1、JAVA 教程 第三讲 Java 语言中的面向对象特性31 面向对象技术基础311 面向对象的基本概念-面向对象的基本思想面向对象是一种新兴的程序设计方法,或者是一种新的程序设计规范(paradigm),其基本思想是使用对象、类、继承、封装、消息等基本概念来进行程序设计。从现实世界中客观存在的事物（即对象）出发来构造软件系统，并且在系统构造中尽可能运用人类的自然思维方式。开发一个软件是为了解决某些问题，这些问题所涉及的业务范围称作该软件的问题域。其应用领域不仅仅是软件，还有计算机体系结构和人工智能等。1 对象的基本概念对象是系统中用来描述客观事物的一个实体，它是构成系统的一个基本单位。一个对象
2、由一组属性和对这组属性进行操作的一组服务组成。从更抽象的角度来说，对象是问题域或实现域中某些事物的一个抽象，它反映该事物在系统中需要保存的信息和发挥的作用；它是一组属性和有权对这些属性进行操作的一组服务的封装体。客观世界是由对象和对象之间的联系组成的。主动对象是一组属性和一组服务的封装体，其中至少有一个服务不需要接收消息就能主动执行（称作主动服务）。2 类的基本概念把众多的事物归纳、划分成一些类是人类在认识客观世界时经常采用的思维方法。分类的原则是抽象。类是具有相同属性和服务的一组对象的集合，它为属于该类的所有对象提供了统一的抽象描述，其内部包括属性和服务两个主要部分。在面向对象的编程语言中，
3、类是一个独立的程序单位，它应该有一个类名并包括属性说明和服务说明两个主要部分。类与对象的关系就如模具和铸件的关系，类的实例化结果就是对象，而对一类对象的抽象就是类。3 消息消息就是向对象发出的服务请求，它应该包含下述信息：提供服务的对象标识、服务标识、输入信息和回答信息。服务通常被称为方法或函数。312 面向对象的基本特征1封装性封装性就是把对象的属性和服务结合成一个独立的相同单位，并尽可能隐蔽对象的内部细节，包含两个含义： 把对象的全部属性和全部服务结合在一起，形成一个不可分割的独立单位（即对象）。 信息隐蔽，即尽可能隐蔽对象的内部细节，对外形成一个边界或者说形成一道屏障，只保留有限的对外接
4、口使之与外部发生联系。封装的原则在软件上的反映是：要求使对象以外的部分不能随意存取对象的内部数据（属性），从而有效的避免了外部错误对它的“交叉感染“，使软件错误能够局部化，大大减少查错和排错的难度。2继承性特殊类的对象拥有其一般类的全部属性与服务，称作特殊类对一般类的继承。例如，轮船、客轮；人、大人。一个类可以是多个一般类的特殊类，它从多个一般类中继承了属性与服务，这称为多继承。例如，客轮是轮船和客运工具的特殊类。在 Java 语言中，通常我们称一般类为父类（superclass,超类），特殊类为子类(subclass) 。3多态性对象的多态性是指在一般类中定义的属性或服务被特殊类继承之后，可
5、以具有不同的数据类型或表现出不同的行为。这使得同一个属性或服务在一般类及其各个特殊类中具有不同的语义。例如：“几何图形“的“ 绘图“方法，“椭圆“和“多边形“ 都是“ 几何图“的子类，其“绘图“方法功能不同。313 面向对象程序设计方法OOAObject Oriented Analysis 面向对象的分析OODObject Oriented Design 面向对象的设计OOIObject Oriented Implementation 面向对象的实现32 Java 语言的面向对象特性321 类类是 java 中的一种重要的复合数据类型，是组成 Java 程序的基本要素。它封装了一类对象的状态和
6、方法，是这一类对象的原形。一个类的实现包括两个部分：类声明和类体。1类声明：publicabstract|final class className extends superclassName implements interfaceNameList其中，修饰符 public,abstract,final 说明了类的属性，className 为类名，superclassName 为类的父类的名字，interfaceNameList 为类所实现的接口列表。2类体类体定义如下：class classNamepublic | protected | private static final tra
7、nsient volatile typevariableName; /成员变量public | protected | private staticfinal | abstract native synchronizedreturnType methodName(paramList)throws exceptionListstatements /成员方法3成员变量成员变量的声明方式如下：public | protected | private static final transient volatile typevariableName; /成员变量其中，static: 静态变量（类变量）；
8、相对于实例变量final: 常量transient: 暂时性变量，用于对象存档volatile: 贡献变量，用于并发线程的共享4成员方法方法的实现包括两部分内容：方法声明和方法体。public | protected | private staticfinal | abstract native synchronizedreturnType methodName(paramList)throws exceptionList /方法声明statements /方法体方法声明中的限定词的含义：static: 类方法，可通过类名直接调用abstract: 抽象方法，没有方法体final: 方法不能被
9、重写native: 集成其它语言的代码synchronized: 控制多个并发线程的访问 方法声明方法声明包括方法名、返回类型和外部参数。其中参数的类型可以是简单数据类型，也可以是复合数据类型（又称引用数据类型）。对于简单数据类型来说，Java 实现的是值传递，方法接收参数的值，但不能改变这些参数的值。如果要改变参数的值，则用引用数据类型，因为引用数据类型传递给方法的是数据在内存中的地址，方法中对数据的操作可以改变数据的值。例 3-1 说明了简单数据类型与引用数据的区别。【例 3-1】import Java.io.*;public class PassTestfloat ptValue;pub
10、lic static void main(String args)int val;PassTest pt=new PassTest();val=11;System.out.println(“Original Int Value is:“+val); pt.changeInt(val); /值参数System.out.println(“Int Value after Change is:“ +val); /*值参数值的修改，没有影响值参数的值*/pt.ptValue=101f;System.out.println(“Original ptValue is:“+pt.ptValue);pt.cha
11、ngeObjValue(pt); /引用类型的参数System.out.println(“ptValue after Change is:“+pt.ptValue);/* 引用参数值的修改，改变了引用参数的值*/ public void changeInt(int value)value=55; /在方法内部对值参数进行了修改public void changeObjValue(PassTest ref)ref.ptValue=99f; /在方法内部对引用参数进行了修改运行结果 c:Java PassTestOriginal Int Value is : 11Int Value after C
12、hange is: 11Original ptValue is: 101.0ptValue after Change is : 99.0 方法体方法体是对方法的实现，它包括局部变量的声明以及所有合法的 Java 指令。方法体中声明的局部变量的作用域在该方法内部。若局部变量与类的成员变量同名，则类的成员变量被隐藏。例 3-2 说明了局部变量 z 和类成员变量 z 的作用域是不同的。【例 3-2】import Java.io.*;class Variableint x=0,y=0,z=0; /类的成员变量void init(int x,int y) this.x=x; this.y=y; int
13、z=5; /局部变量System.out.println(“* in init*“);System.out.println(“x=“+x+“ y=“+y+“ z=“+z); public class VariableTestpublic static void main(String args)Variable v=new Variable();System.out.println(“*before init*“);System.out.println(“x=“+v.x+“ y=“+ v.y+“ z=“+v.z);v.init(20,30);System.out.println(“*after
14、 init*“);System.out.println(“x=“+v.x+ “ y=“+ v.y+“ z=“+v.z);运行结果 c:Java VariableTest*before init*x=0 y=0 z=0* in init *x=20 y=30 z=5*after init*x=20 y=30 z=0上例中我们用到了 this，这是因为 init()方法的参数名与类的成员变量 x,y的名字相同，而参数名会隐藏成员变量，所以在方法中，为了区别参数和类的成员变量，我们必须使用 this。this-用在一个方法中引用当前对象，它的值是调用该方法的对象。返回值须与返回类型一致，或者完全相同
15、，或是其子类。当返回类型是接口时，返回值必须实现该接口。5方法重载方法重载是指多个方法享有相同的名字，但是这些方法的参数必须不同，或者是参数的个数不同，或者是参数类型不同。返回类型不能用来区分重载的方法。参数类型的区分度一定要足够，例如不能是同一简单类型的参数，如 int与 long。【例 3-3】import Java.io.*;class MethodOverloadingvoid receive(int i) System.out.println(“Receive one int data“);System.out.println(“i=“+i);void receive(int x,
16、int y) System.out.println(“Receive two int datas“);System.out.println(“x=“+x+“ y=“+y); public class MethodOverloadingTestpublic static void main(String args)MethodOverloading mo=new MethodOverloading();mo.receive(1);mo.receive(2,3); 运行结果(编译器会根据参数的个数和类型来决定当前所使用的方法) c:Java MethodOverloadingTestReceive
17、 one int datai=1Receive two int datasx=2 y=36 构造方法 构造方法是一个特殊的方法。Java 中的每个类都有构造方法，用来初始化该类的一个对象。 构造方法具有和类名相同的名称，而且不返回任何数据类型。 重载经常用于构造方法。 构造方法只能由 new 运算符调用【例 3-4】class Pointint x,y;Point()x=0; y=0;Point(int x, int y)this.x=x; this.y=y;322 对象类实例化可生成对象，对象通过消息传递来进行交互。消息传递即激活指定的某个对象的方法以改变其状态或让它产生一定的行为。一个对象
18、的生命周期包括三个阶段：生成、使用和消除。1. 对象的生成对象的生成包括声明、实例化和初始化。格式为：type objectName=new type(paramlist); 声明：type objectName 声明并不为对象分配内存空间，而只是分配一个引用空间；对象的引用类似于指针，是 32 位的地址空间，它的值指向一个中间的数据结构，它存储有关数据类型的信息以及当前对象所在的堆的地址，而对于对象所在的实际的内存地址是不可操作的，这就保证了安全性。 实例化：运算符 new 为对象分配内存空间，它调用对象的构造方法，返回引用；一个类的不同对象分别占据不同的内存空间。 生成：执行构造方法，进行
19、初始化；根据参数不同调用相应的构造方法。2. 对象的使用通过运算符“.“可以实现对变量的访问和方法的调用。变量和方法可以通过设定访问权限来限制其它对象对它的访问。调用对象的变量格式：objectReference.variableobjectReference 是一个已生成的对象，也可以是能生成对象的表达式例： p.x= 10;tx=new Point( ).x;调用对象的方法格式：objectReference.methodName(paramlist);例如：p.move(30,20);new Point( ).move(30,20);3. 对象的清除当不存在对一个对象的引用时，该对象成为
20、一个无用对象。Java 的垃圾收集器自动扫描对象的动态内存区，把没有引用的对象作为垃圾收集起来并释放。System.gc( ); 当系统内存用尽或调用 System.gc( )要求垃圾回收时，垃圾回收线程与系统同步运行。323 面向对象特性Java 语言中有三个典型的面向对象的特性：封装性、继承性和多态性，下面将详细阐述。1 封装性Java 语言中，对象就是对一组变量和相关方法的封装，其中变量表明了对象的状态，方法表明了对象具有的行为。通过对象的封装，实现了模块化和信息隐藏。通过对类的成员施以一定的访问权限，实现了类中成员的信息隐藏。 类体定义的一般格式：class className pub
21、lic | protected | private static final transient volatile typevariableName; /成员变量public | protected | private staticfinal | abstract native synchronizedreturnType methodName(paramList)throws exceptionListstatements /成员方法 Java 类中的限定词Java 语言中有四种不同的限定词，提供了四种不同的访问权限。1） private 类中限定为 private 的成员，只能被这个类本身
22、访问。如果一个类的构造方法声明为 private,则其它类不能生成该类的一个实例。2） default类中不加任何访问权限限定的成员属于缺省的（default）访问状态，可以被这个类本身和同一个包中的类所访问。3） protected类中限定为 protected 的成员，可以被这个类本身、它的子类（包括同一个包中以及不同包中的子类）和同一个包中的所有其他的类访问。4） public类中限定为 public 的成员，可以被所有的类访问。表 3-1 列出了这些限定词的作用范围。【表 3-1】 Java 中类的限定词的作用范围比较同一个类同一个包 不同包的子类 不同包非子类private *def
23、ault * *protected * * *public * * * *2 继承性通过继承实现代码复用。Java 中所有的类都是通过直接或间接地继承 java.lang.Object 类得到的。继承而得到的类称为子类，被继承的类称为父类。子类不能继承父类中访问权限为 private 的成员变量和方法。子类可以重写父类的方法，及命名与父类同名的成员变量。但Java 不支持多重继承，即一个类从多个超类派生的能力。 创建子类格式：class SubClass extends SuperClass 成员变量的隐藏和方法的重写子类通过隐藏父类的成员变量和重写父类的方法，可以把父类的状态和行为改变为自身
24、的状态和行为。例如：class SuperClassint x; void setX( ) x=0; class SubClass extends SuperClassint x; /隐藏了父类的变量 xvoid setX( ) /重写了父类的方法 setX()x=5; .注意：子类中重写的方法和父类中被重写的方法要具有相同的名字，相同的参数表和相同的返回类型，只是函数体不同。 superJava 中通过 super 来实现对父类成员的访问，super 用来引用当前对象的父类。Super 的使用有三种情况：1）访问父类被隐藏的成员变量，如：super.variable; 2）调用父类中被重写的
25、方法，如：super.Method(paramlist);3）调用父类的构造函数，如：super(paramlist);【例 3-5】import Java.io.*;class SuperClassint x;SuperClass( ) x=3;System.out.println(“in SuperClass : x=“ +x);void doSomething( ) System.out.println(“in SuperClass.doSomething()“);class SubClass extends SuperClass int x;SubClass( ) super( );
26、/调用父类的构造方法x=5; /super( ) 要放在方法中的第一句System.out.println(“in SubClass :x=“+x);void doSomething( ) super.doSomething( ); /调用父类的方法System.out.println(“in SubClass.doSomething()“);System.out.println(“super.x=“+super.x+“ sub.x=“+x);public class Inheritance public static void main(String args) SubClass subC=
27、new SubClass();subC.doSomething();运行结果c: Java Inheritancein SuperClass: x=3in SubClass: x=5in SuperClass.doSomething()in SubClass.doSomething()super.x=3 sub.x=53 多态性？ 在 Java 语言中，多态性体现在两个方面：由方法重载实现的静态多态性（编译时多态）和方法重写实现的动态多态性（运行时多态）。1） 编译时多态在编译阶段，具体调用哪个被重载的方法，编译器会根据参数的不同来静态确定调用相应的方法。2） 运行时多态由于子类继承了父类所有的属性（私有的除外），所以子类对象可以作为父类对象使用。程序中凡是使用父类对象的地方，都可以用子类对象来代替。一个对象可以通过引用子类的实例来调用子类的方法。
