第三章面向?qū)ο蠹夹g(shù)

1、1第三章 面向?qū)ο蠹夹g(shù)CCIT軟件學(xué)院*2本章內(nèi)容n3.1 面向?qū)ο蠹夹g(shù)基礎(chǔ)n3.2 Java語言的面向?qū)ο筇匦訡CIT軟件學(xué)院*33.1 面向?qū)ο蠹夹g(shù)基礎(chǔ)CCIT軟件學(xué)院*43.1.1 面向?qū)ο蟮幕靖拍?n面向?qū)ο蟮幕舅枷朊嫦驅(qū)ο笫且环N新興的程序設(shè)計(jì)方法,或者是一種新的程序設(shè)計(jì)規(guī)范(paradigm),其基本思想是使用對(duì)象、類、繼承、封裝、消息等基本概念來進(jìn)行程序設(shè)計(jì)。從現(xiàn)實(shí)世界中客觀存在的事物（即對(duì)象）出發(fā)來構(gòu)造軟件系統(tǒng)，并且在系統(tǒng)構(gòu)造中盡可能運(yùn)用人類的自然思維方式。開發(fā)一個(gè)軟件是為了解決某些問題，這些問題所涉及的業(yè)務(wù)范圍稱作該軟件的問題域。其應(yīng)用領(lǐng)域不僅僅是軟件，還有計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)和

2、人工智能等。 CCIT軟件學(xué)院*53.1.1 面向?qū)ο蟮幕靖拍頽1 對(duì)象的基本概念對(duì)象是系統(tǒng)中用來描述客觀事物的一個(gè)實(shí)體，它是構(gòu)成系統(tǒng)的一個(gè)基本單位。一個(gè)對(duì)象由一組屬性和對(duì)這組屬性進(jìn)行操作的一組服務(wù)組成。 主動(dòng)對(duì)象是一組屬性和一組服務(wù)的封裝體，其中至少有一個(gè)服務(wù)不需要接收消息就能主動(dòng)執(zhí)行（稱作主動(dòng)服務(wù)）。n2 類的基本概念 類是具有相同屬性和服務(wù)的一組對(duì)象的集合，它為屬于該類的所有對(duì)象提供了統(tǒng)一的抽象描述，其內(nèi)部包括屬性和服務(wù)兩個(gè)主要部分。在面向?qū)ο蟮木幊陶Z言中，類是一個(gè)獨(dú)立的程序單位，它應(yīng)該有一個(gè)類名并包括屬性說明和服務(wù)說明兩個(gè)主要部分。 n3 消息 消息就是向?qū)ο蟀l(fā)出的服務(wù)請(qǐng)求，它應(yīng)該包

3、含下述信息：提供服務(wù)的對(duì)象標(biāo)識(shí)、服務(wù)標(biāo)識(shí)、輸入信息和回答信息。服務(wù)通常被稱為方法或函數(shù)。CCIT軟件學(xué)院*63.1.2 面向?qū)ο蟮幕咎卣?n1封裝性封裝性就是把對(duì)象的屬性和服務(wù)結(jié)合成一個(gè)獨(dú)立的相同單位，并盡可能隱蔽對(duì)象的內(nèi)部細(xì)節(jié)，包含兩個(gè)含義： 把對(duì)象的全部屬性和全部服務(wù)結(jié)合在一起，形成一個(gè)不可分割的獨(dú)立單位（即對(duì)象）。 信息隱蔽，即盡可能隱蔽對(duì)象的內(nèi)部細(xì)節(jié)，對(duì)外形成一個(gè)邊界或者說形成一道屏障，只保留有限的對(duì)外接口使之與外部發(fā)生聯(lián)系。封裝的原則在軟件上的反映是：要求使對(duì)象以外的部分不能隨意存取對(duì)象的內(nèi)部數(shù)據(jù)（屬性），從而有效的避免了外部錯(cuò)誤對(duì)它的交叉感染，使軟件錯(cuò)誤能夠局部化，大大減少查錯(cuò)和

4、排錯(cuò)的難度。CCIT軟件學(xué)院*73.1.2 面向?qū)ο蟮幕咎卣鱪2繼承性特殊類的對(duì)象擁有其一般類的全部屬性與服務(wù)，稱作特殊類對(duì)一般類的繼承。 一個(gè)類可以是多個(gè)一般類的特殊類，它從多個(gè)一般類中繼承了屬性與服務(wù)，這稱為多繼承。 在java語言中，通常我們稱一般類為父類（superclass,超類），特殊類為子類(subclass)。n3多態(tài)性對(duì)象的多態(tài)性是指在一般類中定義的屬性或服務(wù)被特殊類繼承之后，可以具有不同的數(shù)據(jù)類型或表現(xiàn)出不同的行為。這使得同一個(gè)屬性或服務(wù)在一般類及其各個(gè)特殊類中具有不同的語義。例如：幾何圖形的繪圖方法，橢圓和多邊形都是幾何圖的子類，其繪圖方法功能不同。CCIT軟件學(xué)院*8

5、3.1.3 面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)方法 nOOAObject Oriented Analysis 面向?qū)ο蟮姆治鰊OODObject Oriented Design 面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)nOOIObject Oriented Implementation 面向?qū)ο蟮膶?shí)現(xiàn) CCIT軟件學(xué)院*93.2 Java語言的面向?qū)ο筇匦訡CIT軟件學(xué)院*103.2.1 類n類是java中的一種重要的復(fù)合數(shù)據(jù)類型，是組成java程序的基本要素。它封裝了一類對(duì)象的狀態(tài)和方法，是這一類對(duì)象的原形。一個(gè)類的實(shí)現(xiàn)包括兩個(gè)部分：類聲明和類體 n1類聲明：publicabstract|final class className e

6、xtends superclassName implements interfaceNameList其中，修飾符public,abstract,final 說明了類的屬性，className為類名，superclassName為類的父類的名字，interfaceNameList為類所實(shí)現(xiàn)的接口列表。CCIT軟件學(xué)院*113.2.1 類n2類體類體定義如下：class classNamepublic | protected | private static final transient volatile typevariableName;/成員變量public | protected | pr

7、ivate staticfinal | abstract native synchronizedreturnType methodName(paramList) throws exceptionListstatements /成員方法 CCIT軟件學(xué)院*123.2.1 類n3成員變量成員變量的聲明方式如下：public | protected | private static final transient volatile typevariableName; /成員變量其中，static: 靜態(tài)變量（類變量）；相對(duì)于實(shí)例變量final: 常量transient: 暫時(shí)性變量，用于對(duì)象存檔，用

8、于對(duì)象的串行化，見對(duì)象的串行化一節(jié)volatile: 貢獻(xiàn)變量，用于并發(fā)線程的共享 CCIT軟件學(xué)院*133.2.1 類n4成員方法方法的實(shí)現(xiàn)包括兩部分內(nèi)容：方法聲明和方法體。public | protected | private staticfinal| abstract native synchronizedreturnType methodName(paramList)throws exceptionList /方法聲明statements /方法體方法聲明中的限定詞的含義：static: 類方法，可通過類名直接調(diào)用abstract: 抽象方法，沒有方法體final: 方法不能被重寫n

9、ative: 集成其它語言的代碼synchronized: 控制多個(gè)并發(fā)線程的訪問CCIT軟件學(xué)院*143.2.1 類n 方法聲明方法聲明包括方法名、返回類型和外部參數(shù)。其中參數(shù)的類型可以是簡(jiǎn)單數(shù)據(jù)類型，也可以是復(fù)合數(shù)據(jù)類型（又稱引用數(shù)據(jù)類型）。對(duì)于簡(jiǎn)單數(shù)據(jù)類型來說，java實(shí)現(xiàn)的是值傳遞，方法接收參數(shù)的值，但不能改變這些參數(shù)的值。如果要改變參數(shù)的值，則用引用數(shù)據(jù)類型，因?yàn)橐脭?shù)據(jù)類型傳遞給方法的是數(shù)據(jù)在內(nèi)存中的地址，方法中對(duì)數(shù)據(jù)的操作可以改變數(shù)據(jù)的值。例3-1說明了簡(jiǎn)單數(shù)據(jù)類型與引用數(shù)據(jù)的區(qū)別。CCIT軟件學(xué)院*15【例3-1】 import java.io.*;public class P

10、assTestfloat ptValue;public static void main(String args) int val;PassTest pt=new PassTest();val=11;System.out.println(Original Int Value is:+val); pt.changeInt(val); /值參數(shù)System.out.println(Int Value after Change is: +val); /*值參數(shù) 值的修改，沒有影響值參數(shù)的值*/pt.ptValue=101f;System.out.println(Original ptValue is

11、:+pt.ptValue);pt.changeObjValue(pt); /引用類型的參數(shù)System.out.println(ptValue after Change is:+pt.ptValue);/* 引用參數(shù)值的修改，改變了引用參數(shù)的值*/ public void changeInt(int value)value=55; /在方法內(nèi)部對(duì)值參數(shù)進(jìn)行了修改public void changeObjValue(PassTest ref)ref.ptValue=99f; /在方法內(nèi)部對(duì)引用參數(shù)進(jìn)行了修改CCIT軟件學(xué)院*163.2.1 類n 方法體方法體是對(duì)方法的實(shí)現(xiàn)，它包括局部變量的聲明以

12、及所有合法的Java指令。方法體中聲明的局部變量的作用域在該方法內(nèi)部。若局部變量與類的成員變量同名，則類的成員變量被隱藏。 為了區(qū)別參數(shù)和類的成員變量，我們必須使用this。this-用在一個(gè)方法中引用當(dāng)前對(duì)象，它的值是調(diào)用該方法的對(duì)象。返回值須與返回類型一致，或者完全相同，或是其子類。當(dāng)返回類型是接口時(shí)，返回值必須實(shí)現(xiàn)該接口。 CCIT軟件學(xué)院*173.2.1 類n5方法重載 方法重載是指多個(gè)方法享有相同的名字，但是這些方法的參數(shù)必須不同，或者是參數(shù)的個(gè)數(shù)不同，或者是參數(shù)類型不同。返回類型不能用來區(qū)分重載的方法。參數(shù)類型的區(qū)分度一定要足夠，例如不能是同一簡(jiǎn)單類型的參數(shù)，如int與long。編

13、譯器會(huì)根據(jù)參數(shù)的個(gè)數(shù)和類型來決定當(dāng)前所使用的方法。 6 構(gòu)造方法 構(gòu)造方法是一個(gè)特殊的方法。Java 中的每個(gè)類都有構(gòu)造方法，用來初始化該類的一個(gè)對(duì)象。 構(gòu)造方法具有和類名相同的名稱，而且不返回任何數(shù)據(jù)類型。 重載經(jīng)常用于構(gòu)造方法。 構(gòu)造方法只能由new運(yùn)算符調(diào)用 322 對(duì)象類實(shí)例化可生成對(duì)象，對(duì)象通過消息傳遞來進(jìn)行交互。消息傳遞即激活指定的某個(gè)對(duì)象的方法以改變其狀態(tài)或讓它產(chǎn)生一定的行為。一個(gè)對(duì)象的生命周期包括三個(gè)階段：生成、使用和消除。 對(duì)象的清除當(dāng)不存在對(duì)一個(gè)對(duì)象的引用時(shí)，該對(duì)象成為一個(gè)無用對(duì)象。Java的垃圾收集器自動(dòng)掃描對(duì)象的動(dòng)態(tài)內(nèi)存區(qū)，把沒有引用的對(duì)象作為垃圾收集起來并釋放。Sys

14、tem.gc( );System.exit();/terminate the current JVM當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)存用盡或調(diào)用System.gc( )要求垃圾回收時(shí)，垃圾回收線程與系統(tǒng)同步運(yùn)行。CCIT軟件學(xué)院*183.2.3 面向?qū)ο筇匦?njava語言中有三個(gè)典型的面向?qū)ο蟮奶匦裕悍庋b性、繼承性和多態(tài)性。 n1 封裝性java語言中，對(duì)象就是對(duì)一組變量和相關(guān)方法的封裝，其中變量表明了對(duì)象的狀態(tài)，方法表明了對(duì)象具有的行為。通過對(duì)象的封裝，實(shí)現(xiàn)了模塊化和信息隱藏。通過對(duì)類的成員施以一定的訪問權(quán)限，實(shí)現(xiàn)了類中成員的信息隱藏。 java類中的限定詞java語言中有四種不同的限定詞，提供了四種不同的訪問權(quán)

15、限。1） private 類中限定為private的成員，只能被這個(gè)類本身訪問。如果一個(gè)類的構(gòu)造方法聲明為private,則其它類不能生成該類的一個(gè)實(shí)例。2） default類中不加任何訪問權(quán)限限定的成員屬于缺省的（default）訪問狀態(tài)：friend，可以被這個(gè)類本身和同一個(gè)包中的類所訪問。CCIT軟件學(xué)院*193.2.3 面向?qū)ο筇匦?） protected類中限定為protected的成員，可以被這個(gè)類本身、它的子類（包括同一個(gè)包中以及不同包中的子類）和同一個(gè)包中的所有其他的類訪問。4） public類中限定為public的成員，可以被所有的類訪問?！颈?-1】java中類的限定詞的作

16、用范圍比較 同一個(gè)類 同一個(gè)包 不同包的子類 不同包非子類 private * default * * protected * * * public * * * * CCIT軟件學(xué)院*203.2.3 面向?qū)ο筇匦詎2 繼承性通過繼承實(shí)現(xiàn)代碼復(fù)用。Java中所有的類都是通過直接或間接地繼承java.lang.Object類得到的。繼承而得到的類稱為子類，被繼承的類稱為父類。子類不能繼承父類中訪問權(quán)限為private的成員變量和方法。子類可以重寫父類的方法，及命名與父類同名的成員變量。但Java不支持多重繼承，即一個(gè)類從多個(gè)超類派生的能力。 成員變量的隱藏和方法的重寫子類通過隱藏父類的成員變量和重

17、寫父類的方法，可以把父類的狀態(tài)和行為改變?yōu)樽陨淼臓顟B(tài)和行為。CCIT軟件學(xué)院*213.2.3 面向?qū)ο筇匦詎例如：class SuperClassint x; void setX( ) x=0; class SubClass extends SuperClassint x; /隱藏了父類的變量xvoid setX( ) /重寫了父類的方法 setX()x=5; .注意：子類中重寫的方法和父類中被重寫的方法要具有相同的名字，相同的參數(shù)表和相同的返回類型，只是函數(shù)體不同。CCIT軟件學(xué)院*223.2.3 面向?qū)ο筇匦詎 superjava中通過super來實(shí)現(xiàn)對(duì)父類成員的訪問，super用來引用當(dāng)

18、前對(duì)象的父類。Super 的使用有三種情況：1）訪問父類被隱藏的成員變量，如：super.variable; 2）調(diào)用父類中被重寫的方法，如：super.Method(paramlist);3）調(diào)用父類的構(gòu)造函數(shù)，如：super(paramlist); CCIT軟件學(xué)院*23【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.doSo

19、mething();class SubClass extends SuperClass int x;SubClass( ) super( ); /調(diào)用父類的構(gòu)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( ); /調(diào)用父類的方法System.out.println(in SubClass.doSomething();System.out.println(super.x=+super.x+ sub.x=+x);public class I

20、nheritance public static void main(String args) SubClass subC=new SubClass();subC.doSomething(); CCIT軟件學(xué)院*243.2.3 面向?qū)ο筇匦詎3 多態(tài)性在java語言中，多態(tài)性體現(xiàn)在兩個(gè)方面：由方法重載實(shí)現(xiàn)的靜態(tài)多態(tài)性（編譯時(shí)多態(tài)）和方法重寫實(shí)現(xiàn)的動(dòng)態(tài)多態(tài)性（運(yùn)行時(shí)多態(tài)）。1） 編譯時(shí)多態(tài)在編譯階段，具體調(diào)用哪個(gè)被重載的方法，編譯器會(huì)根據(jù)參數(shù)的不同來靜態(tài)確定調(diào)用相應(yīng)的方法。2） 運(yùn)行時(shí)多態(tài)由于子類繼承了父類所有的屬性（私有的除外），所以子類對(duì)象可以作為父類對(duì)象使用。程序中凡是使用父類對(duì)象的地方，

21、都可以用子類對(duì)象來代替。一個(gè)對(duì)象可以通過引用子類的實(shí)例來調(diào)用子類的方法。 重寫方法的調(diào)用原則：java運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)根據(jù)調(diào)用該方法的實(shí)例，來決定調(diào)用哪個(gè)方法。對(duì)子類的一個(gè)實(shí)例，如果子類重寫了父類的方法，則運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)調(diào)用子類的方法；如果子類繼承了父類的方法（未重寫），則運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)調(diào)用父類的方法。在例3-6中，父類對(duì)象a引用的是子類的實(shí)例，所以，java運(yùn)行時(shí)調(diào)用子類B的callme方法。 CCIT軟件學(xué)院*25【例3-6】import java.io.*;class Avoid callme( ) System.out.println(Inside As callme()method); class

22、 B extends Avoid callme( ) System.out.println(Inside Bs callme() Method); public class Dispatchpublic static void main(String args) A a=new B();a.callme( ); 方法重寫時(shí)應(yīng)遵循的原則：1）改寫后的方法不能比被重寫的方法有更嚴(yán)格的訪問權(quán)限（可以相同）。2）改寫后的方法不能比重寫的方法產(chǎn)生更多的例外。CCIT軟件學(xué)院*263.2.3 面向?qū)ο筇匦? 其它 final 關(guān)鍵字final 關(guān)鍵字可以修飾類、類的成員變量和成員方法，但final 的作用

23、不同。1） final 修飾成員變量：final修飾變量,則成為常量，例如final type variableName;修飾成員變量時(shí)，定義時(shí)同時(shí)給出初始值，且以后不能被修改，而修飾局部變量時(shí)不做要求。2） final 修飾成員方法：final修飾方法，則該方法不能被子類重寫final returnType methodName(paramList). 3） final 類： final修飾類，則類不能被繼承final class finalClassName . CCIT軟件學(xué)院*273.2.3 面向?qū)ο筇匦?實(shí)例成員和類成員用static 關(guān)鍵字可以聲明類變量和類方法，其格式如下：sta

24、tic type classVar;static returnType classMethod(paramlist) 如果在聲明時(shí)不用static 關(guān)鍵字修飾，則聲明為實(shí)例變量和實(shí)例方法。1） 實(shí)例變量和類變量每個(gè)對(duì)象的實(shí)例變量都分配內(nèi)存，通過該對(duì)象來訪問這些實(shí)例變量，不同的實(shí)例變量是不同的。類變量?jī)H在生成第一個(gè)對(duì)象時(shí)分配內(nèi)存，所有實(shí)例對(duì)象共享同一個(gè)類變量，每個(gè)實(shí)例對(duì)象對(duì)類變量的改變都會(huì)影響到其它的實(shí)例對(duì)象。類變量可通過類名直接訪問，無需先生成一個(gè)實(shí)例對(duì)象，也可以通過實(shí)例對(duì)象訪問類變量。2） 實(shí)例方法和類方法實(shí)例方法可以對(duì)當(dāng)前對(duì)象的實(shí)例變量進(jìn)行操作，也可以對(duì)類變量進(jìn)行操作，實(shí)例方法由實(shí)例對(duì)象調(diào)用。但類方法不能訪問實(shí)例變量，只能訪問類變量。類方法可以由類名直接調(diào)用，也可由實(shí)例對(duì)象進(jìn)行調(diào)用。類方法中不能使用this或super關(guān)鍵字。CCIT軟件學(xué)院*28class Member static int classVar;int instanceVar;static void setClassVar(int i) classVar=i;/ instanceVar=i; / 類方法不能訪問實(shí)例變量static int getClassVar() return classVar; void setInstanceVar(int i) cl