第三章Java面向对象编程ppt课件.pptx

第三章 面向对象程序设计 内容 什么是面向对象编程 类和对象继承和多态抽象类和接口 什么是面向对象程序设计 面向过程程序设计 分析出解决问题所需要的步骤 然后用函数把这些步骤一步一步实现 使用的时候一个一个依次调用就可以了 简而言之 面向过程程序设计是使用过程进行的程序设计 面向对象程序设计 OOP 对要处理的问题进行自然分割 按照人的思维方式建立问题领域的模型 对客观实体进行结构模拟和功能模拟 设计出尽可能自然地的表现问题求解方法的问题 面向对象程序设计是使用对象进行程序设计 无论是面向过程还是面向对象 它们都是软件重用的一种思想而已 对象是什么 类和对象 对象是什么 对象代表现实世界中可以明确标识的一个实体 例如 一个学生 一张桌子 一个圆 一个按钮甚至一笔贷款都可以看作一个对象 对象有自己独有的特性 状态和行为 对象的状态是由具有当前值的数据域 属性 的集合构成的 对象的行为是由方法的集合定义的 调用对象的一个方法就是要求对象执行一项任务 例如 圆对象具有数据域radius 它是圆的特征属性 圆的一个行为就是使用getArea 方法计算它的面积 类和对象 对象和类的关系 类就是定义同一类型对象的结构 类是一个模版或蓝本 用来定义对象的数据和行为 一个对象就是类的一个实例 我们可以从一个类中创建多个类的实例 创建实例的过程成为实例化 Name CircleDataField radiusis Method getArea Circle1Radiusis10getArea Circle2Radiusis25getArea 实例化 类和对象 类的创建 在Java类中 用变量来定义数据域 方法来定义行为 此外类中还有一个特殊的方法成为构造方法 调用它可以实现类的实例化 因此 Java的类由数据 方法以及构造方法组成 Java中定义类的语法格式为 class类名 数据 构造方法 方法 类和对象 数据域的定义 Java中数据域是用变量来定义的 因此我们可以用定义变量的方式来定义数据域 其格式如下 数据类型数据名 数据名的定义遵循Java标识符的规则 例如 我们需要对学生进行模拟建立学生的类 学生的属性是用数据域的集合来表示的 如下所示 publicclassStudent privateStringname deparment sex privateintage doublelength 类和对象 方法的定义 类中定义的方法通常起到两种作用 围绕着类的属性进行各种操作 与其他的类或对象进行数据交流 消息传递等操作方法的定义分为 方法声明和方法体返回类型方法名 方法体 类和对象 类的定义实例 例如 定义圆对象的类如下 publicclassCircle doubleradius publicCircle publicdoublegetArea finaldoublePI 3 14 returnPI radius radius 数据域 构造方法 方法 构造方法是什么 类和对象 构造方法 构造方法是一种特殊的方法 构造方法的特殊之处在于 一 构造方法必须与定义它的类的名字完全相同 二 构造方法没有返回类型 甚至连void都没有 三 构造方法的调用是在创建一个对象时使用new操作符进行的 四 其他规则遵行方法的定义规则 五 构造方法的作用是用来初始化对象 类可以不声明构造方法 这种情况下 类中隐含的声明了一个无参的构造方法 成为默认构造方法 类和对象 构造方法的重载 引例 publicclassCircle doubleradius publicCircle publicCircle doubler radius r publicdoublegetArea finaldoublePI 3 14f returnPI radius radius 两个构造方法但参数列表不同 这是什么 类和对象 方法的重载 方法的重载是指若干个方法具有相同的名字而具有不同的参数列表 publicstaticintmax intx inty returnx y x y publicstaticdoublemax doublex doubley if x y returnx elsereturny 类和对象 重载方法的调用 在一类中同时出现两个同名的方法时 系统在调用方法时会根据方法中的参数列表不同自动加载的相应的方法 intmax max 3 4 doublemax max 3 0 4 0 当然构造方法的重载也遵行这些规则 类和对象 类的实例化 Java中创建对象的语法格式为 类名对象名 new类名 调用相应的构造方法进行实例化 Circlecircle1 newCircle Criclecircle2 newCircle 3 25 类和对象 访问对象的数据和方法 对象已经创建后 我们就可以访问对象的数据和方法对象的数据和方法可以用点运算符 来访问 访问对象的数据 对象名 数据域名Circlecircle1 newCircle 3 12 doubleradius circle1 radius 调用对象的方法 对象名 方法名 参数 方法的调用遵行调用规则 Criclecircle2 newCircle 3 12 doublearea circle2 getArea 类和对象 面向对象编程举例 publicclassTestCricle publicstaticvoidmain String args Circlecircle1 newCircle System out println Theareaofcircleofradius circle1 radius is circle1 getArea Circlecircle2 newCircle 6 0 System out println Theareaofcircleofradius circle2 radius is circle2 getArea classCricle doubleradius publicCircle radius 1 publicCircle doublenewRadius radius newRadius publicdoublegetArea finaldoublePI 3 14f returnPI radius radius 类和对象 类成员的修饰符 在Java程序设计的过程中 我们需要类的成员的作用域以及类的成员归属问题做出限制 这样做将便于类的逻辑严密性 Java中的修饰符可分为两类 访问控制修饰符 用来控制对数据域 方法和类的访问 类型说明符 用来定义类的成员的特殊性质 访问控制修饰符有 public protected private default 类型说明符有 final abstract static 类和对象 访问控制符public private default public修饰的类 数据和方法可以被任何类访问 private修饰的数据和方法只能被当前类中的成员使用 defualt 修饰的类 数据和方法可以被包中任何类访问 publicclassC3 voidaMethod C1o newC1 能访问o x 不能访问o y 不能访问o z 能调用o m1 不能调用o m2 不能调用o m3 类和对象 访问控制符 default 如果类没有声明为public 那么仅能同一包中被访问 publicclassC3 不能访问C1的对象 可以访问C2的对象 类和对象 访问控制符应用举例 packagep1 packagep1 publicclassC1 classC2 publicintx publicstaticvoidmain String args inty C1o newC1 privateintz System out println o x publicvoidm1 System out println o y System out println m1被调用 System out println o z o m1 voidm2 o m2 System out println m2被调用 o m3 privatevoidm3 System out println m3被调用 packagep2 importp1 publicclassC3 publicstaticvoidmain String args C1o newC1 C2o1 newC2 类和对象 类型说明符static Circlec1 newCricle Circlec2 newCircle 2 5 c1中的radius独立于c2中的radius 存储在不同的内存空间上 c1中radius的变化不会影响c2中的radius 反之亦然 radius属于类中一个特定的实例 称为实例变量 类和对象 静态成员 如果想让一个类中的所有实例共享数据 就可以用静态变量 静态变量将变量值存储于类的公用内存中 如果某个对象修改了静态变量的值 同一个类的所有对象都会受到影响 如果想无需创建类的实例就调用类的方法 同样我们也可以将方法定义为静态方法 要声明一个静态变量或静态方法 只需在变量或方法说明中加上修饰符static 类和对象 静态变量 常量 方法 静态变量numberofObjects 常量PI和静态方法getNumberofObjects可以声明如下 publicstaticintnumberofObjects publicfinalstaticdoublePI 3 14 publicstaticintgetNumberofObjects returnnumberofObjects 静态成员的使用 类名 静态数据名或对象名 静态数据名类名 静态方法名 或对象名 静态方法名 静态变量 常量既可以在静态方法中使用也可以在实例方法中使用 实例变量 常量只能在实例方法中使用 类和对象 静态成员应用举例 publicclassCircle publicstaticintnumberOfObjects publicfinalstaticdoublePI 3 14 doubleradius publicCircle numberOfObjects publicCircle doublenewRadius radius newRadius numberOfObjects publicstaticintgetNumberOfObjects returnnumberOfObjects publicdoublegetArea returnPI radius radius 类和对象 静态成员应用举例 publicclassTestCircle publicstaticvoidmain String args Circlec1 newCircle System out println Beforecreatingc2 System out println c1is radius c1 radius andnumberofCircleobjects c1 numberOfObjects System out println ThenumberofCircleobjectsis Circle numberOfObjects Circlec2 newCircle 5 0 c1 radius 9 System out println Aftercreatingc2andmodifyingc1 sradiusto9 System out println c1is radius c1 radius andnumberofCircleobjects c1 numberOfObjects System out println c2is radius c2 radius andnumberofCircleobjects c2 numberOfObjects System out println ThenumberofCircleObjectsis Circle numberOfObjects 类和对象 参数传递 引例 publicclassCircle publicdoubleradius publicCircle doublenewRadius radius newRadius publicdoublegetArea finaldoublePI 3 14 returnPI radius radius 类和对象 参数传递 引例 publicclassexample publicstaticvoidmain String args doubleradius 2 5 Circlec newCircle radius doublearea1 getArea radius System out println Theareais area1 System out println Afterinvoke theradiusis radius doublearea2 getArea c System out println Theareais area2 System out println Afterinvoke theradiusis c radius publicdoublegetArea doubleradius finaldoublePI 3 14F doublearea PI radius radius radius radius 1 0f returnarea publicdoublegetArea Circlecircle doublearea circle getArea circle radius circle radius 1 5f returnarea 思考一下 两次求面积之后圆的半径发生的变化 基本数据类型和引用数据类型 每个变量代表一个存储值的内存单元 对于基本数据类型变量而言 对应内存所存储的值是基本数据类型 它的值为对应内存中的所存储的值 对于引用数据类型变量而言 它的值是一个引用 是对象的存储地址 基本数据类型对象类型inti 1 Circlecic 1 引用 c Circleradius 1 基本数据类型和引用数据类型的赋值 inti 1 j 2 Circlec1 newCircle 2 5 i j Circlec2 newCircle 4 0 ijc1 c2 c1c2ij 1 2 2 2 c1 Circleradius 2 5 c1 Circleradius 4 0 类和对象 参数传递 Java中参数的传递有两种方式 按数值进行传递 传递的方向是单向的 只能有实参传给形参 将实参值的一个副本传给了形参 而不能有形参传给实参 因此 方法中形参发生的任何变化将不会影响到实参的值 如上例中doublearea1 getArea radius 中采用的方式 按引用值进行传递 将引用数据类型的引用值传入方法内部 形参在方法中的变化将会影响到实参中的内容 如上例中doublearea2 getArea c 中采用的方式 类和对象 对象作为方法的参数 对象作为方法的参数 实参与形参之间的参数传递是通过引用值的传递的来完成的 以引例中的doublearea2 getArea c 为例来详细说明其参数传递过程以及形参和实参之间的相互作用 radius 2 5 c intradius 2 5 Circlec newCircle radius circle c circle circle radius circle radius 1 5f doublearea2 getArea c radius 2 5 1 5f 4 0f 类和对象 应用举例1 classdataEnity inti j k publicdataEnity publicdataEnity intnew i intnew j intnew k i new i j new j k new k 类和对象 应用举例2 publicclassTestObject publicstaticvoidmain String args dataEnitydb newdataEnity 23 10 45 System out println Beforechanged System out println db i db i db j db j db k db k s System out println Afterchanged System out println db i db i db j db j db k db k publicstaticvoidsdb inttemp if db i db j temp db i db i db j db j temp if db i db k temp db i db i db k db k temp if db j db k temp db j db j db k db k temp System out println db i db i db j db j db k db k 类和对象 this关键字的使用 变量定义的位置决定了变量的作用域 按照变量的作用域 变量可以分为类变量和局部变量 请看下面的例子 publicclassexample privateintdata publicexample intdata 将局部变量data的值赋给类变量data 当类变量和局部变量同名时 我们却要在定义局部变量的方法中使用类变量 怎么办 类和对象 this关键字的使用 当在一个方法中局部变量和类变量重名时 类变量将会被局部变量所覆盖 如果要在该方法中使用类变量 this关键字将会是你的选择 this指向当前对象的一个引用变量 即this表示的是当前对象本身 利用它可以调用当前对象的方法或者数据 publicexample intdata this data data 类和对象 类的封装 引例 classCircle doubleradius publiccircle doubleradius this radius radius publicdoublegetArea finaldoublePI 3 14 returnPI radius radius publicclassTestCircle publicstaticvoidmain String args Circlec newCircle 2 5 System out println c radius c raidus c radius 1 5f System out println c radius c radius 1 0f System out println c radius 类和对象 引例分析 上例中对象c的半径可以通过c radius 来直接进行修改 这样做就导致以下问题 第一 数据可能被篡改 我们知道对于一个指定的圆 它的半径应该是事先测量好不可逆 第二 它使类难于维护并且不易调试 上例通过c radius 1 0f将圆的半径修改一个负值 因此 为了避免在其他类中直接修改对象的属性或数据 应该使用private修饰为私有域 这个过程称为数据域封装 它是类的封装的一种简单形式 类和对象 数据域封装 如果我们将类的数据域定义为private的 有时使用对象的类还是要经常存取 修改数据域 因此 为了能够访问私有数据域 可以编写一个get方法返回数据域的值 为了修改它 可以编写一个set方法设置新值 这两个方法分别称为访问器和修改器 get方法的签名如下 public返回类型get属性名 return属性名 publicdoublegetRadius returnradius 类和对象 数据域封装 set方法的签名如下 publicvoidset属性名 参数列表 赋值语句 publicvoidsetRadius doubleradius this radius radius 类和对象 数据域封装应用举例 publicclassCircle privatedoubleradius publicdoublegetRadius returnradius publicvoidsetRadius doubleradius this radius radius publicCircle doubleradius this radius radius publicdoublegetArea finaldoublePI 3 14f returnPI radius radius 类和对象 数据域封装应用举例 publicclassTestCircle publicstaticvoidmain String args Circlec newCircle 5 0 System out println Theradiusofcis c getRadius c setRadius 4 0 System out println Theradiusafterchangedis c getRadius 类和对象 类的封装 封装是指面向对象程序设计的基本特点 所谓封装性 是把具有功能和数据的组件作为一个 黑盒子 该组件提供给用户某些调用接口 组件的使用者不必清楚组件内部的工作原理 只需调用暴露在组件外的接口即可 面向对象强调的是对数据的抽象 因此更多的情况是隐藏成员变量 而暴露出成员的方法作为访问对象状态的接口 数据域封装是类的封装的基本方式 类和对象 包 什么是包 包是类的组织方式 是Java提供的一种区别类命名空间的机制 包对应一个文件夹 包中还可以再有包 称为包等级 为什么要使用包 使用对象进行程序设计最重要的原因是为了提高程序中代码的重用率 因此公共资源可以重用是面向对象程序设计的一个重要特点 在Java中 当应用软件比较多时 如果将所有文件放在一个文件夹中 管理起来就比较麻烦 以后的软件资源重用就不方便 通过包可以方便的解决此类问题 类和对象 包的声明 Java中声明包的语法格式如下 packagepkg1 包的声明语句必须放在Java文件的首行 表示目录分隔符 它表示pgk3目录在pgk2下 pgk2目录在pgk1下 一次类推 这些目录形成了一个树状结构 例如packagecn edu zjut语句声明了一个包 这将java文件的目录之下生成如下图所示的树状结构 类和对象 包的声明 在一个程序的声明一个包后 程序编译好的 class文件会自动存放在该所对应的文件夹下 若要在编写Java程序时要声明包 建议使用诸如Jcreator之类的编程软件来进行编程 类和对象 包的使用 当一个类中要使用在另一个包下定义的类的时候 通过import语句来显式说明可以在一个类中使用在另一个包中的类 利用import语句导入其他包中的类的语法格式如下 importpkg1 类名 表示引入包中的所有类 为了使用用户自定义的包中的类 用户必须配置ClassPath路径 类和对象 包的应用举例 packagecn edu zjut circle publicclassCircle privatedoubleradius publicdoublegetRadius returnradius publicvoidsetRadius doubleradius this radius radius publicCircle doubleradius this radius radius publicdoublegetArea returnMath PI radius radius 类和对象 包应用举例 packagecn edu zjut main importcn edu zjut circle publicclassTestPackage publicstaticvoidmain String args Circlec1 newCircle 4 0 Circlec2 newCircle 2 5 CompareArea c1 c2 publicvoidCompareArea Circelc1 Circlec2 doublearea1 c1 getArea doublearea2 c2 getArea if area1 area2 System out println Thebiggeroneisc1 c1 getRadius elseSystem out println Thebiggeroneisc2 c2 getRadius 重构java程序的基本单元 packagepgk1 声明一个包 以将该类包含在这个包中importpgk1 className 导入一个包 以使用包中的类class类名 数据域 方法 继承和多态 继承的概念 什么是继承 在面向对象程序设计中 可以从已有类中派生出新类 这就是继承 例如 如果已经存在了一个人的类Person 我们就可根据这个Person类派生出一个新类 一个公司的职员类 为什么要继承 如果我们希望一个类拥有已有类的属性和行为 同时还需要具有自己独特属性和行为 就可以使用继承 Java中所有类都来自于一个已存在的类 或者显示声明的 或是隐式的 java lang object 继承和多态 父类和子类 在java中 从另一个类C2中派生出的类C1称为子类或者次类 扩展类 派生类 类C2称为父类或基类 超类 Java中对类的继承是单向的 也就是说一个类有且只能有一个父类 继承完成以后 子类可以从它的父类中继承可访问的数据域和方法 同时也可以添加新的数据域和方法 那么如何创建一个子类或者派生类呢 继承和多态 子类的语法格式 Java中定义一个子类的语法格式如下 class子类名extends父类 数据域 方法 继承和多态 继承应用举例 例如 我们考虑几何对象 假设要设计模拟几何对象的类 如圆和矩形 几何对象有很多共有的属性和行为 可以用什么颜色画出来 填充或不填充 这样的话 我们需要编写一个通用的GeometricObject的类可以用来模拟所有几何对象 这个类包括属性color和filled 以及相应的get和set方法 假设该类中还包括dateCreated属性以及getDateCreated 和toString 方法 toString 返回代表该对象的字符串 圆是一种通用的几何对象 他和其他几何对象共享通用的属性和方法 因此 通过GeometricObject类来定义Circle就很具有意义 当然矩形类Rectangle也可以 继承和多态 几何对象的UML图 继承和多态 继承的实现 父类GeometricObject的代码如下 子类Circle的代码如下 子类Rectangle的代码如下 测试程序TestCircleRectangle 从上述实例我们可以知道 子类不仅继承了父类 中可访问的数据和方法 还具有自己独特的数据和方法 子类访问继承于父类的的数据和方法的语法格式遵行对象访问数据和方法的规则 继承和多态 super关键字 子类从父类中继承了可访问的数据和方法 那么它能够继承父类的构造方法吗 我们能从子类中调用父类的构造方法吗 super关键字this关键字指向对象本身 关键字super指向使用它的类的父类 super可以用于一下两种途径 1 调用父类的构造函数 2 调用父类的方法调用父类的构造方法的语法格式如下 super 或super super 调用父类的无参构造函数 super 调用与参数匹配的父类构造方法 继承和多态 调用父类的构造方法 publicclassPerson privateStringname privateStringsex publicPerson publicPerson Stringname this name name publicPerson Stringname Stringsex this name name this sex sex 继承和多态 调用父类的构造方法 publicclassemployeeextendsPerson publicemployee super publicemployee Stringname super name publicemployee Stringname Stringsex super name sex 注 语句super 或super 必须出现在子类构造方法的第一行 而且这是调用父类构造方法的唯一方法 当子类的构造方法没有显式的调用父类的构造方法时 编译器会将super 当做构造方法的第一条语句 publicemployee 等价于 publicemployee super 继承和多态 利用super调用父类的方法 super调用父类的方法的语法格式如下 super 方法名 例如 在子类Circle中可以通过下述语句调用父类GeometricObject中的getDateCreated 方法super getDateCreated 当然 我们明白其实在Circle中 我若想调用getDateCreated 方法可以直接通过getDateCreated 语句即可调用没有必要使用super关键字 但是有些情况下 若想调用父类的方法必须使用super关键字 继承和多态 方法的覆盖与super 子类从父类中继承方法 有时 子类必须修改父类中定义的方法 这叫做方法的覆盖 例如上例 GeometricObject类返回表示几何对象的字符串 这个方法就可以覆盖 返回表示圆的字符串 publicclassCircleextendsGeometricObject 原有属性和方法 重载父类GeometricObject中定义的toString 方法 publicvoidtoString System out println super toString nradiusis radius 继承和多态 重载和super 因此 当父类中的方法在子类中被重载之后 若在子类中还想调用父类中的原方法 只有通过super关键字才能进行 子类并不能重载父类的任意方法 下述两个方法在子类是不能重载的 1 父类中的私有方法 2 父类中的静态方法 继承和多态 重载和覆盖的区别 方法的重载就是提供多个方法 这些方法具有相同的名字而不同的签名而已 方法的覆盖就是在子类中定义一个方法 该方法与父类中的方法不仅同名而且连方法的签名都相同 返回类型都相同 继承和多态 重载和覆盖举例 publicclassTest publicstaticmain String args Aa newA a p 10 publicclassB publicvoidprint inti publicclassAextendsB publicvoidprint inti System out println i publicclassTest publicstaticvoidmain String args Aa newA a print 10 publicclassB publicvoidprint inti publicclassAextendsB publicvoidprint doublei System out println i 方法的覆盖 方法的重载 继承和多态 关键字protected protected修饰的数据和方法只能被该类的子类以及同一中的任何一个类使用 即使该子类不在同一个包中也可以 publicclassC3 voidaMethod C1o newC1 能访问o x 不能访问o y 不能访问o z 不能访问o s 能调用o m1 不能调用o m2 不能调用o m3 继承和多态 关键字protected publicclassB protectedintx protectedvoidm publicclassAextendsB 能够访问x 能调用m publicclassCextendsB 能访问x 能调用m 继承和多态 访问控制符总结 继承和多态 final关键字 final关键字除了能够用于修饰变量 同样它也可以用于修饰类和方法 用final关键字修饰的类 说明该类是一个最终类 不能被其他的类继承 用final关键字修饰的方法 说明该方法是一个最终的方法 不能被它的子类覆盖 最终类的语法格式如下 finalclass类名 类体 继承和多态 对象的转换 对象和基本数据类型一样 也存在转换的问题 面向对象程序设计中的转换是可以把一个类的对象转换成继承层中的另一个对象 对象的转换存在一下两种情况 1 向上转换 隐式转换 将一个类的实例转换为一个父类的变量 因为子类的实例永远是父类的实例 这种转换总是可行的 是自动的 2 向下转换 显式转换 将父类的实例转换成子类的变量 这时必须进行显式转换 显式转换的语法格式如下 子类名 父类的对象名studentb student o 抽象类和接口 abstract关键字和抽象类 从一个父类中可以派生出多种子类 因此父类必须能够模拟子类所具有的共同特征 有的时候 我们为了能够将一个父类设计的能够尽可能模拟的子类的共同特征 因此会将父类设计非常的抽象 以至于它没有具体的实例 这个类叫做抽象类面向对象程序设计中 定义一个抽象类的语法格式如下 abstractclass类名 类体 抽象类和接口 抽象方法 abstract不仅能够修饰类而且能够修饰方法 被abstract关键字修饰的方法称为抽象方法抽象方法的一个重要特征是 只有方法的声明而没有方法的实现过程 例如 publicabstractdoublegetArea 抽象类和接口 抽象类的定义举例 由前面可知Circle和Rectangle类都从GeometricObject中派生 而且这两个类都有getArea 和getPerimeter 方法 这两个方法只是在不同类中有不同的实现过程 因此 我们何不将这两个方法定义为父类GeometricObject的抽象方法 其具体的实现过程在其子类实现 publicabstractclassGeometricObject 原有的方法publicabstractdoublegetArea 抽象方法 求面积publicabstractdoublegetPerimeter 抽象方法 求周长 抽象类和接口 抽象类的特征 抽象类和常规类一样 具有数据和方法 但是不能用new操作符创建它的实例 抽象类中的抽象方法只有方法的生命而