，具有不同的行为。例如：,6.4面向对象特性,6.4.3多态性,动态多态实例例：classAvoidcallme()System.out.println(InsideAscallme();classBextendsAvoidcallme()System.out.println(InsideBscallme();classCextendsAvoidcallme()System.out.println(InsideCscallme();,6.4面向对象特性,6.4.3多态性,publicclassDispatch_1publicstaticvoidmain(Stringargs)Ar;Aa=newA();Bb=newB();Cc=newC();r=a;r.callme();r=b;r.callme();r=c;r.callme();,运行结果：InsideAscallme()InsideBscallme()InsideCscallme(),同一个对象r在运行过程中呈现不同的行为特征，这就是所谓的“运行时多态”。,6.4面向对象特性,6.4.3多态性,方法重写原则重写后的方法不能有更严格的访问权限限制；重写后的方法不能产生更多的例外，避免出现应该捕获而未捕获的例外。对象类型的确定：由于多个子类都可以作为父类对象使用，所以判断实例对象到底属于哪个子类可以用instanceof操作符来进行。如：staticvoidtestInstance(AaObject)if(aObjectinstanceofB)System.out.println(Bsinstance);if(aObjectinstanceofC)System.out.println(Csinstance);,6.4面向对象特性,6.4.4其他,1、关键字finalfinal修饰变量：符号常量例如：finalintMAX=100;final修饰方法：不能被子类重写格式：final返回类型方法名（参数表）例如：classAfinalintabc()classBextendsAintabc()/出错final修饰类：不能被继承格式：finalclass类名final类：通常是一些用来完成标准功能的类，如String类,6.4面向对象特性,6.4.4其他,2.实例成员与类成员（1）实例方法与类方法方法声明中用关键字static修饰的称为静态方法，又称类方法。不用static修饰的称为实例方法。区别：1：类方法属于类的，是随着类被加载到内存，为类方法分配入口地址。实例方法属于对象的，当该类创建对象后，类中的实例方法才分配入口地址。,6.4.4其他,区别：2：类方法只能处理类变量和调用类方法，不能处理实例变量和实例方法，反之，则可以。3:类方法中不能使用this或super。4：可以用类的对象obj去调用静态的方法method()，如：obj.method()。,6.4.4其他,（2）实例变量和类变量：一般将修饰为static的变量称为“类变量”或“静态变量”，而把没有static修饰的变量称作“实例变量”。类变量的定义格式：static类型变量名；区别：当把一个类加载到内存时，就为类变量分配内存，而只有实例化一个对象时才为实例变量分配内存。类变量对于同一个类所有对象来说是一个公用变量；而实例变量对于不同对象来说是不同的，每个对象的实例变量的存取不影响其他对象。,6.4.4其他,（3）举例：熟悉程序关于类变量和类方法的定义和使用。例6.12文件名memberTest.java,6.4面向对象特性,6.4.4其他,3、java.lang.Object类：所有类的祖先类，它定义了一些最基本的对象属性和行为。Object类中定义了很多方法，常用的有：toString()和equals()。所有对象都可以使用这些方法，就与自己定义的一样。如果有必要，定义一个新类时常重写这两个方法。,6.4面向对象特性,6.4.4其他,java.lang.Object类：equals()：判断两个对象是否为同一个实例对象。使用方法1：直接用对象的equals()方法例如:Objectobj1,obj2;obj1=newObject();obj2=obj1;System.out.println(obj1.equals(obj2);obj2=newObject();System.out.println(obj1.equals(obj2);运行结果：truefalse,6.4.4其他,使用方法2：在类中可以重写equals()方法，用来判断对象”值“是否相等。例如：在前面定义的Point类（书中50页，例6.5）中的equal方法，其作用是判断两个点是否为同一点。可以改用本方法实现（原参数为简单类型，改为类类型）。publicbooleanequals(Pointp)if(this.x=p.x)If(p.equal(p1),6.4.4其他,equals()方法注意：对简单数据类型进行封装的Boolean、Byte、Char、Short、Integer、Long、Float、Double以及String，Date，File类把equals方法重写为判断值是否相等。例classTestpublicstaticvoidmain(Stringargs)Integerone=newInteger(1);IntegeranotherOne=newInteger(1);System.out.println(one.equals(anotherOne);结果：true/书中结果为false，这可能是作者的笔误,6.4面向对象特性,6.4.4其他,java.lang.Object类：toString()方法用来返回对象的字符串表示通常在一个类中重写toString()方法。JDK源码：publicStringtoString()例如：在类Point中添加重写toString()方法publicStringtoString()return(+x+,+y+);并在适当位置调用该方法，例如：Pointp=newPoint(10,20);System.out.println(thispointis+p.toString();,6.4面向对象特性,返回,6.5抽象类和接口,6.5.1抽象方法和抽象类抽象方法：格式如下：abstract类型方法名(参数表);在类中没有方法体的方法，就是抽象方法，抽象方法用关键字“abstract”修饰。,6.5抽象类和接口,抽象类格式：abstractclass类名类体特点：类中包含了abstract方法的类必须声明是抽象类。抽象类不能产生任何的对象，即这种类不能被直接实例化。如果一个子类没有实现抽象基类中所有的抽象方法，则子类也成为一个抽象类。在实际应用中，抽象类一定有它的子类，而子类通常不是抽象类。我们可以将一个没有任何抽象方法的类声明为abstract，避免由这个类产生任何的对象。抽象类的作用在于概括了某类事物的共同属性，在其子类中描述其子类的特殊之处。,6.5.1抽象类,抽象类实例：二维形状类及其子类所有二维几何形状都具有面积和周长特性，但是没有具体说明是哪种形状之前，我们无法确定面积和周长的计算公式。因此，我们首先定义一个父类Shape，充当抽象的二维几何形状类，并在其中定义抽象的面积和周长方法，并在它的子类（如三角形、圆形）中编写具体的代码。/所有二维几何形状的父类，定义为抽象类abstractclassShapeabstractdoublearea();/面积abstractdoubleperimeter();/周长,6.5抽象类和接口,6.5.1抽象类,/第一个子类，方形类classRectangleextendsShapedoublewidth,height;Rectangle(doublew,doubleh)width=w;height=h;doublearea()returnwidth*height;doubleperimeter()return(width+height)*2;,6.5抽象类和接口,6.5.1抽象类,/第二个子类，圆形类classCircleextendsShapedoubleradius;/半径Circle(doubler)radius=r;doublearea()returnMath.PI*Math.pow(radius,2);doubleperimeter()return2*Math.PI*radius;,6.5抽象类和接口,6.5.2接口,接口是一种特殊的、”纯“抽象类，它只包含常量赋值和方法定义，而没有任何方法的实现.接口的定义及使用publicinterface接口名extends父接口列表类型常量名=常量值；返回类型方法名(参数列表);说明：接口中的变量默认具有public、final、static修饰符。接口中的方法默认具有public和abstract修饰符。在子接口中定义与父接口同名的常量或相同的方法，则父接口中的常量被隐藏、方法被重写。,6.5抽象类和接口,/Math.javainterfaceMathdoublePI=3.1415926;classArithmeticimplementsMathdoubleroundArea(doubleradius)returnPI*radius*radius;classStudentpublicstaticvoidmain(Stringargs)Arithmetica=newArithmetic();System.out.println(a.round