Java面向对象程序设计(一)解析课件.ppt
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1、第4章 Java面向对象程序设计(一),学习导读,本章着重介绍Java编程中类和对象等非常重要的概念。Java程序是由一个个类定义组成的,编写Java程序的过程就是从现实世界中抽象出Java可实现的类并用合适的语句定义它们的过程,这个定义过程包括对类内各种属性和方法的定义,创建类的对象,也包括类间的各种关系和接口的定义。方法是类的主要组成部分。在一个类中,程序的作用体现在方法中。方法是Java语言的基本构件。利用方法可以组成结构良好的程序。本章介绍方法的构成规则和设计、使用方法的基本要点。,课程结构,4.1.面向对象的基本概念4.2 类4.3 方法4.4 访问控制符4.5 静态修饰符、静态字段
2、和方法4.6 抽象类与抽象方法4.7 最终类、最终属性、最终方法与终结器,4.1 面对对象的基本概念,1 抽象1什么是抽象 抽象就是抽出事物的本质特性而暂时不考虑它们的细节。过程抽象和数据抽象是常用的两种主要抽象手段。,4.1 面对对象的基本概念,2如何用面向对象的方法实现抽象一个抽象数据类型(Abstract Data Type,ADT)可以分解成4个部分,如图4-2所示。语法和语义构成抽象数据类型ADT的说明,让使用者了解这个抽象数据类型的特征。属性和方法构成ADT的实现,展示这个ADT是怎样做成的,图4-2 抽象数据类型,4.1 面对对象的基本概念,2 封装将信息隐蔽的过程称为封装。有两
3、方面的原因促使我们控制对成员的访问。第一个原因是防止程序员接触他们不该接触的东西通常是内部数据类型的设计思想。若只是为了解决特定的问题,用户只需操作接口即可,毋需明白这些信息。第二个原因是允许库设计人员修改内部结构,不用担心它会对客户程序员造成什么影响,4.1 面对对象的基本概念,3 对象可将对象想象对象(object)应是实际问题域中有意义的个体或概念实体。此外,对象应该具有记忆自身状态的能力。同时对象应该以某种方式与系统发生关联,既对象应该与系统中其他有意义的对象进行消息传递,并提供外部服务。,4.1 面对对象的基本概念,3 对象(1)所有东西都是对象。可将对象想象成一种新型变量;它保存着
4、数据,但可要求它对自身进行操作。(2)程序是一大堆对象的组合;通过消息传递,各对象知道自己该做些什么。(3)每个对象都有自己的存储空间,可容纳其他对象。(4)每个对象都有一种类型。根据语法,每个对象都是某个“类”的一个“实例”。其中,“类”(Class)是“类型”(Type)的同义词。(5)同一类所有对象都能接收相同的消息,4.2 类,类是现实世界某些对象的共同特征(属性和操作)的表示,对象是类的实例。类的属性:就是类的静态属性的简称,指类内包含的各项数据,如变量或其他类的对象;类的服务:则被称为成员函数或方法。,4.2 类,类的基本定义方法如下:修饰符 class 类名 extends 父类
5、 implements 接口名 类成员变量声明 类方法声明,类的修饰符用来说明类的特殊性质。分为三种:访问控制符:public 公共类,抽象类说明符:abstract最终类说明符:f inal,接口名跟在implements关键字后面,用来说明当前类中实现了哪个接口定义的功能和方法。接口是Java语言用来实现多重继承的一种特殊机制,我们将在后面详细介绍它的使用方法。,4.2 类,class关键字,在它的后面,应跟随新数据类型的名称。(注意不要把class写成Class)。父类名跟在extends 关键字后面,用来说明当前类是哪个已经存在类的子类,存在继承关系。继承是类与类之间的一种非常重要的关
6、系。,4.2 类,“public”(公共)一个类定义为公共类,表示它能被其他所有的类访问和引用,类作为整体被其他类看到,并可以在其他任意对象中将它实例化。“缺省”一个类被定义为友好的,表示只能被同一包中的类访问和引用,而不可以被其他包中的类访问或引用,即使用import引入也不行。,4.2 类,接口名跟在implements关键字后面,用来说明当前类中实现了哪个接口定义的功能和方法。接口是Java语言用来实现多重继承的一种特殊机制,我们将在后面详细介绍它的使用方法。,4.2 类,关于类体类体的定义要包括类的具体内容,包括类的属性与方法。class,4.2 类,类的属性,Java中声明类属性为简
7、单变量的语法如下:修饰符 变量类型 变量名=变量初值;,变量类型和变量名是声明一个变量必不可少的部分;变量的类型是简单数据类型,如int、double等。,4.2 类,类的属性,Java中声明类属性为对象或复杂变量的语法如下:修饰符 类名 对象名new 类名(参数列表);,在声明对象和复杂变量是可以不在声明是用new创建,可以在以后的构造函数中创建。,4.2 类,类的方法类中定义的方法通常起到两种作用:一是围绕着类的属性进行各种操作;二是与其他的类或对象进行数据交流、消息传递等操作。,Java中声明方法的语法如下:修饰符 返回值类型 方法名(参数列表)throws 例外名1,例外名2,方法体:
8、局部变量声明;语句序列;,类的方法,又称为成员函数,用来规定类属性上的操作,实现类的内部功能的机制,同时也是类与外界进行交互的重要窗口。,4.2 类,Java语言中定义的方法有两类:一类是需要程序书写专门的调用命令来调用的方法,称为程序调用方法,例如isPfime();另一类是运行过程中系统自动调用的方法,称为系统方法,例如我们前面程序中的action()、paint()、init()等。这两类方法的定义和使用原则有很大差异。,注意:系统调用方法的最大特点:不需要在程序里书写专门的调用方法的命令,4.2 类,2 用户程序自定义类Java程序员把注意力放在创建称为类的用户自定义类型(user-d
9、efined type)上,类也称为程序员定义的类型(programmer-defined type),每个类都含有数据和一组操作数据的方法,类中的数据部分称为实例变量。用户定义类型(即类)的实例称为对象。下面是一个简单化的Employee类,在编写今后的职工工资系统时,会用到它。,4.2 类,class Employee/构造函数public Employee(String n,double s,int year,int month,int day)name=n;/职工姓名 salary=s;/职工工资 hireDay=new Date(year,month-1,day);/出勤数/方法1p
10、ublic String getName()return name;/更多的方法/属性的实例String name;double salary;Date hireDay;,4.2 类,3 创建类及类的实例对象对象是类的一个实例,类是同种对象的抽象,是创建对象的模板。在程序中创建个对象将在内存中开辟一块空间,其中包括该对象的属性和方法。我们将分步讲述这个类的实现细节。创建对象使用关键字运算符new,例如下面的语句将创建Employee的对象Employee emp=new Employee;Employee emp=new Employee(“张三”,75000,1987,12,15);,4.2
11、 类,在程序中我们构造了三个Employee对象,并将它们初始化。staff0=new Employee(张三,75000,1987,12,15);staff1=new Employee(李四,50000,1989,10,1);staff2=new Employee(王五,40000,1990,3,15);,创建对象以某个类为模板,这个类里定义了哪些属性和方法,新建的对象就必然在内存里拥有相应的属性和方法。可见,相对于简单数据类型,类就是用户自己定义的复杂的抽象数据类型:而相对于简单变量,对象就是复杂的既包括数据又包括方法代码的复杂数据单位。,4.2 类,4 构造函数1)构造函数的一般概念要使
12、用对象,首先必须构造它们,并指定它们的初始状态,然后将方法应用于对象。在Java程序设计语言中,使用构造函数(constructor)来构造新的实例。一个构造函数是一个新的方法,它的作用是构造并初始化对象。构造函数是类的一种特殊方法,它的特殊性主要体现在如下的几个方面:(1)构造函数的方法名与类名相同。(2)构造函数没有返回类型。(3)构造函数的主要作用是完成对类对象的初始化工作。(4)构造函数不能由编程人员显式地直接调用。(5)在创建一个类的新对象的同时,系统会自动调用该类的构造函数为新对象初始化。,4.2 类,2)创建自己的构造函数构造函数的名字和类的名字是相同的。当构造Employee类
13、的对象时,此构造函数被启动,实例字段赋初值,在Java中,定义和初始化是统一的两者缺一不可。例如,用下面的代码创建Employee类的一个实例时,new Employee(“James Bond”,100000,1950,1,1);构造函数的特点有:(1)构造函数和类具有相同的名字。(2)一个类可以有多个构造函数。(3)构造函数可以有0个、1个或多个参数。(4)构造函数没有返回值。(5)构造函数总是和new运算符一起被调用。,4.2 类,3)构造函数的作用(1)对象初始化(2)引入更多的灵活度(变量赋值或更复杂的操作)(3)Java中可以不定义构造函数 Java中可以不定义构造函数,此时系统会
14、自动为该系统生成一个默认的构造函数。这个构造函数的名字与类名相同,它没有任何形式参数,也不完成任何操作。例见书p61,4.3 方法,1 方法概述Java程序是由一个个类定义组成的,类有两个部分:属性和方法。属性描述类是什么,方法描述类做什么。任何对象都有独立的内存存储它的属性。类的所有的对象共享存贮在内存的方法。换言之:方法是类的主要组成部分。在一个类中,程序的作用体现在方法中。方法即是JAVA创建一个有名字的子程序。一个主方法和若干个子方法构成。主方法调用其他方法,其他方法间也可互相调用,同一个方法可被一个或多个方法调用任意次。,4.3 方法,Java程序的基本结构如下:引入Java类库;定
15、义用户类1 定义类1的若干变量或对象:定义类1的方法1;定义类1的方法2;定义类1的方法M1;定义用户类2 定义类2的若干变量或对象:定义类2的方法1;定义类2的方法2;定义类2的方法M2,4.3 方法,Java语言的方法实现子任务处理时,有下面几个原则与规律:(1)算法中需要细化的步骤、程序中重复的代码以及重载父类方法都可以定义成类的方法。(2)界面清晰。(3)大小适中。(4)方法有两种:一种是标准方法,Java API提供了丰富的类和方法,这些方法提供了程序员所需的许多功能。另一种是用户自定义的方法,以解决用户专门需要。(5)Java应用程序中,程序的执行从main类开始,调用其他方法后又
16、回到main类,在main类中结束整个程序的运行。,4.3 方法,2 定义方法1)声明方法头2)声明方法体,Java中声明方法的语法如下:修饰符 返回值类型 方法名(参数列表)throws 例外名1,例外名2,方法体:局部变量声明;语句序列;,类的方法,又称为成员函数,用来规定类属性上的操作,实现类的内部功能的机制,同时也是类与外界进行交互的重要窗口。,4.3 方法,1声明方法头 方法头一般由方法名、参数列表、返回类型、方法修饰符和方法抛出的例外五部分组成(1)方法名可以是任何有效的标识符,命名规则与标识符命名规则相同。(2)类型说明符用来指定方法返回值的类型,方法最多只能返回一个值。(3)参
17、数列表是方法的输入接口,它列出了一系列形式参数的类型和名称,在方法参数表的右括号后加一个分号是语法错误。参数表以逗号为分隔符,其中包含了方法被调用时传递给方法的参数说明。对于方法定义中的每一个参数,方法调用时必须有一个参量与之对应,而且该参量的类型必须与对应参数类型相一致。,4.3 方法,方法头定义了方法的性质,方法体则定义了方法的具体内容。方法体通常起到两种作用,一是围绕类的属性进行各种操作;二是与其他的类与对象进行数据交流、消息传递等操作。在一个方法中定义另一个方法将产生语法错误。(1)最好避免局部变量“屏蔽”实例变量,在一个类中不使用同名标识符就可以做到这一点;方法调用中参数用来传递数值
18、、传递引用,同时方法还可以嵌套、递归调用。(2)方法体中如果指定了非void的返回值类型,方法中就必须包含一条return语句保证任何情况下都有返回数值,return语句后面不能跟任何表达式;,4.3 方法,例如下面的语句为部门类Department定义了若干方法:Class Department int m_ DeptNo;部门编号 String m_DeptName;部门名称 int m_DeptTotalEmp;部门雇员数 ManagerEmployee m_DeptMgr;部门主管 int getDeptNo()获取当前对象的部门号 return _DeptNo;返回这个对象的部门号,
19、4.3 方法,3 方法的调用1)系统调用方法2)程序调用方法Java语言中调用方法有两类:一类是需要程序书写专门的调用命令来调用的方法,称为程序调用方法,例如isPfime();另一类是运行过程中系统自动调用的方法,称为系统方法,例如我们前面程序中的action()、paint()、init()等。这两类方法的定义和使用原则有很大差异。,注意:系统调用方法的最大特点:不需要在程序里书写专门的调用方法的命令,4.3 方法,在类中调用类自身的方法,可以直接使用这个方法的名称;调用其他对象或类的方法,则需要使用该对象或类为前缀。例如在isSameDept()方法中,语句 if(getDeptNo()
20、=dgetDeptNo()中通过getDeptNo()调用当前对象自身的方法并获得当前对象的部门号,通过dgetDeptNo()调用形式参数d的方法获得d的部门编号。这里的形式参数d也是一个Depamnent类的对象。,4.3 方法,实例boolean setDeptNo(int NewNo)/把当前部门号重新设置称参数值 if(NewNo 0)/若给出的新部门号合法 m_DeptNo=NewNo;/修改类属性m_DeptNo return true;/返回true,声明部门编号修改成功 else return false;/若形式参数给出新部门号非法,返回false,4.4 访问控制符,Ja
21、va推出了“访问控制修饰符”的概念,允许库创建者声明哪些东西是客户程序员可以使用的,哪些是不可使用的。这种访问控制的级别在“最大访问”和“最小访问”的范围之间,分别包括:public,“默认”(无关键字),protected以及private。下面的列表说明访问控制修饰符含义:,4.4 访问控制符,1 公共访问控制符public用于类:Java中类的访问控制符只有一个:public,即公共的。一个类被声明为公共类,表明它可以被所有的其他类所访问和引用,这里的访问和引用是指这个类作为整体是可见和可使用的,程序的其他部分可以创建这个类的对象、访问这个类内部可见的成员变量和调用它的可见的方法。,一个
22、类作为整体对程序的其他部分可见,并不能代表类内的所有属性和方法也同时对程序的其他部分可见,前者只是后者的必要条件,类的属性和方法能否为所有其他类所访问,还要看这些属性和方法自己的访问控制符。,4.4 访问控制符,用于类内属性:用public修饰的类内属性称为公共属性,若这个类是公共类则它可以被所有的其他类访问,4.4 访问控制符,2 缺省访问控制符用于类 假如一个类没有访问控制符,说明它具有缺省的访问控制特性。这种缺省的访问控制权规定该类只能被同一个包中的类访问和引用,而不可以被其他包中的类使用,这种访问特性称为包访问性。通过声明类的访问控制符可以使整个程序结构清晰、严谨,减少可能产生类间干扰
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