Java类与对象基本概念课件.ppt
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1、第二章类与对象的基本概念,1,第二章类与对象的基本概念1,2,本章内容面向对象程序设计的基本概念和思想Java 类与对象的基本概念和语法,包括类的声明、类成员的访问,以及对象的构造、初始化和回收本章要求理解类和对象的概念熟练使用类及其成员的访问控制方法熟练掌握各种构造方法了解java的垃圾回收机制,2本章内容,2.1 面向对象的程序设计方法概述,面向对象的程序设计(Object Oriented Programming,简称OOP)与结构化程序设计方法相比,更符合人类认识现实世界的思维方式 已成为程序设计的主流方向涉及的主要概念抽象(abstraction)封装(encapsulation)继
2、承(inheritance)多态(polymorphism),3,2.1 面向对象的程序设计方法概述面向对象的程序设计3,2.1 面向对象的程序设计方法概述(续),对象现实世界中万物皆对象都具有各自的属性,对外界都呈现各自的行为 程序中一切都是对象都具有标识 (identity), 属性和行为(方法)通过一个或多个变量来保存其状态通过方法(method) 实现他的行为,4,2.1 面向对象的程序设计方法概述(续)对象4,2.1 面向对象的程序设计方法概述(续),类将属性及行为相同或相似的对象归为一类类可以看成是对象的抽象,代表了此类对象所具有的共有属性和行为在面向对象的程序设计中,每一个对象都
3、属于某个特定的类,5,2.1 面向对象的程序设计方法概述(续)类5,2.1 面向对象的程序设计方法概述(续),结构化程序设计通常由若干个程序模块组成,每个程序模块都可以是子程序或函数数据和功能分离,代码难于维护和复用面向对象程序设计基本组成单位是类程序在运行时由类生成对象,对象是面向对象程序的核心对象之间通过发送消息进行通信,互相协作完成相应功能,6,2.1 面向对象的程序设计方法概述(续)结构化程序设计6,2.1.1 抽象,计算机软件开发中所使用的抽象有过程抽象数据抽象,7,2.1.1 抽象计算机软件开发中所使用的抽象有7,2.1.1 抽象(续),数据抽象将需要处理的数据和这些数据上的操作结
4、合在一起,抽象成不同的抽象数据类型每个抽象数据类型既包含了数据,也包含了针对这些数据的操作相对于过程抽象,数据抽象是更为合理的抽象方法,8,2.1.1 抽象(续)数据抽象8,2.1.1 抽象(续),例:钟表数据(属性)int Hour; int Minute; int Second;方法(行为)SetTime(); ShowTime();,9,2.1.1 抽象(续)例:9,2.1.1 抽象(续),例:人数据(属性)Char name; char gender; int age; int id;方法(行为)生物行为Eat(), Sleep(),社会行为Work(), Study(),10,2.1
5、.1 抽象(续)例:10,2.1.2 封装,封装是一种信息隐蔽技术利用抽象数据类型将数据和基于数据的操作封装在一起用户只能看到对象的封装界面信息,对象的内部细节对用户是隐蔽的封装的目的在于将对象的使用者和设计者分开,使用者不必知道行为实现的细节,只需使用设计者提供的消息来访问对象,11,2.1.2 封装封装11,2.1.2 封装(续),封装的定义清楚的边界所有对象的内部信息被限定在这个边界内接口对象向外界提供的方法,外界可以通过这些方法与对象进行交互受保护的内部实现功能的实现细节,不能从类外访问。,12,2.1.2 封装(续)封装的定义12,2.1.2 封装(续),封装的意义在面向对象的程序设
6、计中,类封装了数据及对数据的操作,是程序中的最小模块禁止了外界直接操作类中的数据,模块与模块之间只能通过严格控制的接口进行交互,这使得模块之间的偶合度大大降低保证了模块具有较好的独立性,程序维护和修改较为容易,13,2.1.2 封装(续)封装的意义13,2.1.3 继承,继承是指新的类可以获得已有类(称为超类、基类或父类)的属性和行为,称新类为已有类的派生类(也称为子类)在继承过程中派生类继承了基类的特性,包括方法和实例变量派生类也可修改继承的方法或增加新的方法,使之更适合特殊的需要有助于解决软件的可重用性问题,使程序结构清晰,降低了编码和维护的工作量,14,2.1.3 继承继承14,2.1.
7、3 继承(续),单继承任何一个派生类都只有单一的直接父类类层次结构为树状结构多继承一个类可以有一个以上的直接父类类层次结构为网状结构,设计及实现比较复杂Java语言仅支持单继承,15,2.1.3 继承(续)单继承15,2.1.4 多态,多态一个程序中同名的不同方法共存主要通过子类对父类方法的覆盖来实现不同类的对象可以响应同名的消息(方法) ,具体的实现方法却不同使语言具有灵活、抽象、行为共享、代码共享的优势,很好地解决了应用程序方法同名问题,16,2.1.4 多态多态16,2.2 类与对象,类与对象在程序中,对象是通过一种抽象数据类型来描述的,这种抽象数据类型称为类(Class)一个类是对一类
8、对象的描述。类是构造对象的模板对象是类的具体实例,17,2.2 类与对象类与对象17,2.2.1 类的声明,声明形式public abstract | final class 类名称 extends 父类名称 implements 接口名称列表 变量成员声明及初始化; 方法声明及方法体;,18,2.2.1 类的声明声明形式18,2.2.1 类的声明(续),关键字class表明其后声明的是一个类。extends如果所声明的类是从某一父类派生而来,那么,父类的名字应写在extends之后implements如果所声明的类要实现某些接口,那么,接口的名字应写在implements之后,19,ubli
9、c abstract | final class 类名称 extends 父类名称 implements 接口名称列表 ,2.2.1 类的声明(续)关键字19public ab,2.2.1 类的声明(续),修饰符可以有多个,用来限定类的使用方式public 表明此类为公有类abstract 指明此类为抽象类final 指明此类为终结类 类声明体变量成员声明及初始化:可以有多个方法声明及方法体: 可以有多个,20,ublic abstract | final class 类名称 extends 父类名称 implements 接口名称列表 变量成员声明及初始化; 方法声明及方法体;,2.2.1
10、类的声明(续)修饰符20public ab,2.2.1 类的声明(续),例2_1:钟表类public class Clock / 成员变量 int hour ; int minute ; int second ; / 成员方法 public void setTime(int newH, int newM, int newS) hour=newH ; minute=newM ; second=newS ; public void showTime() System.out.println(hour+:+minute+:+second); ,21,2.2.1 类的声明(续)例2_1:钟表类21,2
11、.2.2 对象的声明与引用,变量和对象变量除了存储基本数据类型的数据,还能存储对象的引用,用来存储对象引用的变量称为引用变量类的对象也称为类的实例,22,2.2.2 对象的声明与引用变量和对象22,2.2.2 对象的声明与引用(续),对象的声明格式类名 变量名 例如Clock是已经声明的类名,则下面语句声明的变量aclock将用于存储该类对象的引用: Clock aclock; 声明一个引用变量时并没有对象生成,23,2.2.2 对象的声明与引用(续)对象的声明23,2.2.2 对象的声明与引用(续),对象的创建生成实例的格式:new () 例如: aclock=new Clock();其作用
12、是:在内存中为此对象分配内存空间返回对象的引用(reference ,相当于对象的存储地址)引用变量可以被赋以空值例如:aclock=null;,24,2.2.2 对象的声明与引用(续)对象的创建24,2.2.3 数据成员,数据成员表示Java类的状态声明数据成员必须给出变量名及其所属的类型,同时还可以指定其他特性在一个类中成员变量名是唯一的数据成员的类型可以是Java中任意的数据类型(简单类型,类,接口,数组)分为实例变量和类变量,25,2.2.3 数据成员数据成员25,2.2.3 数据成员(续),声明格式public | protected | private staticfinaltra
13、nsient volatile变量数据类型 变量名1=变量初值, 变量名2=变量初值, ;格式说明public、protected、private 为访问控制符static指明这是一个静态成员变量final指明变量的值不能被修改transient指明变量是临时状态volatile指明变量是一个共享变量,26,2.2.3 数据成员(续)声明格式26,2.2.3 数据成员(续),实例变量没有static修饰的变量称为实例变量(Instance Variables)用来存储所有实例都需要的属性信息,不同实例的属性值可能会不同可通过下面的表达式访问实例属性的值.,27,2.2.3 数据成员(续)实例变
14、量27,2.2.3 数据成员(续),class Circle int radius; public class ShapeTester public static void main(String args) Circle x; x = new Circle(); System.out.println(x); System.out.println(radius = + x.radius); ,28,例2_2:,声明一个表示圆的类,保存在文件Circle.java 中。然后编写测试类,保存在文件ShapeTester.java中,并与Circle.java放在相同的目录下。,2.2.3 数据成员
15、(续)class Circle 28,2.2.3 数据成员(续),编译后运行结果如下:Circle26b249radius =0解释之后的数值为x所指的对象的存储地址x的值及对象的状态如图,29,例2_2运行结果,2.2.3 数据成员(续)编译后运行结果如下:29例2_,2.2.3 数据成员(续),public class Rectangle double width = 10.128; double height = 5.734; public class ShapeTester public static void main(String args) Circle x; Rectangle
16、 y; x = new Circle(); y = new Rectangle(); System.out.println(x+ +y); ,30,例2_3:,声明一个表示矩形的类,保存在Rectangle.java中;编写测试类,保存在ShapeTester.java中,文件保存在相同的目录下,2.2.3 数据成员(续)public class Rect,2.2.3 数据成员(续),编译后运行结果如下:Circle82f0db Rectangle92d342解释Circle及Rectangle类对象的状态如图,31,例2_3运行结果,2.2.3 数据成员(续)编译后运行结果如下:31例2_3
17、运,2.2.3 数据成员(续),对ShapeTester类进行修改,使两个实例具有不同的实例变量值public class ShapeTester public static void main(String args) Circle x; Rectangle y, z; x = new Circle(); y = new Rectangle(); z = new Rectangle(); x.radius = 50; z.width = 68.94; z.height = 47.54; System.out.println(x.radius + “, + y.width + “, + z.w
18、idth); ,32,例2_3修改,2.2.3 数据成员(续)对ShapeTester类进行修改,2.2.3 数据成员(续),编译后运行结果如下:50, 10.128, 68.94解释Circle及Rectangle类对象的状态如图,33,修改后运行结果,2.2.3 数据成员(续)编译后运行结果如下:33修改后,2.2.3 数据成员(续),地址簿程序一个人的地址通常包括以下信息:姓名,省份,城市,街道,门牌号,邮政编码,34,例2_4,2.2.3 数据成员(续)地址簿程序34例2_4,2.2.3 数据成员(续),public static void main(String args) Stri
19、ng name1,name2; int gateNumber1, gateNumber2; String streetName1,streetName2; String city1,city2; String province1,province2; String postalCode1,postalCode2; name1 = Zhang Li; gateNumber1 = 15; streetName1 = Tsinghua East Road; city1 = Beijing; province1 = “Beijing; postalCode1 = 100084; name2 = Li
20、Hong; gateNumber2 = 2; streetName2 = BeiNong; city2 = Beijing; province2 = Beijing; postalCode2 = 102206; /.do something interesting ,35,采用过程化的程序设计方法,使用简单变量存储,则存储两个人地址的代码如下:,2.2.3 数据成员(续)public static vo,2.2.3 数据成员(续),采用面向对象的程序设计方法,则需要首先声明Address类如下public class Address String name; int gateNumber; S
21、tring streetName; String city; String province; String postalCode; /方法成员略 ,36,2.2.3 数据成员(续)采用面向对象的程序设计方法,则需要,2.2.3 数据成员(续),主方法改写如下public static void main(String args) Address address1 = new Address(), address2 = new Address(); address1.name = “Zhang Li; address1.streetNumber = 15; address1.streetNam
22、e = “Tsinghua East Road; address1.city = “Beijing; address1.province = “Beijing; address1.postalCode = “100084; address2.name = “Li Hong; address2.streetNumber = 2; address2.streetName = “BeiNong; address2.city = “Beijing; address2.province = “Beijing; address2.postalCode = “102206; /.do something i
23、nteresting ,37,2.2.3 数据成员(续)主方法改写如下37,2.2.3 数据成员(续),类变量也称为静态变量,声明时需加static修饰符不管类的对象有多少,类变量只存在一份,在整个类中只有一个值类初始化的同时就被赋值适用情况类中所有对象都相同的属性经常需要共享的数据系统中用到的一些常量值引用格式.,38,2.2.3 数据成员(续)类变量38,2.2.3 数据成员(续),对于一个圆类的所有对象,计算圆的面积时,都需用到的值,可在Circle类的声明中增加一个类属性PI。public class Circle static double PI = 3.14159265; int
24、radius; 当我们生成Circle类的实例时,在每一个实例中并没有存储PI的值,PI的值存储在类中。,39,例2_5:,2.2.3 数据成员(续)对于一个圆类的所有对象,计算圆的面,2.2.3 数据成员(续),对类变量进行测试public class ClassVariableTester public static void main(String args) Circle x = new Circle(); System.out.println(x.PI); System.out.println(Circle.PI); Circle.PI = 3.14; System.out.prin
25、tln(x.PI); System.out.println(Circle.PI); 测试结果3.141592653.141592653.143.14,40,例2_5:,2.2.3 数据成员(续)对类变量进行测试40例2_5:,2.2.3 数据成员(续),声明一个Point类,有两个私有变量保存点坐标,一个类变量保存已有点的个数public class Point private int x; private int y; public static int pointCount=0; public Point(int x, int y) this.x = x; this.y = y; poin
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