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Java面向对象特性,伍淳华北京邮电大学计算机学院,Java,JAVA语言概述,学习目标,Java,JAVA语言概述,难点和重点,Java,面向对象技术基础,什么是面向对象,80年代初的定义：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。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。,Java,面向对象技术基础,基本思想,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。软件开发是一种逻辑思维活动，其方法不应该是一种超越人类日常的思维方式。,Java,面向对象技术基础,对象的基本概念,客观世界的组成：-对象-对象之间的关系对象：对象是系统中需要研究的任何事物,它不仅能表示具体的事物,还能表示抽象的规则、计划或事件。它是构成系统的一个基本单位。一个对象由一组属性和对这组属性进行操作的一组服务组成。,Java,面向对象技术基础,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。,Java,面向对象技术基础,class Car int color_number;int door_number;int speed;void brake()void speedUp();void slowDown(),现实生活中的对象,Java,面向对象技术基础,类的基本概念,在面向对象的编程语言中，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:模具铸件 类 实例化对象,Java,面向对象技术基础,封装,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口使之与外部发生联系。,Java,面向对象技术基础,封装,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。可见性：对象的属性和服务允许对象外部存取和引用的程序。,Java,面向对象技术基础,继承,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、学生。多继承：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。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)。,Java,面向对象技术基础,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。System.out.println(“hello”);point.draw();服务通常被称为方法或函数。,Java,面向对象技术基础,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。,Java,面向对象技术基础,主动对象,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）。Java中拥有main方法的对象就是主动对象。,Java,面向对象与过程化程序设计,过程化程序设计-逐步求精的处理过程；（自顶向下的方法）-编写求解简单任务的过程，并将它们组装成更加复杂的过程；（自底向上的方法）面向对象-先从项目中分离出类-确定类中的成员及方法,Java,面向对象与过程化程序设计,对于规模较小的问题，使用过程化程序设计比较合适，但对于大规模问题，使用面向对象有以下好处：-类提供了一种便于将众多的方法聚集在一起的机制；如2000个过程，可能需要100个类，平均每个类20个方法；-类的封装机制有助于对其他的类方法隐藏数据操作；,数据,过程,过程,过程,过程,过程,对象数据,方法,方法,对象数据,方法,方法,Java,Java语言的面向对象技术特性,类,包括类声明和类体类声明：publicabstract|final class className extends superclassName implements interfaceNameList,Java,Java语言的面向对象技术特性,类,类体定义如下：class className public|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,Java语言的面向对象技术特性,类,成员变量 public|protected|private static final transient volatile typevariableName;static:静态变量（类变量）；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,Java,Java语言的面向对象技术特性,类,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:方法不能被重写native:集成其它语言的代码synchronized:控制多个并发线程的访问,Java,Java语言的面向对象技术特性,类,参数的值参传递 import java.io.*;public class PassTest float 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);/值参数 System.out.println(Int Value after Change is:+val);,Java,Java语言的面向对象技术特性,类,参数的值参传递 pt.ptValue=101f;System.out.println(“Original ptValue is:”+pt.ptValue);pt.changeObjValue(pt);/引用类型的参数 System.out.println(ptValue after Change is:+pt.ptValue);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,Java,Java语言的面向对象技术特性,类,参数的值参传递 c:java PassTestOriginal Int Value is:11Int Value after Change is:11Original ptValue is:101.0ptValue after Change is:99.0,Java,Java语言的面向对象技术特性,类,成员方法（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。,Java,Java语言的面向对象技术特性,类,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 z=5;/局部变量System.out.println(*in init*);System.out.println(x=+x+y=+y+z=+z);,Java,Java语言的面向对象技术特性,类,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 init*);System.out.println(x=+v.x+y=+v.y+z=+v.z);,Java,Java语言的面向对象技术特性,类,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,Java,Java语言的面向对象技术特性,类,成员方法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，或是其子类。当返回类型是接口时，返回值必须实现该接口。,Java,Java语言的面向对象技术特性,类,方法重载方法重载是指多个方法享有相同的名字区别在于:或者是参数的个数不同，或者是参数类型不同。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。返回类型不能用来区分重载的方法。,Java,Java语言的面向对象技术特性,类,方法重载 import java.io.*;class MethodOverloading void receive(int i)System.out.println(“Receive one int data”);System.out.println(“i=”+i);void receive(int x,int y)System.out.println(“Receive two int datas”);System.out.println(x=+x+y=+y);,Java,Java语言的面向对象技术特性,类,方法重载public class MethodOverloadingTestpublic static void main(String args)MethodOverloading mo=new MethodOverloading();mo.receive(1);mo.receive(2,3);,Java,Java语言的面向对象技术特性,类,方法重载c:java MethodOverloadingTestReceive one int datai=1Receive two int datasx=2 y=3,Java,Java语言的面向对象技术特性,类,构造方法 重载经常用于构造方法。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。Java 中的每个类都有构造方法，用来初始化该类的一个对象。构造方法只能由new运算符调用,Java,Java语言的面向对象技术特性,类,构造方法 class Pointint x,y;Point()x=0;y=0;Point(int x,int y)this.x=x;this.y=y;,Java,Java语言的面向对象技术特性,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。表示为调用该对象的某个方法。public class HelloWorldApp public static void main(String args)System.out.println(“hello”);,Java,Java语言的面向对象技术特性,对象,对象的生命周期生成使用清除,Java,Java语言的面向对象技术特性,对象,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；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，进行初始化；根据参数不同调用相应的构造方法。,Java,Java语言的面向对象技术特性,对象,对象的生成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。,Java,Java语言的面向对象技术特性,对象,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。,Java,Java语言的面向对象技术特性,对象,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;,Java,Java语言的面向对象技术特性,对象,调用对象的方法格式：objectReference.methodName(paramlist);例如：p.move(30,20);new Point().move(30,20);使用方法的返回值 if(p.equal(20,30)/statements when equal else/statements when unequal,Java,Java语言的面向对象技术特性,对象,对象的清除当不存在对一个对象的引用时，该对象成为一个无用对象。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。,Java,Java语言的面向对象技术特性,Java的面向对象特性,封装性继承性多态性,Java,Java语言的面向对象技术特性,Java的面向对象特性,封装性类定义 class className public|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,Java语言的面向对象技术特性,Java的面向对象特性,封装性Java类中的修饰词 1）private 类中限定为private的成员，只能被这个类本身访问。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。,Java,Java语言的面向对象技术特性,Java的面向对象特性,封装性Java类中的修饰词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。,Java,Java语言的面向对象技术特性,Java的面向对象特性,封装性Java类中的修饰词,Java,Java语言的面向对象技术特性,Java的面向对象特性,继承性通过继承实现代码复用根类:java.lang.Object父类包括直接或者间接被继承的类Java不支持多重继承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，其命名与父类方法同名,Java,Java语言的面向对象技术特性,Java的面向对象特性,继承性创建子类-格式 class SubClass extends SuperClass,Java,Java语言的面向对象技术特性,Java的面向对象特性,继承性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的状态和行为。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;.,Java,Java语言的面向对象技术特性,Java的面向对象特性,继承性重写: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,Java,Java语言的面向对象技术特性,Java的面向对象特性,super java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方法，如：super.Method(paramlist);3）调用父类的构造函数，如：super(paramlist);,Java,Java语言的面向对象技术特性,Java的面向对象特性,super import java.io.*;class SuperClassint x;SuperClass()x=3;System.out.println(in SuperClass:x=+x);void doSomething()System.out.println(in SuperClass.doSomething();,Java,Java语言的面向对象技术特性,Java的面向对象特性,superclass SubClass extends SuperClass int x;SubClass()super();/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);,Java,Java语言的面向对象技术特性,Java的面向对象特性,superpublic class Inheritance public static void main(String args)SubClass subC=new SubClass();subC.doSomething();,Java,Java语言的面向对象技术特性,Java的面向对象特性,Super运行结果 in SuperClass:x=3in SubClass:x=5in SuperClass.doSomething()in SubClass.doSomething()super.x=3 sub.x=5,Java,Java语言的面向对象技术特性,Java的面向对象特性,多态性静态多态性(编译时多态)由重载的方法实现 运行时多态由方法重写实现 调用规则:根据实例的类型,Java,Java语言的面向对象技术特性,Java的面向对象特性,多态性重写方法的调用规则 import java.io.*;class Avoid callme()System.out.println(Inside As callme()method“);class B extends Avoid callme()System.out.println(Inside Bs callme()Method);,Java,Java语言的面向对象技术特性,Java的面向对象特性,多态性重写方法的调用规则public class Dispatchpublic static void main(String args)A a=new B();a.callme();,Java,Java语言的面向对象技术特性,Java的面向对象特性,多态性重写方法的调用规则-运行结果c:java DispatchInside Bs callme()method,Java,Java语言的面向对象技术特性,Java的面向对象特性,多态性方法重写时应遵循的原则：1）改写后的方法不能比被重写的方法有更严格的访问权限（可以相同）。2）改写后的方法不能比重写的方法产生更多的例外。,Java,Java语言的面向对象技术特性,Java的面向对象特性,多态性方法重写时应遵循的原则：class Parent public void function()class Child extends Parent private void function(),Java,Java语言的面向对象技术特性,Java的面向对象特性,多态性方法重写时应遵循的原则：public class OverriddenTest public static void main(String args)Parent p1=new Parent();Parent p2=new Child();p1.function();p2.function();,Java,Java语言的面向对象技术特性,Java的面向对象特性,多态性对象状态的确定(instance of)-Manager和Contractor都是Employee的子类-public void method(Employee e)if(e instance of Manager)/do something as a Manager else if(e instance of Contractor)/do something as a Contractor,Java,Java语言的面向对象技术特性,Java的面向对象特性,final 关键字final 关键字可以修饰类、类的成员变量和成员方法，但final 的作用不同。1）final 修饰成员变量：final修饰变量,则成为常量，例如final type variableName;修饰成员变量时，定义时同时给出初始值，而修饰局部变量时不做要求。,Java,Java语言的面向对象技术特性,Java的面向对象特性,final 关键字2）final 修饰成员方法：final修饰方法，则该方法不能被子类重写final returnType methodName(paramList)3）final 类：final修饰类，则类不能被继承final class finalClassName,Java,Java语言的面向对象技术特性,Java的面向对象特性,实例成员和类成员用static 关键字可以声明类变量和类方法，其格式如下：static type classVar;static returnType classMethod(paramlist)如果在声明时不用static 关键字修饰，则声明为实例变量和实例方法。,Java,Java语言的面向对象技术特性,Java的面向对象特性,实例成员和类成员每个对象的实例变量都分配内存通过该对象来访问这些实例变量，不同的实例变量是不同的。类变量仅在生成第一个对象时分配内存，所有实例对象共享同一个类变量类变量可通过类名直接访问，无需先生成一个实例对象也可以通过实例对象访问类变量。,Java,Java语言的面向对象技术特性,Java的面向对象特性,实例方法和类方法实例方法可以对当前对象的实例变量进行操作，也可以对类变量进行操作。类方法不能访问实例变量，只能访问类变量。类方法可以由类名直接调用，也可由实例对象进行调用。类方法中不能使用this或super关键字。,Java,Java语言的面向对象技术特性,Java的面向对象特性,class Member static int classVar;int instanceVar;static void setClassVar(int i)classVar=i;/instanceVar=i;/类方法不能访问实例变量static int getClassVar()return classVar;void setInstanceVar(int i)classVar=i;instanceVar=i;int getInstanceVar()return instanceVar;,Java,Java语言的面向对象技术特性,Java的面向对象特性,public class MemberTestpublic static void main(String args)Member m1=new member();Member m2=new member();m1.setClassVar(1);m2.setClassVar(2);System.out.println(m1.classVar=“+m1.getClassVar()+“m2.ClassVar=+m2.getClassVar();m1.setInstanceVar(11);m2.setInstanceVar(22);System.out.println(m1.InstanceVar=“+m1.getInstanceVar()+m2.InstanceVar=“+m2.getInstanceVar();,Java,Java语言的面向对象技术特性,Java的面向对象特性,c:java MemberTestm1.classVar=2 m2.classVar=2m1.InstanceVar=11 m2.InstanceVar=22,Java,Java语言的面向对象技术特性,Java的面向对象特性,类java.lang.Object类java.lang.Object处于java开发环境的类层次的根部，其它所有的类都是直接或间接地继承了此类。该类定义了一些最基本的状态和行为。-equals()：比较两个对象(引用)是否相同。-getClass()：返回对象运行时所对应的类的表示，从而可得到相应的信息。-toString()：用来返回对象的字符串表示。-finalize()：用于在垃圾收集前清除对象。-notify(),notifyAll(),wait()：用于多线程处理中的同步。,Java,Java语言的面向对象技术特性,Java的面向对象特性,抽象类用abstract 关键字来修饰一个类或方法abstract class abstractClass abstract returnType abstractMethod(paramlist)抽象类必须被继承，抽象方法必须被重写抽象方法只需声明，无需实现；抽象类不能被实例化抽象类不一定要包含抽象方法若类中包含了抽象方法，则该类必须被定义为抽象类,Java,Java语言的面向对象技术特性,Java的面向对象特性,接口接口是抽象类的一种，只包含常量和方法的定义，而没有变量和方法的实现，且其方法都是抽象方法。接口的作用通过接口实现不相关类的相同行为,而无需考虑这些类之间的关系。通过接口指明多个类需要实现的方法。通过接口了解对象的交互界面,而无需了解对象所对应的类。,Java,Java语言的面向对象技术特性,Java的面向对象特性,接口 接口的定义接口的定义包括接口声明和接口体完整的接口声明：public interface interfaceNameextends listOfSuperInterface 接口体包括常量定义和方法定义-常量定义格式为：type NAME=value;该常量被实现该接口的多个类共享;缺省的具有public,final,static的属性。-方法体定义格式为：(缺省的具有 public和abstract属性)returnType methodName(paramlist)；,Java,Java语言的面向对象技术特性,Java的面向对象特性,接口 接口的定义例:interface Collectionint MAX_NUM=100;void add(Object obj);void delete(Object obj);Object find(Object obj);int currentCount();,Java,Java语言的面向对象技术特性,Java的面向对象特性,接口 接口的实现在类的声明中用implements子句来表示一个类使用某个接口一个类可以实现多个接口,在implements子句中用逗号分开在类体中可以使用接口中定义的常量，必须实现接口中定义的所有方法。,Java,Java语言的面向对象技术特性,Java的面向对象特性,接口 接口的实现例:class FIFOQuene implements Collectionvoid add(Object obj)void delete(Object obj)Object find(Object obj)int currentCount,Java,Java语言的面向对象技术特性,Java的面向对象特性,接口 接口类型的使用接口作为一种引用类型来使用任何实现该接口的类的实例都可以存储在该接口类型的变量中通过这些变量可以访问类所实现的接口中的方法。,Java,Java语言的面向对象技术特性,Java的面向对象特性,接口 接口类型的使用例:class InterfaceTypepublic static void main(String args)Collection c=new FIFOQuene();c.add(obj);,Java,Java语言的面向对象技术特性,Java的面向对象特性,Inner Class内部类:在一个类的内部嵌套定义的类(1)是其它类的成员(2)在一个语句块的内部定义(3)在表达式内部匿名定义。Inner Class一般用来生成事件适配器，用于事件处理。,Java,Java语言的面向对象技术特性,Java的面向对象特性,Inner Class import java.awt.*;import java.awt.event.*;public class TwoListenInner private Frame f;private TextField tf;public static void main(String args)TwoListenInner that=new TwoListenInner();that.go();,Java,Java语言的面向对象技术特性,Java的面向对象特性,Inner Class public void go()f=new Frame(Two listeners example);f.add(North,new Label(Click and drag the mouse);tf=new TextField(30);f.add(South,tf);f.addMouseMotionListener(new MouseMotionHandler();f.addMouseListener(new MouseEventHandler();f.setSize(300,300);f.setVisible(true);,Java,Java语言的面向对象技术特性,Java的面向对象特性,Inner Class class MouseMotionHandler extends MouseMotionAdapter public void mouseDragged(MouseEvent e)String s=Mouse dragging:X=+e.getX()+Y=+e.getY();tf.setText(s);,Java,Java语言的面向对象技术特性,Java的面向对象特性,Inner Class class MouseEventHandler extends MouseAdapter public void mouseEntered(MouseEvent e)String s=“The mouse entered”;tf.setText(s);public void mouseExited(MouseEvent e)String s=“The mouse left the building”;tf.setText(s);,Java,Java语言的面向对象技术特性,Java的面向对象特性,Inner Class优点：节省编译后产生的字节码文件的大小缺点：使程序结构不清楚,Java,Java语言的面向对象技术特性,Java的面向对象特性,anonymous class匿名类：一个表达式内部包含一个完整的类定义 例：重写TwoListenInner中的部分语句public void go()f.addMouseMotionListener(new MouseMotionHandler()public void mouseDragged(MouseEvent e)String s=Mouse dragging:X=+e.getX()+Y=+e.getY();tf.setText(s););,Java,Java语言的面向对象技术特性,类设计技巧,识别类 分析问题的过程中寻找名词类中添加方法和属性 方法对应着动词,Java,Java语言的面向对象技术特性,类设计技巧,成员变量一般设计为私有 数据的表示形式可能会改变,但其使用方式却不会经常发生变化-一个私有成员变量-一个公有的数据访问方法-一个公有的数据更改方法一定要对成员变量进行初始化不要在类中使用过多的基本数据类型将职责过多的类进行分解类名和方法名要能够体现其职责,Java,Java语言的面向对象技术特性,Java的面向对象特性,本章小结类与对象封装性、继承性、多态性方法重写和方法重载类变量和类方法成员变量和成员方法的修饰符抽象类和接口内部类和匿名类类设计,Java,Java语言概述,习题,email:pwd:buptjava,Thank You!,