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Java語言09-10學年度第一學期08計算機王德力第3章面向?qū)ο竺嫦驅(qū)ο蟮娜齻€特征：封裝、繼承、多態(tài)3.1

類與對象

面向?qū)ο蟮木幊趟枷肓D使在計算機語言中對事物的描述與現(xiàn)實世界中該事物的本來面目盡可能地一致，類(class)和對象(object)就是面向?qū)ο蠓椒ǖ暮诵母拍?。類是對某一類事物的描述，是抽象的、概念上的定義；對象是實際存在的該類事物的個體，因而也稱實例。如：人（類），張三（對象），其中張三具有人的特性和行為。面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計的重點是類的設(shè)計，而不是對象的設(shè)計。

3.1.1類的定義

類可以將數(shù)據(jù)和函數(shù)封裝在一起,其中數(shù)據(jù)表示類的屬性,函數(shù)表示類的行為。定義類就是要定義類的屬性與行為（方法）。如：

classPerson{

intage;voidshout(){

System.out.println(“myageis:”+age);}}

其中，定義了一個Person類，該類有一個屬性age，一個方法shout。類的屬性也叫類的成員變量，類的方法也叫類的成員函數(shù)。一個類中的方法可以直接訪問同類中的任何成員（包括成員變量和成員函數(shù)）。3.1.2對象的產(chǎn)生與使用要想實現(xiàn)類的屬性與行為，必須創(chuàng)建具體的對象。要創(chuàng)建新的對象，需要使用new關(guān)鍵字和想要創(chuàng)建對象的類名，如：

Personp1=newPerson();

等號左邊以類名Person作為變量類型定義了一個變量p1，來指向等號右邊通過new關(guān)鍵字創(chuàng)建的一個Person類的對象實例對象，變量p1就是對象的引用句柄，對象的引用句柄是在棧中分配的一個變量，對象本身是在堆中分配的。當一個對象被創(chuàng)建時，會對其中各種類型的成員變量自動進行初始化賦值。比如數(shù)值為0，字符為空，布爾型為假。創(chuàng)建新的對象后，就可以用“對象名.對象成員”的格式，來訪問對象的成員（屬性和方法）。例：TestPerson.java

3.1.3對象的比較有兩種方式可用于對象間的比較，它們是“==”與equals()方法，“==”操作符用于比較兩個變量的值是否相等，equals()方法用于比較兩個對象的內(nèi)容是否一致。例：Compare.java3.1.4匿名對象創(chuàng)建完對象，在調(diào)用該對象的方法時，也可以不定義對象的句柄，而直接調(diào)用這個對象的方法。這樣的對象叫做匿名對象，如：newPerson().shout();

這句代碼沒有產(chǎn)生任何句柄，而是直接用new關(guān)鍵創(chuàng)建了Person類的對象并直接調(diào)用它的shout()方法。使用匿名對象的兩種情況：（1）如果一個對象只需要進行一次方法調(diào)用，那么就可以使用匿名對象。（2）將匿名對象作為實參傳遞一個函數(shù)調(diào)用，如：

getSomeOne(newPerson());3.1.5實現(xiàn)類的封裝性 在定義一個類的成員(包括變量和方法)時,使用private關(guān)鍵字說明這個成員的訪問權(quán)限，這個成員成了類的私有成員，只能被這個類的其它成員方法調(diào)用，而不能被其它的類訪問。例：TestPerson2.javapublic為公共的，可以在任意類中訪問這類成員。為了實現(xiàn)良好的封裝性，通常將類的成員變量聲明為private，再通過public的方法來對這個變量進行訪問。這種方式被稱為封裝，實現(xiàn)封裝可以達到以下目的：隱藏類的實現(xiàn)細節(jié)；讓使用者只能通過事先定制好的方法來訪問數(shù)據(jù)，可以方便地加入控制邏輯，限制對屬性的不合理操作；便于修改，增強代碼的可維護性；可進行數(shù)據(jù)檢查。3.2構(gòu)造函數(shù)3.2.1構(gòu)造函數(shù)的定義與作用構(gòu)造方法在程序設(shè)計中非常有用,它可以為類的成員變量進行初始化工作,當一個類的實例對象剛產(chǎn)生時,這個類的構(gòu)造方法就會自動調(diào)用,我們可以在這個方法中加入要完成初始化工作的代碼。構(gòu)造方法不同于一般方法：

它具有與類相同的名稱它不含返回值它不能在方法中用return語句返回一個值例：PersonConstru.java

3.2.2構(gòu)造方法的重載構(gòu)造方法也可以被重載。例：PersonConstru2.java

在Java的每個類里都至少有一個構(gòu)造方法，如果程序員沒有在一個類里定義構(gòu)造方法，系統(tǒng)會自動為這個類產(chǎn)生一個默認的構(gòu)造方法，這個默認構(gòu)造方法沒有參數(shù)，在其方法體中也沒有任何代碼。由于系統(tǒng)提供的默認構(gòu)造方法往往不能滿足需求，我們可以自己定義類的構(gòu)造方法來滿足需要，一旦編程者為該類定義了構(gòu)造方法，系統(tǒng)就不再提供默認的構(gòu)造方法了。3.3this引用句柄例：TestThis.java問題：如何在func2中調(diào)用a1的func1？答：this.func1();this關(guān)鍵字在java程序里的作用和它的詞義很接近，它在函數(shù)內(nèi)部就是這個函數(shù)所屬的對象的引用變量。在成員方法中，對訪問的同類中成員前不加this引用，效果是一樣的，如上例：func1()；每個成員方法內(nèi)部，都有一個this引用變量，指向調(diào)用這個方法的對象。有些情況下，必須用this關(guān)鍵字（1）想通過構(gòu)造方法將外部傳入的參數(shù)賦值給類成員變量，構(gòu)造方法的形式參數(shù)名稱與類的成員變量名相同。如：

classA{Stringname; publicA(Stringname) {=name;}}不能用name=name的形式，因為形式參數(shù)是方法內(nèi)部的一個局部變量，成員變量與方法中的局部變量同名時，在該方法中對同名變量的訪問是指那個局部變量。（2）假設(shè)有一個容器類和一個部件類，在容器類的某個方法中要創(chuàng)建部件類的實例對象，而部件類的構(gòu)造方法要接收一個代表其所在容器的參數(shù)，程序代碼為：

classContainer{Componentcomp;publicvoidaddComponent(){comp=newComponent(this);}}classComponent{ContainermyContainer;publicComponent(Containerc){myContainer=c;}}

這就是通過this引用把當前的對象作為一個參數(shù)傳遞給其他的方法和構(gòu)造方法的應(yīng)用。（3）構(gòu)造方法是在產(chǎn)生對象是被java系統(tǒng)自動調(diào)用的，我們不能在程序中像調(diào)用其他方法一樣去調(diào)用構(gòu)造方法。但我們可以在一個構(gòu)造方法里調(diào)用其他重載的構(gòu)造方法，不是用構(gòu)造方法名，而是用this(參數(shù)表)的形式，根據(jù)其中的參數(shù)列表，選擇相應(yīng)的構(gòu)造方法。例：

publicclassPerson{Stringname;

intage;publicPerson(Stringname){=name;}publicPerson(String

name,intage){this(name);this.age=age;}}

在類Person的第二個構(gòu)造方法中，通過this(…)調(diào)用，執(zhí)行第一個構(gòu)造方法中的代碼。3.4函數(shù)的參數(shù)傳遞3.4.1基本數(shù)據(jù)類型的參數(shù)傳遞方法的參數(shù)傳遞過程中方法的形式參數(shù)相當于方法中定義的局部變量，方法調(diào)用結(jié)束時也就釋放了，不會影響到主程序中同名的局部變量.

例：PassValue.java3.4.2引用數(shù)據(jù)類型的參數(shù)傳遞例：PassRef.java對象的引用變量并不是對象本身，它們只是對象的句柄（名稱），就好象一個人可以有多個名稱一樣，一個對象可以有多個句柄。Java語言在給被調(diào)用方法的參數(shù)賦值時，只采用傳值的方式。所以，基本數(shù)據(jù)類型傳遞的是該數(shù)據(jù)的本身，引用數(shù)據(jù)類型傳遞的也是這個變量的值本身，即對象的引用（句柄），而非對象本身，通過方法調(diào)用，可以改變對象的內(nèi)容。3.5static關(guān)鍵字3.5.1靜態(tài)變量當我們編寫一個類時，其實就是在描述其對象的屬性和行為，而并沒有產(chǎn)生實質(zhì)上的對象，只有通過new關(guān)鍵字才會產(chǎn)生出對象，這時系統(tǒng)才會分配內(nèi)存空間給對象，其方法才可以供外部調(diào)用。有時候,我們希望無論是否產(chǎn)生了對象或無論產(chǎn)生了多少對象的情況下,某些特定的數(shù)據(jù)在內(nèi)存空間中只有一份，可以通過：類名.成員變量的形式訪問它，要實現(xiàn)這個效果，只需要在類中定義的變量前面加上static關(guān)鍵字即可，我們稱這種變量為靜態(tài)變量。靜態(tài)變量在某種程度上與其它語言的全局變量類似，如果不是私有的就可以在類的外部進行訪問，此時不需要產(chǎn)生類的實例對象，只需類名就可以引用。例：TestChinese.java用static標識符修飾的變量，它們在類被載入時創(chuàng)建，只要類存在，static變量就存在。由于靜態(tài)成員變量能被各實例對象所共享，我們可以用它來實現(xiàn)一些特殊效果，如統(tǒng)計產(chǎn)生對象數(shù)：classA{privatestaticintcount=0;publicA(){count=count+1;}}3.5.2靜態(tài)方法我們有時也希望不必創(chuàng)建對象就可以調(diào)用某個方法，換句話說也就是使該方法不必和對象綁在一起。要實現(xiàn)這個效果，只需要在類中定義的方法前加上static關(guān)鍵字即可，我們稱這種方法為靜態(tài)成員方法。同靜態(tài)成員變量一樣，可以用類名直接訪問靜態(tài)成員方法，也可以用類的實例對象來訪問靜態(tài)成員方法，還可以在類的非靜態(tài)的成員方法中象訪問其它非靜態(tài)方法一樣去訪問這個靜態(tài)方法，如：

TestChinese2.java類的靜態(tài)成員經(jīng)常被稱為“類成員”，對于靜態(tài)成員變量，我們叫做類屬性，對于靜態(tài)成員方法，我們叫類方法。采用static關(guān)鍵字說明類的屬性和方法不屬于類的某個實例對象，在前面用到的System.out.println()語句，其中，System是一個類名，out是System類的一個靜態(tài)成員變量，println()方法則是out所引用的對象的方法。在使用類的靜態(tài)方法時，要注意以下幾點：（1）在靜態(tài)方法里只能直接調(diào)用同類中其它的靜態(tài)成員（包括變量和方法），而不能直接訪問類中的非靜態(tài)成員。因為對于非靜態(tài)的方法和變量，需要先創(chuàng)建類的實例對象后才可使用，而靜態(tài)方法在使用前不用創(chuàng)建任何對象。（2）靜態(tài)方法不能以任何方式引用this和super關(guān)鍵字。（3）main()方法是靜態(tài)的，因此JVM在執(zhí)行main方法時不創(chuàng)建main方法所在類的實例對象，因而在main()方法中，不能直接訪問該類中的非靜態(tài)成員，必須創(chuàng)建該類的一個實例對象后，才能通過這個對象去訪問類中的非靜態(tài)成員。3.5.3理解main方法的語法前面已經(jīng)知道，如果一個類要被Java解釋器直接裝載運行，這個類中必須有main()方法，現(xiàn)在可以理解main方法的定義了。由于Java虛擬機需要調(diào)用類的main()方法，所以該方法的訪問權(quán)限必須是public，又因為Java虛擬機在執(zhí)行main()方法時不必創(chuàng)建對象，所以該方法必須是static的，該方法接收一個String類型的數(shù)組，該數(shù)組中保存執(zhí)行Java命令時傳遞給所運行的類的參數(shù)。3.6內(nèi)部類在一個類的內(nèi)部定義類，這就是嵌套類，也叫內(nèi)部類、內(nèi)置類。嵌套類可以直接訪問嵌套它的類的成員，包括private成員，但是，嵌套類的成員卻不能被嵌套它的類直接訪問。3.6.1類中定義的內(nèi)部類在類中直接定義的嵌套類的使用范圍，僅限于這個類的內(nèi)部，也就是說，A類里定義了一個B類，那么B為A所知，卻不被A的外面所知。內(nèi)部類的定義和普通類的定義沒什么區(qū)別，它可以直接訪問和引用它的外部類的所有變量和方法。例：InnerClassDemo.java在上例程序中，內(nèi)部類Inner定義在Outer類的范圍之內(nèi)，因此，在Inner類之內(nèi)的display()方法可以直接訪問Outer類的變量outer_i。其實，在內(nèi)部類對象保存了一個外部類對象的引用，當內(nèi)部類的成員方法中訪問某一變量時，如果在該方法和內(nèi)部類中都沒有定義過這個變量，調(diào)用就會被傳遞給內(nèi)部類中保存的那個外部類對象的引用，通過那個外部類對象的引用去調(diào)用這個變量，在內(nèi)部類中調(diào)用外部類的方法也是一樣的道理。一個內(nèi)部類可以訪問它的外部類的成員，但是反過來就不成立了。內(nèi)部類的成員只有在內(nèi)部類的范圍之內(nèi)是可知的，并不能被外部類使用。3.6.2內(nèi)部類如何被外部引用內(nèi)部類也可以通過創(chuàng)建對象從外部類之外被調(diào)用，只要將內(nèi)部類聲明為public即可，例：TestInner.java3.6.3方法中定義的內(nèi)部類嵌套類并非只能在類里定義，也可以在幾個程序塊的范圍之內(nèi)定義內(nèi)部類。例如，在方法中，或甚至在for循環(huán)內(nèi)部,都可以定義嵌套類。例：InnerClassDemo2.java3.7類的繼承面向?qū)ο蟮闹匾厣痪褪悄軌蚴褂靡郧敖ㄔ斓念惖姆椒ê蛯傩裕瑫?jié)省很多編程時間，而且更為重要的是，這樣可以減少代碼出錯的機會。這就是類的繼承。3.7.1繼承的特點例：Student.java程序中通過extends關(guān)鍵字來表明類Student具有類Person的所有屬性和方法。我們說Person類Student類的父類（也叫基類或超類），Student類是Person類的子類。在類的繼承中，有一些細節(jié)問題：（1）通過繼承可以簡化類的定義。（2）Java只支持單繼承，不允許多繼承。一個類只能有一個父類，不允許一個類直接繼承多個類，但一個類可以被多個類繼承。（3）可以有多層繼承，即一個類可以繼承某一個類的子類，如類B繼承了類A，類C又可以繼承類B，那么類C也間接繼承了類A。（4）子類繼承父類所有的成員變量和成員方法，但不繼承父類的構(gòu)造方法。

在子類的構(gòu)造方法中可以使用語句super(參數(shù)列表)調(diào)用父類的構(gòu)造方法。如：publicStudent(String

name,int

age,Stringschool){super(name,age);

this.school=school;}（5）如果子類的構(gòu)造方法中沒有顯示地調(diào)用父類構(gòu)造方法，也沒有使用this關(guān)鍵字調(diào)用重載的其它構(gòu)造方法，則在產(chǎn)生子類的實例對象時，系統(tǒng)默認調(diào)用父類無參數(shù)的構(gòu)造方法。但此時如果父類中沒有無參數(shù)的構(gòu)造方法，則編譯出錯。所以，在定義類時，只要定義了有參數(shù)的構(gòu)造方法，通常都還需要定義一個無參數(shù)的構(gòu)造方法。3.7.2子類對象的實例化過程如：Personp=newPerson(“zs”,19);（1）分配成員變量的存儲空間并進行默認的初始化。（2）綁定構(gòu)造方法參數(shù)。如將“zs”和19賦值給構(gòu)造方法中的形式參數(shù)變量。（3）如有this調(diào)用，則調(diào)用相應(yīng)的重載構(gòu)造方法。（4）顯式或隱式追溯調(diào)用父類的構(gòu)造方法。（5）進行實例變量的顯式初始化操作，也就是執(zhí)行在定義成員變量時就對其進行賦值的語句。（6）執(zhí)行當前構(gòu)造方法的方法體中和程序代碼。其中super(…)this(…)調(diào)用語句不能同時在一個構(gòu)造函數(shù)中出現(xiàn)。super(…)或this(…)調(diào)用語句只能作為構(gòu)造函數(shù)中的第一句出現(xiàn)。3.7.3覆蓋父類的方法在子類中可以根據(jù)需要對從父類中繼承來的方法進行改造：方法的覆蓋（也叫重寫）。覆蓋方法必須和被覆蓋方法具有相同的方法名稱、參數(shù)列表和返回值類型。例：Student1.java3.7.4final關(guān)鍵字1.在java中聲明類、屬性和方法時，可使用關(guān)鍵字final來修飾。2final標記的類不能被繼承。3final標記的方法不能被子類重寫。4final標記的變量即成為常量，只能賦值一次。final標記的變量必須在聲明的同時或在該類的構(gòu)造方法中顯式賦值。3.8抽象類與接口3.8.1抽象類Java中可以定義一些不含方法體的方法，它的方法體的實現(xiàn)交給該類的子類根據(jù)自己的情況去實現(xiàn)，這樣的方法就是抽象方法，包含抽象方法的類就叫做抽象類。一個抽象類中可以有一個或多個抽象方法。抽象方法必須用abstract修飾符來定義，任何帶有抽象方法的類都必須聲明為抽象類。1、抽象類定義規(guī)則抽象類必須用abstract關(guān)鍵字來修飾，抽象方法也必須用abstract來修飾。抽象類不能被實例化，也就是不能用new關(guān)鍵字去產(chǎn)生對象。抽象方法只需聲明，而不需實現(xiàn)。含有抽象方法的類必須被聲明為抽象類，抽象類的子類必須覆蓋所有的抽象方法后才能被實例化，否則這個子類還是個抽象類。2、抽象方法的寫法

abstract返回值類型抽象方法(參數(shù)列表)；3、抽象類和抽象方法的例子

abstractclassA{abstractint

aa(int

x,inty);}注意：含有抽象方法的類肯定是抽象類，抽象類中的某個方法不一定是抽象的。3.8.2接口（interface）如果一個抽象類中的所有方法都是抽象的，就可以將這個類用另外一種方式來定義，也就是接口定義。接口是抽象方法和常量值的定義和集合，從本質(zhì)上講，接口是一種特殊的抽象類，這種抽象類中只包含常量和方法的定義，而沒有變量和方法的實現(xiàn)。如：

publicinterfaceRunner{

intID=1;voidrun();}在接口Runner的定義中，即使沒有顯式地將其中的成員用public關(guān)鍵字標識，但這些成員都是public訪問類型的。接口里的變量默認是用publicstaticfinal標識的。所以，接口中定義的變量就是全局靜態(tài)變量。我們可以定義一個新的接口，用extends關(guān)鍵字去繼承一個已有的接口；也可以定義一個類，用implements關(guān)鍵字去實現(xiàn)一個接口中的所有方法；還可以定義一個抽象的類，用implements關(guān)鍵字去實現(xiàn)一個接口中定義的部分方法。interfaceCanFight{voidfight();}interfaceCanSwim

{voidswim();}interfaceCanFly

{voidfly();}classActionCharacter{publicvoidfight(){}}classHeroextendsActionCharacterimplementsCanFight,CanSwim,CanFly

{publicvoidswim(){}publicvoidfly(){}}在java中，設(shè)計接口的目的是為了讓類不必受限于單一繼承的關(guān)系，而可以靈活地同時繼承一些共有的特性，從而達到多重繼承的目的。一個類可以在繼承一個父類的同時，實現(xiàn)一個或多個接口，extends關(guān)鍵字必須位于implements關(guān)鍵字之前。實現(xiàn)一個接口就是要實現(xiàn)該接口的所有方法（抽象類除外）接口中的方法都是抽象的。多個無關(guān)的類可以實現(xiàn)同一個接口，一個類可以實現(xiàn)多個無關(guān)的接口。3.9對象的多態(tài)性3.9.1對象的類型轉(zhuǎn)換子類對象能夠自動轉(zhuǎn)換成父類的。但父類的對象不能自動轉(zhuǎn)換成子類的，如需要，必須進行強制類型轉(zhuǎn)換。比如“男人”和“人”的關(guān)系。3.9.2面向?qū)ο蟮亩鄳B(tài)性例：Cdt.java盡管在callA(Aa)方法定義中，從字面上看是通過父類的引用類型變量a去調(diào)用其中的func1()，但實際執(zhí)行的是子類中的func1()方法，這是因為實際傳遞進來的對象確實是子類的實例對象，所以程序調(diào)用的是子類中的func1()方法。同一段程序代碼，卻有兩種截然不同的結(jié)果，這就是面向?qū)ο蟮亩鄳B(tài)性。多態(tài)性有如下特點：應(yīng)用程序不必為每一個子類編寫功能調(diào)用，只需要對抽象基類進行處理即可。子類的功能可以被基類的方法或引用變量調(diào)用，這叫做向后兼容，可以提高程序的可擴充性和可維護性。3.9.3匿名內(nèi)部類例：AnInner.java此例中，類Inner僅使用了一次，對于此程序，可以簡寫，在調(diào)用callInner方法時，不用事先定義類Inner，可以在給callInner方法傳遞參數(shù)時，臨時創(chuàng)建一個類A的匿名子類的實例對象。例：AnInner2.java

3.10包為了對類進行分門別類的管理，Java通過引入包機制，來解決此問題。3.10.1package語句及應(yīng)用例：TestPackage.java程序中第一條語句，批示這個源文件中的所有類都位于包.cysz中，位于包中的每個類的完整名稱都應(yīng)該是包名與類名的組合，如類TestPackage的完整名稱是：.cysz.TestPackage

同一個包中的類相互訪問，不用指定包名，如果從外部訪問一個包中的類，必須用類的完整名稱。如果在命令行中啟動Java虛擬機，解釋運行TestPackage類，必須用：java.cysz.TestPackage位于包中的類，在文件系統(tǒng)中的存放位置，必須有與包名層次相對應(yīng)的目錄結(jié)構(gòu)。在package語句中，用(.)來指明包的層次。所以例中的生成的類要放于源文件所在目錄下的cn\com\cysz目錄下。

當虛擬機要裝載.cysz.TestPackage類時，會沿著classpath環(huán)境變量指定的路徑中去逐一查找，查找這些路徑下是否有cn子目錄，接著在此目錄下查找com子目錄，再在下面去查找cysz子目錄，最后在此查找TestPackage.class文件。也可在編譯時