《面向对象特性》PPT课件.ppt

Java面向对象特性,目标,熟悉类的概念，以及用对象对类进行实例化的概念。学会如何在Java中定义类。学会在Java中定义并使用方法（对象的动作）。学会在Java中创建对象。学习信息隐藏与封装的相关知识。了解面向对象的程序设计。,抽象数据类型,绝大多数程序设计语言都预定义了一些基本数据类型，并相应定义了对那些类型的实例执行的操作。,概述,比如，对整型、实型等数值类型，有加、减、乘、除等操作，对逻辑类型，有逻辑与、逻辑或、逻辑非等操作。对于用户自定义的复合数据类型，需要由程序员自己定义一些方法，对该类型的实例进行所需的操作。,抽象数据类型,对象是一种程序构造，有与之相关的数据（信息），并可以执行某些动作。程序运行时，对象之间会进行交互，以实现程序设计需要完成的任务。可以用对象来表示现实世界中的各种对象，比如汽车、房屋、雇员记录。类是指一种或一类对象，同一个类的所有对象都具有相同类型的数据和行为。类和对象是Java程序的基本组成要素。,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。,类的基本定义,修饰符class类名extends父类implements接口名类成员变量声明类方法声明,关于类头-class,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系。,关于类头-类的修饰符,“public”（公共）意味着后续的定义任何人均可使用。“private”（私有）意味着除您自己、类型的创建者以及那个类型的内部函数成员，其他任何人都不能访问后续的定义信息。“protected”（受保护的）与“private”相似，只是一个继承的类可访问受保护的成员，但不能访问私有成员。“friendly”（友好的）若某样东西是“友好的”，意味着它只能在这个包装的范围内使用（所以这一访问级别有时也叫作“包装访问”）。“,关于类头-接口名,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。,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,关于类体-类的属性,Java中声明类属性为简单变量的语法如下：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。,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；,关于类体-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。,关于类体-类的方法,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,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-definedtype）上，类也称为程序员定义的类型（programmer-definedtype），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Date类。,示例,publicclassDateprivateintday,month,year;Date(inti,intj,intk)day=i;month=j;year=k;Date()day=1;month=1;year=1998;Date(Dated)day=d.day;month=d.month;year=d.year;,publicDatetomorrow()Dated=newDate(this);d.day+;if(d.dayd.daysInMonth()d.day=1;d.month+;if(d.month12)d.month=1;d.year+;returnd;,daysInMonth()返回每个月中不同的天数,抽象数据类型,在Java中把名为tomorrow的代码段叫做方法，也可以称为成员函数。Java在数据和操作间建立了较严格的联系，即把方法与数据封装在一个类中。,抽象数据类型,Datad=newDate(20,11,1998);/已初始化的date对象d.tomorrow();/tomorrow()方法作用于变量d要访问Date类的域，可使用点操作符“.”：d.day/d所指的Date对象中的day域,定义方法,在Java中，方法定义的一般格式如下：()是方法名，它必须使用合法的标识符。说明方法返回值的类型。如果方法不返回任何值，它应该声明为void。Java对待返回值的要求很严格，方法返回值必须与所说明的类型相匹配。,定义方法,段可以含几个不同的修饰符。是传送给方法的参数表。表中各元素间以逗号分隔，每个元素由一个类型和一个标识符组成。表示方法体，是要实际执行的代码段。,示例1,voidsetName(Stringname)this.name=name;StringgetAddress()returnaddress;,按值传送,Java只“按值”传送自变量，即方法调用不会改变自变量的值。当对象实例作为自变量传送给方法时，自变量的值是对对象的引用，也就是说，传送给方法的是引用值。在方法内，这个引用值是不会被改变的，但可以修改该引用指向的对象内容。当从方法中退出时，所修改的对象内容可以保留下来。,程序3,publicclassPassTestfloatptValue;publicstaticvoidmain(Stringargs)Stringstr;intval;PassTestpt=newPassTest();val=11;/给整型量val赋值pt.changeInt(val);/改变val的值,创建类的实例,/val当前的值是什么呢？打印出来看看System.out.println(Intvalueis:+val);/给字符串str赋值str=newString(hello);/改变str的值pt.changeStr(str);/str当前的值是什么呢？打印出来看看System.out.println(Strvalueis:+str);/现在给ptValue赋值pt.ptValue=101f;/现在通过对象引用改值pt.changeObjValue(pt);,/当前的值是什么呢？System.out.println(CurrentptValueis:+pt.ptValue);/修改当前值的方法publicvoidchangeInt(intvalue)value=55;publicvoidchangeStr(Stringvalue)value=newString(different);publicvoidchangeObjValue(PassTestref)ref.ptValue=99f;,this引用,在Java中，如果在类的成员方法中访问类的成员变量，可以使用关键字this指明要操作的对象。,示例,publicclassDateprivateintday,month,year;publicvoidprintDate()System.out.println(Thecurrentdateis(dd/mm/yy):+this.day+/+this.month+/+this.year);,示例,publicclassDateprivateintday,month,year;publicvoidprintDate()System.out.println(Thecurrentdateis(dd/mm/yy):+day+/+month+/+year);,数据隐藏,在Date类中说明day、month和year是private的，这意味着只能在Date类中的方法内访问这些成员，而在类外的方法中不能访问它们。,例5-4:,publicclassDateUserpublicstaticvoidmain(Stringargs)Datemydate=newDate();mydate.day=21;,错误!,示例,Dated=newDate();d.day=32;/语法正确但语义错误d.month=2;d.day=30;/没有进行月份的循环检查d.month=d.month+1;上述赋值语句的结果使得日期对象中的域值成为非法的，或称为不一致的。,说明,如果类的数据成员没有明确地提供给使用者访问，就是说它不是公有的，则类的使用者必须通过方法来访问成员变量。,示例,publicvoidsetDay(inttargetDay)if(targetDaythis.daysInMonth()System.err.println(invalidday+targetDay);elsethis.day=targetDay;,封装,如果对数据的访问是完全放开的，那么，程序会变得混乱且不易控制。对于其他复杂的数据类型，类的使用者可能会疏忽对数据的一致性检查。,封装,封装是面向对象方法的一个重要原则。它有两个基本涵义：一是指对象的全部属性数据和对数据的全部操作结合在一起，形成一个统一体，也就是对象；另一方面是指，尽可能地隐藏对象的内部细节，只保留有限的对外接口，对数据的操作都通过这些接口实现。,重载方法名,如果需要在同一类中写多个方法，让它们对不同的变量进行同样的操作，就需要重载方法名。在Java和其他几种面向对象的程序设计语言中，允许对多个方法使用同一个方法名，这就是方法名的重载。当然，前提条件是能够区分实际调用的是哪个方法，才可用这种方式。,重载方法名,Java根据参数自变量的类型及参数的个数来区分这些方法。例如：publicvoidprint(inti)publicvoidprint(floatf)publicvoidprint(Strings)当调用print方法时，可根据自变量的类型选中相应的一个方法。,重载方法规则一,调用语句的自变量列表必须足够判明要调用的是哪个方法。自变量的类型可能要进行正常的扩展提升（如浮点变为双精度），但在有些情况下这会引起混淆。,重载方法规则二,方法的返回类型可能不同。如果两个同名方法只有返回类型不同，而自变量列表完全相同则是不够的，因为在方法执行前不知道能得到什么类型的返回值，因此也就不能确定要调用的是哪个方法。重载方法的参数表必须不同，即参数个数或参数类型不同。,对象的构造和初始化,在说明了引用后，要调用new为新对象分配空间。在调用new时，既可以带有变量，也可以不带变量。系统根据所带参数的个数和类型，调用相应的构造方法。,对象的构造和初始化,调用构造方法时，步骤如下：(1)分配新对象的空间，并进行默认的初始化。在Java中，这个过程是不可分的，从而可确保不会有没有初值的对象。(2)执行显式的成员初始化。(3)执行构造方法，构造方法是一个特殊的方法。,显式成员初始化,在成员说明中写有简单的赋值表达式，就可以在构造对象时进行显式的成员初始化。,示例,publicclassInitializedprivateintx=5;privateStringname=Fred;privateDatecreated=newDate();/成员的访问方法.,构造方法,显式初始化是为对象域设定初值的一种简单方法。因为设定的初值不具有变化性，所以这种简单的方法有其局限性。系统定义了构造方法，同时允许程序员编写自己的构造方法完成不同的操作。,构造方法,构造方法是特殊的类方法，有着特殊的功能。它的名字与类名相同，没有返回值，在创建对象实例时由new运算符自动调用。为了创建实例的方便，一个类可以有多个具有不同参数列表的构造方法，即构造方法可以重载。,示例,publicclassXyz/成员变量intx;publicXyz()x=0;publicXyz(inti)x=i;,使用参数创建对象,创建对象,构造方法,因为构造方法的特殊性，它不允许程序员按通常调用方法的方式来调用。构造方法不能说明为native，abstract，synchronized或final，也不能从父类继承构造方法。,默认构造方法,每个类都至少有一个构造方法。如果程序员没有为类定义构造方法，系统会自动为该类生成一个默认的构造方法。默认构造方法的参数列表及方法体均为空。,默认构造方法,如果程序员定义了一个或多个构造方法，则自动屏蔽掉默认构造方法。构造方法不能继承。如果程序员定义了构造方法，那么，最好包含一个参数表为空的构造方法。,finalize方法,finalize方法属于Object类，它可被所有类使用。如果对象实例不被任何变量引用时，Java会自动进行“垃圾回收”，收回该实例所占用的内存空间。,finalize方法,在对对象实例进行垃圾收集之前，Java自动调用对象的finalize方法，它相当于C+中的析构方法，用来释放对象所占用的系统资源。,finalize方法,finalize方法的说明方式如下：protectedvoidfinalize()throwsThrowable,子类“isa”关系,例publicclassEmployeeprivateStringname;privateDatehireDate;privateDatedateOfBirth;privateStringjobTitle;privateintgrade;.,publicclassManagerprivateStringname;privateDatehireDate;privateDatedateOfBirth;privateStringjobTitle;privateintgrade;privateStringdepartment;privateEmployeesubordinates;.,“isa”关系,Manager类和Employee类之间存在重复部分。实际上，适用于Employee的很多方法可能不经修改就会被Manager所使用。Manager与Employee之间存在“isa”关系，即Manager“isa”Employee。,extends关键字,面向对象的语言提供了派生机制，它允许程序员用以前已定义的类来定义一个新类。新类称作子类，原来的类称作父类或超类。两类中公共的内容放到父类中。Java中亦有同样的机制。在Java中，用关键字extends表示派生。,例5-10:,publicclassEmployeeprivateStringname;privateDatehireDate;privateDatedateOfBirth;privateStringjobTitle;privateintgrade;.publicclassManagerextendsEmployeeprivateStringdepartment;privateEmployeesubordinates;.,extends关键字,派生机制改善了程序的可维护性，增加了可靠性。对父类Employee所做的修改延伸至子类Manager类中，而程序员不需做额外的工作。,单重继承,如果一个类有父类，则其父类只能有一个，Java只允许从一个类中扩展类。这条限制叫单重继承。为了保留多重继承的功能，Java提出了接口的概念。虽然一个子类可以从父类继承所有的方法和成员变量，但它不能继承构造方法。,单重继承,只有两种方法可让一个类得到一个构造方法，一种方法是自己编写一个构造方法，另一种方法是，因为用户没有写构造方法，所以系统为类提供唯一一个默认的构造方法。,多态性,对象是多态的，即它们有“许多形式”。在Java中，有一个很特殊的类，它是所有类的父类，这就是java.lang.Object类。例：publicclassEmployeeextendsObject,方法的参量和异类集合,1.方法的参量实际中，实例和变量并不总是属于同一类。例publicTaxRatefindTaxRate(Employeee)/进行计算并返回e的税率/而在应用程序类中可以写下面的语句Managerm=newManager();TaxRatet=findTaxRate(m);,这是合法的，因为Manager是一个Employee。,2.异类集合,异类集合是由不同质内容组成的集合。在面向对象的语言中，可以创建有公共祖先类的任何元素的集合。,instanceof运算符,由于类的多态性，类的变量既可以指向本类实例，又可以指向其子类的实例。可以通过instanceof运算符来判明一个引用到底指向哪个实例。,instanceof运算符,假定继承关系如下所示：publicclassEmployeeextendsObjectpublicclassManagerextendsEmployeepublicclassContractorextendsEmployee,instanceof运算符,则类之间的层次关系如下图所示:,示例,publicvoidmethod(Employeee)if(einstanceofManager)/经理级人士elseif(einstanceofContractor)/掌握公司机密的高层人士else/普通雇员,转换对象,Java允许使用对象之父类类型的一个变量指示该对象。,下面的语句是合法的：Employeee=newManager();使用变量e，可以只访问Employee对象的内容，而隐藏Manager对象中的特殊内容。,转换对象,对象引用的赋值兼容原则允许把子类的实例赋给父类的引用，但不能把父类的实例赋给子类的引用。如果用instanceof运算符已判明父类的引用指向的是子类实例，就可以转换该引用，恢复对象的全部功能。,示例,publicvoidmethod(Employeee)if(einstanceofManager)Managerm=(Manager)e;System.out.println(Thisisthemanagerof+m.department);/其他操作,转换对象,一般地，要替换对象引用时需做下列检查：(1)沿类层次向“上”转换总是合法的。实际上此种方式下不需要转换运算符，只用简单的赋值语句就可完成。(2)对于向“下”替换，只能是父类到子类转换，其他类之间是不允许的。(3)编译器检查正确后，需在运算时检查引用类型,覆盖方法,使用类的继承关系，可以从已有的类产生一个新类，修改父类中已有的方法。如果子类中定义方法所用的名字、返回类型和参数表和父类中方法使用的完全一样，称子类方法覆盖了父类中的方法，即子类中的成员方法将隐藏父类中的同名方法。,覆盖方法,利用方法隐藏，可以重定义父类中的方法。覆盖的同名方法中，子类方法不能比父类方法的访问权限更严格。在子类中，若要使用父类中被隐藏的方法，可以使用super关键字。,示例,classPointvoidprint()System.out.println(Thisisthesuperclass!);publicstaticvoidmain(Stringargs)Pointsuperp=newPoint();superp.print();Point3dsubp=newPoint3d();subp.print();classPoint3dextendsPointvoidprint()System.out.println(Thisisthesubclass!);,示例,classPoint1voidprint()System.out.println(Thisisthesuperclass!);publicstaticvoidmain(Stringargs)Point1superp=newPoint1();superp.print();Point3dsubp=newPoint3d();subp.print();classPoint3dextendsPoint1voidprint()System.out.println(Thisisthesubclass!);super.print();,示例,publicclassEmployeeStringname;intsalary;publicStringgetDetails()returnName:+name+“n+Salary:+salary;publicclassManagerextendsEmployeeStringdepartemnt;publicStringgetDetails()returnName:+name+“n+Managerof+department;,覆盖方法,子类中的方法替换或称隐藏了原来的方法。假定说明了如下两个实例：Employeee=newEmployee();Managerm=newManager();此时，e.getDetails()与m.getDetails()将执行不同的代码。前者是Employee对象，将执行Employee类中的方法，后者是Manager对象，执行的是Manager类中的方法。,示例,classPoint/其他构造方法publicdoubledistance()returnMath.sqrt(x*x+y*y);/其他的成员方法staticvoidmain(Stringargs)Pointp=newPoint(1,1);System.out.println(p.distance()=+p.distance();p=newPoint3d(1,1,1);System.out.println(p.distance()=+p.distance();,classPoint3dextendsPointpublicdoubledistance()returnMath.sqrt(x*x+y*y+z*z);,程序执行的结果为：p.distance()=1.414213562p.distance()=1.732050808,Java包,为了更好地组织类，Java提供了包机制。包是类的容器，用于分隔类名空间。Java中的包一般均包含相关的类。程序员可以使用package指明源文件中的类属于哪个具体的包。,Java包的概念,包语句的格式为:packagepkg1.pkg2.pkg3.;程序中如果有package语句，该语句一定是源文件中的第一条可执行语句，它的前面只能有注释或空行。一个文件中最多只能有一条package语句。,Java包的概念,包的名字有层次关系，各层之间以点分隔。包层次必须与Java开发系统的文件系统结构相同。通常包名中全部用小写字母。,Java包的概念,当使用包说明时，程序中无需再引用（import）同一个包或该包的任何元素。import语句只用来将其他包中的类引入当前名字空间中。而当前包总是处于当前名字空间中。例：packagejava.awt.image;则此文件必须存放在Windows的javaawtimage目录下或unix的java/awt/image目录下。,import语句,在Java中，使用引入（import）语句告诉编译器要使用的类所在的位置。包名也是类名的一部分。例如，如果abc.FinanceDept包中含有Employee类，则该类可称作abc.FinanceDept.Employee。引入语句的格式如下：importpkg1.pkg2.pkg3.(类名|*);,示例,假设有一个包a，在a中的一个文件内定义了两个类xx和yy，其格式如下：packagea;classxx.classyy.,当在另外一个包b中的文件zz.java中使用a中的类时，语句形式如下：/zz.javapackageb;importa.*;classzzextendsxxyyy;.,import语句,要引入所有类时，可以使用通配符“*”，如：importjava.lang.*;引入整个包时，可以方便地访问包中的每一个类。后果：会占用过多的内存空间，而且代码下载的时间将会延长。建议：在了解了包的基本内容后，实际用到哪个类，就引入哪个类，尽量不造成资源的浪费。,目录层次关系及CLASSPATH环境变量,包“存放”在包名构成的目录中。在CLASSPATH中必须加入目录层次中的根abc。如果程序员想访问其他地方放置的包，则必须显式设置CLASSPATH变量。,目录层次关系及CLASSPATH环境变量,如果在编译命令中使用-d选项，则Java编译器可以创建包目录，并把生成的类文件放到该目录中。例：%javac-d/home/anton/mypackages/Employee.java,目录层次关系及CLASSPATH环境变量,CLASSPATH环境变量必须包含包路径：CLASSPATH=/home/anton/mypackages;由此，编译器能找到前例中Manager.java文件中的abc.FinanceDept.Employee类的所在位置。,