電工與電子技術(shù)電子商務(wù)電子課件JAVA語言程序設(shè)計java03ppt

1、電子課件JAVA語言程序設(shè)計java03第3章Java語言面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計本章目錄3.1面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計3.2類與對象3.3包3.4成員的訪問3.5父類、子類和繼承3.6接口3.7多態(tài)性的討論3.8內(nèi)部類與嵌套類3.9Java類庫中常用類的介紹3.10Java application程序的完整結(jié)構(gòu)3.1面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計一、程序設(shè)計思想：結(jié)構(gòu)化與面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計思想和理論的發(fā)展：模塊化、結(jié)構(gòu)化、面向?qū)ο?。面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計方法的三個好處：化大程序為小程序、軟件代碼的重用、避免重復(fù)開發(fā)。二、封閉：對象、類和消息一個對象就是變量和相關(guān)的方法的集合，面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計實現(xiàn)了對象的封裝，實現(xiàn)了模塊化和信

2、息隱藏，有利于程序的可移植性和安全性。類是若干對象所具有的共性。在類中定義所有對象所共有的內(nèi)容，將其實例化即生成了對象。消息是對象之間的交互方式和交互內(nèi)容。消息包括：消息的接收者；接收對象應(yīng)采用的應(yīng)對方法；方法所需要的參數(shù)。三、繼承通過類的繼承可以實現(xiàn)程序代碼的重復(fù)利用和改進。Java語言的類不支持多重繼承，只支持單一繼承。由于實行了單一繼承，使得Java語言的類依據(jù)其繼承層次形成了一個樹狀的“類樹”。同時Java語言還支持接口，通過接口之間的多重繼承和接口在類中的實現(xiàn)完成多重繼承的功能。四、多態(tài)Java語言實現(xiàn)多態(tài)性的手段有方法重載和方法重寫，用子類的構(gòu)造方法初始化父類的對象實例，抽象類和抽

3、象方法，接口等多種。Java語言通過多種運行時多態(tài)可以在程序的運行中實現(xiàn)一些靈活的多態(tài)功能。多態(tài)的內(nèi)容與類定義和類繼承的內(nèi)容是融合在一起的。3.2類與對象類是組成Java程序的基本要素，既是組織程序代碼的基本單位，也是面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計的主體。一、類聲明：一個基本的類聲明格式如下：publicabstract|final class classnameclassbody二、變量成員類體是類的定義的實際組成部分，其中可以聲明和定義類的變量成員和方法成員?？梢詫λ械某蓡T分別設(shè)定訪問權(quán)限，以限定其他對象對它的訪問，Java語言設(shè)定以下四種訪問權(quán)限：private，protected，public，f

4、riendly。類中的成員又分為實例成員和類成員。變量是類的屬性的載體。變量成員的基本聲明格式為public|protected|privatestaticfinaltransientvolatile type variableName；變量成員的類型可以是基本數(shù)據(jù)類型，也可以是引用數(shù)據(jù)類型，其名字在類成員中必須是唯一的，不能與其他變量同名，但可以和類內(nèi)的某個方法使用同一個名字。變量名字的作用域為整個類。三、方法成員方法是類的行為的載體。方法成員的基本聲明格式為public|protected|privatestatic returnType methodName(paramList)meth

5、odbody其中returnType可以是基本數(shù)據(jù)類型，也可以是引用數(shù)據(jù)類型，或者當(dāng)無返回值時為void。參數(shù)列表中的參數(shù)也可以是各種數(shù)據(jù)類型。方法體是方法的實現(xiàn)，其中可以包含局部變量的聲明和所有合法的Java語句。事實上這是Java語言程序的實質(zhì)部分，程序中所有的執(zhí)行動作都是在這里實現(xiàn)的。Java語言對方法體有一個規(guī)定：如果方法的返回類型不為void型，則在方法體中必須包含return語句，且在方法體中必須有一條并且只能有一條return語句被執(zhí)行一次，并返回一個與返回類型相同的值。如果方法的返回類型為void型，則在方法體中不必包含return語句。return語句在方法中的使用方式為：

6、return expression; 或者是用 return;方式只返回控制而不返回任何數(shù)值。四、聲明的作用域Java語言的作用域分為類級、方法級、語句塊級、語句級。在類體中聲明的變量成員和方法成員的作用域是整個類。在方法中聲明的參數(shù)和在方法中所有語句之外聲明的變量的作用域是整個方法體。在語句塊中聲明的局部變量的作用域是該語句塊。在語句中聲明的變量的作用域是該語句。五、主類和主方法在Java Application程序中，可以定義一個特殊的類，稱為程序的主類。Java Application程序的主類中有一個特殊的方法成員，稱為主方法。主方法的名稱與類型聲明都是固定的。主方法是在Java Ap

7、plication程序執(zhí)行時第一個被訪問的方法，也是最后一個被退出的方法。主方法是公有方法、靜態(tài)方法、無返回值的方法。六、構(gòu)造方法構(gòu)造方法用來初始化類對象。構(gòu)造方法是一個特殊的方法，方法名與類名相同，并且無返回類型。構(gòu)造方法可以重載。構(gòu)造方法只能用new關(guān)鍵字調(diào)用。如果在定義類時沒有定義構(gòu)造方法，則Java系統(tǒng)會自動提供默認(rèn)的無參數(shù)構(gòu)造方法。所以，任何類都有構(gòu)造方法。七、finalize方法finalize方法在類java.lang.Object中實現(xiàn)，其作用是釋放對象實例所占用的系統(tǒng)資源，一般是在自動垃圾收集之前由系統(tǒng)自動調(diào)用。關(guān)于類java.lang.Object的詳細情況將在后面講到。八

8、、方法重載方法重載是Java語言實現(xiàn)多態(tài)的手段之一。方法重載是指在一個類中可以有多個方法使用相同名字，這些同名方法的參數(shù)表不能相同，系統(tǒng)通過參數(shù)的不同組合分辨所調(diào)用的方法。注意，Java系統(tǒng)無法分辨名字相同，參數(shù)表相同，而返回類型不同的兩個方法，這種情況將導(dǎo)致一個編譯錯誤。九、對象對象是類在程序中的實例化。對象實例在程序中包括生成、使用和清除三個階段。對象的生成對象實例的生成包括聲明、實例化和初始化三個步驟，格式為type objectName = new type(paramList)這里的type objectName聲明了一個對象實例標(biāo)識符，new運算符為其分配內(nèi)存空間，完成了實例化，t

9、ype構(gòu)造方法執(zhí)行初始化工作。調(diào)用構(gòu)造方法的結(jié)果是將該類的一個引用賦給了對象實例標(biāo)識符。對象的使用在程序中使用對象實例包括引用對象實例中的變量和調(diào)用對象實例中的方法，這都是通過取成員運算符“.”來實現(xiàn)的，其格式為objectReference.variable /引用變量 objectReference.methodName(paramList) /引用方法對象的清除Java運行時系統(tǒng)通過自動垃圾收集機制周期性地清除無用對象，釋放內(nèi)存?！纠?.2】利用對象實例訪問方法成員十、源程序文件的組織與存儲當(dāng)源程序文件被存儲時，如果文件中包含主類，則必須以主類名作為文件基本名，以.java作為文件擴展名

10、；如果文件中不包含主類，則文件的基本名無限制，以.java作為文件擴展名。編譯之后得到Java字節(jié)碼文件。Java字節(jié)碼文件的基本名與源程序文件的基本名相同，以.class為擴展名。3.3包Java引入了包的機制，以提供類的多重命名空間，同時也負責(zé)類名空間管理。把因不同目的和不同工作而開發(fā)的類放在不同的包中，即使在出現(xiàn)相同的類名的時候，也可以很好地管理。包可以有一定的層次，對應(yīng)著外存上的目錄結(jié)構(gòu)。一、package語句package語句放在Java源程序文件的第一行，指明該文件中定義的類存放到哪個包中。程序中可以沒有package語句，此時類將存放到當(dāng)前無名包中。格式為package pkg1

11、.pkg2.pkg3.；顯然package語句最多只能有一條。二、import語句import語句的作用是引入所需的類，以供在程序中使用類庫中現(xiàn)有的類。格式為import pkg1.pkg2.classname|*；import語句在程序中放在package語句之后，類定義之前。一個Java源程序中可以有多條import語句。3.4成員的訪問一、變量成員和方法成員的訪問objectName.variableobjectName.methodName(paramList)推薦為類中的每一個變量成員都定義一個讀取方法和設(shè)置方法，通常被稱為“getter方法”和“setter方法”，容易訪問變量成員

12、，也避免了對變量成員的直接訪問，有利于對象信息的隱藏。二、形參和實參方法定義時所使用的參數(shù)稱為形參，方法訪問時所使用的參數(shù)稱為實參。實參的數(shù)量和順序必須嚴(yán)格與形參對應(yīng)。一個重要的問題：參數(shù)提升。是一種按照提升規(guī)則自動進行的數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換?；緮?shù)據(jù)類型允許進行的提升boolean不允許charint，long，float和doublebyteshort，int，long，float和doubleshortint，long，float和doubleintlong，float和doublelongfloat和doublefloatdoubledouble無三、this作為對象自身的引用。格式為this

13、其作用為引用當(dāng)前對象，調(diào)用對象成員。格式為this.variablethis.methodName(paramList)四、訪問權(quán)限Java語言中規(guī)定了四種類成員訪問權(quán)限，分別為private、protected、public、friendly，默認(rèn)定義為friendly。這四種訪問權(quán)限的限定范圍如下同一個類中同一個包中不同包中的子類不同包中的非子類private protected public friendly 五、static屬性：類變量成員和類方法成員在類定義中可以用static修飾其變量成員和方法成員，使其具有static屬性，其被訪問方式和訪問范圍將發(fā)生一些變化。static ty

14、pe classVariablestatic returnType classMethod(paramList)實例變量成員和類變量成員用static聲明的變量成員為類變量，不用static聲明的變量成員為實例變量。格式為static type classVariable類變量由多個對象實例共享一個內(nèi)存區(qū)，共享同一個值。實例變量各自有各自的內(nèi)存區(qū)，對于不同的對象實例而言，其對應(yīng)的變量成員有不同的值，實例變量只能通過實例名來訪問。實例變量必須在生成對象實例后通過對象實例名來訪問；類變量既可以通過對象實例名訪問，也可以通過類名直接訪問。實例方法成員和類方法成員用static聲明的方法成員為類方法，

15、不用static聲明的方法成員為實例方法。格式為static returnType classMethod(paramList)實例方法既可以訪問實例變量，又可以訪問類變量；而類方法只能訪問類變量。在類方法中不能使用this或super?？梢圆簧深悓ο蠖苯油ㄟ^類名訪問類變量和類方法。這就是為什么將其稱為“類”成員。3.5父類、子類和繼承Java語言支持繼承機制，允許在已有的類的基礎(chǔ)上派生新的類。在繼承關(guān)系中被繼承的類為父類，由繼承而得到的類為子類。Java語言只支持單一繼承，不支持多重繼承。子類繼承父類的屬性和行為的載體變量和方法，還可以添加新的變量成員和方法成員，修改定義原有的變量成員，

16、重寫方法成員。所以說面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計的繼承機制既可以“遺傳”，又可以“變異”。一、創(chuàng)建子類在程序的類聲明中，通過extends子句來創(chuàng)建子類，其格式為class subclass extends superclass在繼承關(guān)系中，子類繼承父類的屬性和行為的載體變量和方法。Java語言規(guī)定如果在程序中聲明類時沒有用extends子句明確指明該類是哪個類的子類，則該類是類java.lang.Object的子類。在Java語言中，所有的類都是通過直接或間接地繼承類java.lang.Object而得到的，也就是說在Java語言的“類樹”中，java.lang.Object是這棵樹的“根”。二、變量成

17、員的隱藏和方法的重寫在子類中定義與父類中變量成員同名的變量時，父類中的同名變量將被隱藏。在子類中定義與父類中方法成員有相同名字、相同的參數(shù)表和相同的返回類型的方法成員稱為方法重寫。重寫方法不能使用比被重寫方法更嚴(yán)格的訪問權(quán)限。重寫的方法也將把父類中的方法隱藏掉。變量成員的隱藏和方法的重寫這二者是繼承機制中的“變異”。三、super為了能夠準(zhǔn)確地分辨父類中原有的成員和子類中修改定義的成員，Java語言通過super關(guān)鍵字實現(xiàn)對父類中被隱藏成員的訪問。super的使用有三種格式super.variable /訪問父類變量super.method(paramList) /調(diào)用父類方法成員super(

18、paramList) /調(diào)用父類構(gòu)造方法通過super關(guān)鍵字可以分辨出父類中原有的方法，從而實現(xiàn)運行時多態(tài)。四、final屬性：final類和final方法final類是不能被繼承的類，final方法是不能被重寫的方法。用final修飾類和方法分別得到final類和final方法。其格式分別為final class classNamefinal returnType methodName(paramList)五、abstract屬性：abstract類和abstract方法abstract類是必須被繼承的類，abstract方法是必須被重寫的方法。用abstract修飾類和方法分別得到abst

19、ract類和abstract方法。其格式分別為abstract class classNameabstract returnType methodName(paramList)abstract類不能被實例化，只有其子類才能被實例化，所以只有被繼承之后才能被程序使用。abstract方法是只給出方法定義而沒有給出方法體的方法，只有在子類中重新定義其方法體才有實際意義。abstract類中不一定含有abstract方法，但含有abstract方法的類必須被定義為abstract類。final關(guān)鍵字和abstract關(guān)鍵字不能同時使用在一個類或一個方法上。六、類繼承機制在程序設(shè)計中的作用類的繼承可以

20、讓子類直接獲取在父類中定義的內(nèi)容，并直接在子類中使用。類繼承機制是軟件復(fù)用技術(shù)的一種，由于被復(fù)用的代碼是對使用方開放的，因此這種復(fù)用方式屬于“白盒復(fù)用”3.6接口Java語言不支持類的多重繼承，多重繼承的功能是用接口實現(xiàn)的。接口是只聲明了方法而沒有給出方法體的一種特殊的類。其中聲明的方法要在某個類中實現(xiàn)才能使用。接口與接口之間允許多重繼承，一個類可以實現(xiàn)多個接口。由于接口中只聲明方法而不給出方法體，所以接口的多重繼承不會引起方法執(zhí)行時的混淆。Java語言對于C+中的多重繼承機制作出了明顯的改進，實現(xiàn)了比C+中多重繼承更強的功能。類繼承可以和接口實現(xiàn)同時出現(xiàn)在類定義中。一、接口的定義基本的接口聲

21、明格式為interface interfaceNameinterfaceBody習(xí)慣上接口名采用帶有-able或-ible詞尾的英文單詞。二、接口體的定義接口體中包含常量定義和方法定義兩部分。接口體中定義的常量具有public，static，final屬性。接口體中定義的方法只進行方法聲明，不提供方法體，用分號結(jié)尾，具有public，abstract屬性。例 interface Collection int MAX_NUM = 100; void add(Object obj); void delete(Object obj); Object find(Object obj); int cur

22、rentCount( ); 三、接口的繼承Java語言允許通過接口之間的繼承機制，在已有的接口的基礎(chǔ)上定義新的接口。Java語言不允許類之間的多重繼承，卻允許接口之間的多重繼承。接口之間的多重繼承是用extends子句表明當(dāng)前接口繼承了哪些接口，父接口名寫在extends子句中，相互之間用逗號隔開，格式為public interface interfaceName extends superInterfaceList interfacebody子接口的方法成員的集合是各個父接口的方法成員的集合的并集。四、接口的實現(xiàn)在類的聲明中用implements子句來表示實現(xiàn)某個或某些接口。其格式為clas

23、s classNameextends superclassName implements interfaceNameList接口中定義的方法都必須在實現(xiàn)接口的類中給出方法體，給出了方法體，則接口就實現(xiàn)了。注意，對于沒有必要給出方法體的方法，在形式上也必須給出一個由一對“ ”標(biāo)出的空的方法體。例public interface Flyer public void takeoff(); public void land(); public void fly();public class Airplane implements Flyer public void takeoff() takeoff

24、actions public void land()land actions public void fly()keep the engines running and.五、接口代碼的存儲接口體的源程序代碼在存儲時，可以與類存儲在同一個源程序文件中，接口體的代碼與類的代碼并列。當(dāng)包含接口體的代碼的源程序進行編譯時，接口體也會生成一個專有的字節(jié)碼文件。六、Java 8對接口定義的擴展修訂Java 8修訂了接口的定義，主要的改動有以下兩個。允許在接口中定義非抽象的方法實現(xiàn)，并使用default關(guān)鍵字修飾該方法。允許在接口中定義非抽象的方法實現(xiàn)，并使用static關(guān)鍵字修飾該方法，然后在程序中直接使

25、用接口名調(diào)用該方法。3.7多態(tài)性的討論一、多態(tài)性的概念多態(tài)性是指在一個繼承層次結(jié)構(gòu)或接口實現(xiàn)結(jié)構(gòu)中，一個對象實例在代碼敘述形式相同的情形下，可以依據(jù)其所指向的對象類型調(diào)用不同的執(zhí)行方法，其后臺的執(zhí)行邏輯就是代碼的動態(tài)加載。程序在編譯時僅對語法進行檢驗，只有在執(zhí)行時才會根據(jù)對象實例的類型與具體的執(zhí)行方法實現(xiàn)關(guān)聯(lián)，這種機制稱為運行時綁定或動態(tài)綁定（Dynamic Binding）。二、繼承層次結(jié)構(gòu)中對象間的關(guān)系Java語言的繼承關(guān)系中有一個十分關(guān)鍵并且常用的概念：子類的對象可以視為父類的對象。在多態(tài)性應(yīng)用中經(jīng)常出現(xiàn)以下兩種具體應(yīng)用：（一）允許將父類的對象用子類的構(gòu)造方法實例化或?qū)⒆宇惖囊觅x給父類

26、的對象，但若將子類的對象用父類的構(gòu)造方法實例化時將產(chǎn)生一個編譯錯誤。例如：class Employeeprotected String name;protected double salary;protected Date birthDate;class Manager extends Employeeprotected String department;Employee a,b;Manager c; a = new Employee( john, 2000); /正常 c = new Manager(george, development);/正常 b = new Manager(bob,

27、 sale); /允許 b = c; /允許 c = new Employee( john, 2000); /不允許（二）當(dāng)訪問一個有引用數(shù)據(jù)類型形參的方法時，可以使用該引用數(shù)據(jù)類型的子類的對象實例作為實參訪問該方法。例如：Employee a,b;Manager c; method1(Employee e)/方法定義 method1( c ); /合法的方法調(diào)用3.8內(nèi)部類與嵌套類一、內(nèi)部類與嵌套類的概念一個類可以聲明在另一個類的類體內(nèi)，稱為內(nèi)部類。如果聲明的內(nèi)部類還具有靜態(tài)屬性的話則稱為嵌套類。二、內(nèi)部類與嵌套類的兩種實現(xiàn)形式內(nèi)部類可以以一個完整的類的形式出現(xiàn)在另外一個類中，此時包容內(nèi)部類

28、的類相對而言就稱為外部類，內(nèi)部類的類體與外部類的方法并列擺放。內(nèi)部類與外部類之間存在一個特殊的關(guān)系：系統(tǒng)允許內(nèi)部類直接訪問外部類的變量成員和方法成員。如果在內(nèi)部類中使用了this關(guān)鍵字，則此時的this指向內(nèi)部類的當(dāng)前對象而不是外部類的當(dāng)前對象。如果要使用外部類的this引用的話則要在this之前加上外部類的類名。內(nèi)部類還可以在類的某個方法中聲明，這種使用方法通常還可以定義無名類，即不必為所定義的類給定標(biāo)識符，稱為匿名內(nèi)部類。包含內(nèi)部類與嵌套類的類在編譯程序時，外部類和內(nèi)部類將生成各自的class文件，外部類的class文件的名稱與普通的類的名稱的生成規(guī)則相同，內(nèi)部類的class文件名稱為外部

29、類的類名與內(nèi)部類的類名用“$”連起來，形如OutClassName$InnerClassName.class，匿名內(nèi)部類的class文件名稱為形如OutClassName$#.class，其中的“#”為數(shù)字，從1開始，每遇到一個匿名內(nèi)部類數(shù)字遞增1。內(nèi)部類與嵌套類的主要用途為事件處理，將實現(xiàn)事件監(jiān)聽器的類寫在類的內(nèi)部可以方便程序的編寫。一、java.lang.Object類public class java.lang.Object public Object(); /構(gòu)造方法 protected Object clone(); /建立當(dāng)前對象的拷貝 public boolean equals(

30、Object obj); /比較對象 protected void finalize(); /釋放資源 public final Class getClass(); /求對象對應(yīng)的類 public int hashCode(); /求hash碼值3.9Java類庫中常用類的介紹 public final Class getClass(); /求對象對應(yīng)的類 public int hashCode(); /求hash碼值 public final void notify(); /喚醒當(dāng)前線程 public final void notifyAll(); /喚醒所有線程 public String

31、 toString(); /返回當(dāng)前對象的字符串 public final void wait(); /使線程等待 public final void wait(long timeout); public final void wait(long timeout, int nanos);其中timeout為最長等待時間，單位為毫秒；nanos為附加時間，單位為納秒，取值范圍為0999999。二、System類一個非常常用的實用類，包含一些有用的類字段和方法，它不能被實例化。System類中有三個靜態(tài)變量成員：作為標(biāo)準(zhǔn)錯誤輸出流的PrintStream類內(nèi)建對象err，作為標(biāo)準(zhǔn)輸入流的Input

32、Stream類內(nèi)建對象in，作為標(biāo)準(zhǔn)輸出流的PrintStream類內(nèi)建對象out，利用這三個內(nèi)建對象可以實現(xiàn)Java程序的標(biāo)準(zhǔn)輸入輸出。三、Class類Class類是java.lang包中一個很特別的類，也是一個極其重要的類。程序中正在使用的具體的類都是Class類的對象實例。兩個常用的方法成員：String getName() /以String的形式返回此Class對象所表示 /的實體名稱public T newInstance() /創(chuàng)建此Class對象所表示的類的新實例四、Math類將基本的數(shù)學(xué)操作，如絕對值計算、指數(shù)計算、對數(shù)計算、冪計算、平方根計算和三角函數(shù)計算的方法都封裝于其中。

33、Math類中還定義了兩個常用的數(shù)學(xué)常量：圓周率“”和自然對數(shù)的底“”。Math類中的成員都被聲明為靜態(tài)的，可以通過類名直接訪問。利用Math類中的方法可以完成程序中常見的數(shù)學(xué)計算功能。五、基本數(shù)據(jù)類型封裝類在java.lang包中，每一種基本數(shù)據(jù)類型都定義了一個類型封裝類，共有8個，分別是Boolean、Character、Byte、Short、Integer、Long、Float和Double。允許程序員像處理一般的對象實例一樣處理基本數(shù)據(jù)。六、數(shù)組操作工具類ArrayscopyOf() /將一個數(shù)組中的值復(fù)制到新數(shù)組copyOfRange() /將一個數(shù)組中的值按范圍復(fù)制到新數(shù)組asList() /返回一個支持?jǐn)?shù)組的固定大小的列表binarySearch() /用二進制搜索算法在數(shù)組中搜索指定值equals() /如果兩個數(shù)組相等，則返回truehashCode() /基于指定數(shù)組的內(nèi)容返回哈希碼sort() /對數(shù)組成員按數(shù)字升序進行排序toString() /返回指定數(shù)組內(nèi)容的字符串表示形式七、String類和StringBuffer類都可以用來表示一個字符串，類String用來處理不變的字符串常量，而類StringBuffer則用于處理可變的字符串。八、Calendar類和GregorianCalendar類早期的Date類是Java類庫中定義的描述日期和時間的一個常用