【正文】 Java程序設(shè)計教程 第 4章 面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計 第 4章 面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計 面向?qū)ο蟮幕靖拍? 對象和類 接口 包 本章小 結(jié) 面向?qū)ο蟮幕靖拍? 對象 類 接口 包 方法 總結(jié) 1. 什么是抽象 ？ Benjamin 說：我們把自然界分解，然后組織成不同的概念。 例如，把一對情侶抽象為 2，把“空”抽象為 0，這種表示方法就是一種抽象。自然界的抽象基于人們的經(jīng)驗。 計算機(jī)程序設(shè)計的抽象 : 例如：匯編語言 高級語言 涉及到 2個概念： 問題空間 和 解空間 。 2. 對象的概念 對象 對象 問題空間： 是需要用計算機(jī)去解決的問題，是問題解決者對問題的認(rèn)識，這些問題是存在于現(xiàn)實生活中的。比如機(jī)場管理、個人信用卡關(guān)系、銀行賬戶管理。 解空間： 所謂解空間就是對問題空間中有待解決的問題進(jìn)行建模的空間。這里討論的解空間將以計算機(jī)為載體，要做的工作就是如何將現(xiàn)實中將要解決的問題抽象成計算機(jī)可理解并表示的單元，這個單元即為所謂的 對象 。所以將現(xiàn)實抽象成對象是個很重要的過程。 對象 2. 對象的概念 《 Thinking in Java》 一書中的作者 Bruce Eckel 說 ：什么都是對象 ，比如 一個人，一個燈泡等。 以燈泡為例：燈泡有其屬性，如功率、電流、發(fā)光顏色等；也有其行為，如點(diǎn)亮、熄滅、調(diào)亮、調(diào)暗等。 一個對象基本上有自己的名字、屬性（變量）和可以提供的服務(wù)（行為，函數(shù)實現(xiàn)）。 圖示說明： 總結(jié)： Object (對象 ) — Class（類） — ADT（ 抽象數(shù)據(jù)類型）。 對象 2. 對象的概念 舉例說明： 圖 41中的矩形是一個 UML（ Unified Modeling Language）圖，它清晰地描述了一個對象應(yīng)有的基本元素。 ⑴對象名。 矩形上層外面的 Type Name，這里的 Type 是很嚴(yán)謹(jǐn)?shù)亩x。應(yīng)該記住這樣一個層次關(guān)系： Object – Class – ADT。 ⑵對象提供的服務(wù)（方法或函數(shù)）。 對象的一些行為所帶來的效果映射成現(xiàn)實中的服務(wù)。在圖 41的矩形框下半部分的四個行為 on()、off()、 brighten()、 dim()，表示此處的對象提供的服務(wù)有 4種，可選擇打開、關(guān)閉、調(diào)亮和調(diào)暗電筒的光源。 手電筒 類 類： 就是一組對象的集合。 面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計語言都用 class關(guān)鍵字來表示類。 class是一種抽象的數(shù)據(jù)類型。 類的特性： 封裝性 、 繼承 （ Inheritance） 性 和 多態(tài)（ Polymophism） 性 。 ① 封裝性 ： 類是屬性和其所提供的服務(wù)（方法）的封裝體。如圖 41所示。 ② 繼承 性 ： 課本 P70： 圖 42 和 圖 43 。 ③ 多態(tài) 性 ： 就是指同一個符號或名字在不同情況下的不同解釋。例如： 除法運(yùn)算符： /。 （注：多態(tài)性在此簡單了解，后面做詳細(xì)學(xué)習(xí)） 類 Fruit tasted() 味道 juice() 榨汁 Apple Orange Banana bum()烤香蕉 圖 42 isa關(guān)系（繼承關(guān)系） 父類（基類、超類） 子類（派生類） 類 圖 43 hasa關(guān)系（組合關(guān)系） Car tire 輪胎 michelin is a has a 說明： 上述 hasa關(guān)系不屬于類的繼承關(guān)系，在此僅作了解。 接口 接口： 是和類相似的一種抽象數(shù)據(jù)類型。 接口中只給出公有的靜態(tài)常量數(shù)據(jù)成員，不能定義其他的數(shù)據(jù)成員，只能定義公有的抽象方法，不能定義其他形式的成員方法。 接口 表達(dá)了設(shè)計級的內(nèi)容，在某種意義上，它比類更抽象，是類的一個框架，也是 觀察某個類的一個角度 。 例如： 某些電器可以遙控，“可遙控”就是一個接口。某些動物會游泳， “會游泳 ” 就是一個接口。 包 程序包： 是多個類或接口的集合，它使得大型 Java程序可以具有清晰的層次化結(jié)構(gòu)。 程序包、子程序包、編譯單元、類或接口構(gòu)成了 Java程序的邏輯組織結(jié)構(gòu) ； 目錄、子目錄、文件在大多數(shù) Java運(yùn)行平臺下構(gòu)成了Java程序的物理組織結(jié)構(gòu) 。 程序包的作用 ： 使得不同的類或接口的名字層次化，減少了類或接口名字的沖突，因此 Java程序的重用更為方便。 標(biāo)準(zhǔn)的 Java庫分為許多程序包。常用的有： （自動引入） 、 、 、 、 、 、 方法 1. 方法的聲明與調(diào)用 2. 參數(shù)調(diào)用 3. 標(biāo)識符的作用域 4. 使用 Java API 方法 （ 1） 方法的聲明。 聲明格式如下： 返回類型 方法名字 (形式參數(shù)表 ) { 方法體 。 } 格式說明： 方法名字和形式參數(shù)表構(gòu)成了方法的基調(diào)，所謂的基調(diào)是一種函數(shù)關(guān)系。方法名是一個 Java標(biāo)識符，通常根據(jù)方法所執(zhí)行的功能為方法選擇一個有意義的名字；形式參數(shù)表是用逗號分隔的變量聲明列表，用于接收從方法調(diào)用程序傳遞給該方法的數(shù)據(jù)，如果該方法不需要接收數(shù)據(jù)，那么形參表可以為空。 （ 2） 方法的調(diào)用 。 方法 （ 2）方法調(diào)用 方法調(diào)用在 Java語言中是一個表達(dá)式，它的一般格式為： 方法名 (實際參數(shù)表 ) ?b ( )?c ( )?方 法 a 方 法 b方 法 c格式說明： 實際參數(shù)表也用逗號分隔，個數(shù)和形式參數(shù)表的個數(shù)相同，類型和形式參數(shù)對應(yīng)兼容。注意，即使實際參數(shù)為空，形參也為空，方法名后面的圓括號也是不能省略的。在程序設(shè)計中，經(jīng)常會用到嵌套調(diào)用。即方法 a調(diào)用方法 b，而方法 b又調(diào)用了方法 c，如圖 44所示。 方法 2. 參數(shù)調(diào)用 Java中對參數(shù)的調(diào)用有兩種方式： ①對于所有的基本數(shù)據(jù)類型：采用按值調(diào)用； ②而對于對象：則按引用調(diào)用。 說明： (1) 按值調(diào)用 ： 是指當(dāng)程序調(diào)用一個方法的時候，該方法的形參接收的是實際參數(shù)的拷貝而不是實際參數(shù)本身，也就是說接收的只是一個值的概念。無論在方法體中對形參作什么操作，都不會改變原來實參的值； (2) 按引用調(diào)用： 是指傳遞的是對象的引用，也就是指向?qū)ο蟮闹羔槪詫π螀⒌牟僮饕簿褪菍@個指針的操作。 方法 3. 標(biāo)識符的作用域 標(biāo)識符命名要求能表達(dá)變量的含義不要過于簡短，這樣既便于閱讀也便于多人合作的開發(fā)。 標(biāo)識符的作用域規(guī)則： （共 4條 ,見課本 P72 ） （ 1）方法的形式參數(shù)涵蓋整個方法體。 （ 2）在塊中聲明的標(biāo)識符其作用域從聲明開始到該塊結(jié)束。在嵌套塊之前聲明的標(biāo)識符涵蓋該嵌套塊。所謂的塊就是用花括號括住的一個區(qū)域，方法就是一個塊，塊中也可以嵌套塊。 [程序舉例說明 ] （ 3）在 for語句初始化部分聲明變量的作用域為 for語句中的三部分以及整個循環(huán)體。 例如， 有以下程序段： public void scope(int x) { x=x+1 。 int y=x*2 。 if ( y5 ) { int z=yx 。 ( x+,+y+,+z )。 } y=y*2 。 int z=x+5 。 (x+,+y+,+z )。 } 說明： 該規(guī)則禁止了方法體中聲明的局部變量隱藏同名的形式參數(shù)，也禁止在內(nèi)層塊中聲明的變量隱藏外層聲明的同名變量。 運(yùn)行程序： 如果方法傳入的參數(shù)為 6，那么顯示應(yīng)該為： 7 , 14 , 7 7 , 28 , 12 3. 標(biāo)識符的作用域 (4) 類中聲明的方法的作用域是包含整個類的，所以方法的聲明次序是無關(guān)緊要的。 注意： 如果對作用域的概念比較模糊，就可能造成標(biāo)識符命名沖突。例如： public void conflit( int x ){ int x=0 。 int y=x+5 。 if( y4 ) { int y=x5 。 (x+, +y) 。 } } 注意 ： 黃色標(biāo)注的語句出現(xiàn)命名沖突，是錯誤的。 方法 4. 使用 Java API Java語言的一個很大的優(yōu)點(diǎn)是 Java語言本身提供了非常豐富的 API供程序員使用，里面包含了大量的方法，其中有很多是靜態(tài)的方法。和靜態(tài)變量（后面將詳細(xì)討論）的定義一樣，靜態(tài)方法是類的方法，當(dāng)需要使用類的服務(wù)時，不需要創(chuàng)建對象來提供服務(wù)，而可以直接指示該類來提供服務(wù)，用下面的語法來實現(xiàn)： Class . methods( )。 例如， Java API 提供的 Math類就有很多常用的數(shù)值運(yùn)算方法，參見課本 P73表 41所示。 說明： 盡量去用一些現(xiàn)成且久經(jīng)考驗的工具去完成一項工作是十分明智的， API就扮演了這樣一個角色。能夠熟練掌握并運(yùn)用 Java API提供的服務(wù)，對開發(fā)程序是十分有利的。 Java程序的結(jié)構(gòu)總結(jié)： package 語句 0/1 個（或）必須放在文件開始。（包說明語句） import 語句 0/多 個，必須放在所有類定義之前。（引入語句） 公有的（ public）類定義 0/1 個 類定義 0/多 個 接口定義 0/多 個 說明： 一個 java源文件可以有三個頂層元素， 即： 一個包說明；任意多個引入語句；類和接口的說明。 對象和類 類的定義 對象實例的創(chuàng)建 封裝 、 繼承與多態(tài) （ 1） 封裝 （ 2） 繼承 （ 3） 方法的重定義和方法重載 （ 4） 多態(tài) （ 5） 抽象類和最終類 本節(jié)主要學(xué)習(xí)如何用 Java語言將類和對象表達(dá)出來。 【 類與對象之間的關(guān)系 】 類與對象的關(guān)系 一個程序是對現(xiàn)實世界中一些實體的建模，一個實體主要包括了 屬性 和 行為 特性。 類 ：描述實體抽象概念的程序成分。 對象 ：描述實體具體個體的程序成分。 【 結(jié)論 1】 類是一組對象的集合。 數(shù)據(jù)成員（成員變量） ：實體的屬性。 方法成員 ：實體的行為（操作），函數(shù)實現(xiàn)。 【 結(jié)論 2】 對象是數(shù)據(jù)和操作（代碼）的封裝。 【 結(jié)論 3】 對象通過類來創(chuàng)建。 類結(jié)構(gòu)組成 圖示 如下一頁所示。 類與對象的關(guān)系 類：類聲明 類體：變量定義 方法定義： 方法聲明 : 方法名和返回類型 （函數(shù)） 方法體 【 結(jié)論 3】 對象通過類來創(chuàng)建。 類結(jié)構(gòu)組成圖示如下： 類的定義 ? 1. 類的聲明 ? 2. 類的訪問修飾符 ? 3. 類作用域 類的定義 1. 類的聲明 ? 程序舉例 ： ? 類聲明格式： ? Java程序格式說明 ： 類的定義 1. 類的聲明 程序舉例 【 例 41】 編寫一個計算器類，可以實現(xiàn)加、減、乘、除四種運(yùn)算。 ⑴計算器的屬性（數(shù)據(jù)成員）： 運(yùn)算結(jié)果，用變量base表示，初始值規(guī)定為 0。此外還表示四種運(yùn)算的第一個數(shù)據(jù)。 ⑵計算器提供功能（方法成員）： 分別為加法運(yùn)算、減法運(yùn)算、乘法運(yùn)算、除法運(yùn)算，可以通過函數(shù)（方法）實現(xiàn)。這四這種運(yùn)算需要兩個數(shù)據(jù)才能完成相應(yīng)的操作，假設(shè)第一個數(shù)據(jù)已經(jīng)在屬性變量base中，方法中的形參變量給出第二個數(shù)據(jù)。此外，增加一個查詢運(yùn)算結(jié)果（讀取 base）的函數(shù)。 問題分析： 類的定義 1. 類的聲明 【 例程 41】 public class SimpleCalculator { private double base = 0。 //數(shù)據(jù)成員，存儲計算結(jié)果 public void add( double arg )