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java核心系列3–类和对象

By Wu Yudong on June 10, 2015

原创文章,转载请注明: 转载自工学1号馆

这篇文章主要介绍java面向对象编程的一些基本概念和应用

1、面向对象的程序设计方法概述

面向对象的程序设计

与结构化程序设计方法相比,更符合人类认识现实世界的思维方式,已成为程序设计的主流方向

涉及的主要概念:抽象、封装、继承、多态

对象

现实世界中:万物皆对象,都具有各自的属性,对外界都呈现各自的行为

程序中:一切都是对象,都具有标识 (identity), 属性和行为(方法),通过一个或多个变量来保存其状态,通过方法(method) 实现他的行为

将属性及行为相同或相似的对象归为一类,类可以看成是对象的抽象,代表了此类对象所具有的共有属性和行为,在面向对象的程序设计中,每一个对象都属于某个特定的类

抽象

忽略问题中与当前目标无关的方面,以便更充分地注意与当前目标有关的方面;计算机软件开发中所使用的抽象有:过程抽象和数据抽象

封装

  • 是一种信息隐蔽技术
  • 利用抽象数据类型将数据和基于数据的操作封装在一起
  • 用户只能看到对象的封装界面信息,对象的内部细节对用户是隐蔽的
  • 封装的目的在于将对象的使用者和设计者分开,使用者不必知道行为实现的细节,只需使用设计者提供的消息来访问对象

继承

  • 是指新的类可以获得已有类(称为超类、基类或父类)的属性和行为,称新类为已有类的派生类(也称为子类)
  • 在继承过程中派生类继承了基类的特性,包括方法和实例变量
  • 派生类也可修改继承的方法或增加新的方法,使之更适合特殊的需要
  • 有助于解决软件的可重用性问题,使程序结构清晰,降低了编码和维护的工作量

PS:Java语言仅支持单继承

多态

  • 一个程序中同名的不同方法共存
  • 主要通过子类对父类方法的覆盖来实现
  • 不同类的对象可以响应同名的消息(方法) ,具体的实现方法却不同
  • 使语言具有灵活、抽象、行为共享、代码共享的优势,很好地解决了应用程序方法同名问题

2、类与对象

在程序中,对象是通过一种抽象数据类型来描述的,这种抽象数据类型称为类(Class),一个类是对一类对象的描述。类是构造对象的模板,对象是类的具体实例

类的声明

声明形式:

[public] [abstract | final] class 类名称 [extends 父类名称] [implements 接口名称列表] {

变量成员声明及初始化;

方法声明及方法体;

}

class:表明其后声明的是一个类。

extends:如果所声明的类是从某一父类派生而来,那么,父类的名字应写在extends之后

implements:l如果所声明的类要实现某些接口,那么,接口的名字应写在implements之后

修饰符:可以有多个,用来限定类的使用方式

public:表明此类为公有类

abstract:指明此类为抽象类

final:指明此类为终结类

先看一个钟表类的例子:

public class Clock
{  
    // 成员变量
    int hour ;
    int minute ;
    int second ;
   // 成员方法
   public void setTime(int newH, int newM, int newS) {  
      hour = newH ;  
      minute = newM ;  
      second = news ;  
   }
   public void showTime() { 
       System.out.println(hour + ":" + minute + ":" + second);
   }
}

对象的声明

格式:  类名  变量名

例如:Clock是已经声明的类名,则下面语句声明的变量aclock将用于存储该类对象的引用:Clock  aclock;

声明一个引用变量时并没有对象生成

对象的创建

生成实例的格式:

 new <类名>()

例如: aclock=new Clock()

作用是:在内存中为此对象分配内存空间,返回对象的引用(reference ,相当于对象的存储地址),引用变量可以被赋以空值

数据成员

表示Java类的状态,声明数据成员必须给出变量名及其所属的类型,同时还可以指定其他特性。在一个类中成员变量名是唯一的,数据成员的类型可以是Java中任意的数据类型(简单类型,类,接口,数组)

分为实例变量和类变量

–声明格式

[public | protected | private]

[static][ final][transient] [volatile]

变量数据类型  变量名1[=变量初值],

变量名2[=变量初值], … ;

–格式说明

public、protected、private 为访问控制符

static指明这是一个静态成员变量

final指明变量的值不能被修改

transient指明变量是临时状态

volatile指明变量是一个共享变量

类变量,也称为静态变量,声明时需加static修饰符,不管类的对象有多少,类变量只存在一份,在整个类中只有一个值,类初始化的同时就被赋值

适用情况:类中所有对象都相同的属性、经常需要共享的数据、系统中用到的一些常量值

例:对于一个圆类的所有对象,计算圆的面积时,都需用到π的值,可在Circle类的声明中增加一个类属性PI
public class Circle { 
    static double PI = 3.14159265; 
    int radius; 
}
public class ClassVariableTester { 
    public static void main(String args[]) { 
         Circle x = new Circle();  
         System.out.println(x.PI); 
         System.out.println(Circle.PI); 
         Circle.PI = 3.14; 
         System.out.println(x.PI); 
         System.out.println(Circle.PI); 
    } 
}

执行结果:

3.14159265

3.14159265

3.14

3.14

final修饰符

实例变量和类变量都可被声明为final

final实例变量必须在每个构造方法结束之前赋初值,以保证使用之前会被初始化

final类变量必须在声明的同时初始化

类方法,也称为静态方法,表示类中对象的共有行为,声明时前面需加static修饰符,不能被声明为抽象的,类方法可以在不建立对象的情况下用类名直接调用,也可用类实例调用
//将摄氏温度(centigrade)转换成华氏温度(fahrenheit)
//转换公式为   fahrenheit = centigrade * 9 / 5 + 32
//除了摄氏温度值及公式中需要的常量值,此功能不依赖于具体的类实例的属性值,因此可声明为类方法
//转换方法centigradeToFahrenheit放在类Converter中
public class Converter { 
     public static int centigradeToFahrenheit(int cent) { 
         return (cent * 9 / 5 + 32);   
     }  
}
//方法调用
Converter.centigradeToFahrenheit(40);

get方法

功能是取得属性变量的值,get方法名以“get”开头,后面是实例变量的名字,一般具有以下格式:

public <fieldType> get<FieldName>() {

return <fieldName>;

}

对于实例变量radius,声明其get方法如下:
public int getRadius(){
   return radius;
}

set方法

功能是修改属性变量的值,set方法名以“set”开头,后面是实例变量的名字,一般具有以下格式:

public void set<FieldName>(<fieldType> <paramName>) {

<fieldName> = <paramName>;

}

声明实例变量radius的set方法如下:
public void setRadius(int r){
     radius = r;
}

私有方法

设计私有方法的目的:如果方法为私有的,可以将其删除,如果为公有的,将不能将其删除,因为其他的代码可能依赖它

关键字this的使用

如果形式参数名与实例变量名相同,则需要在实例变量名之前加this关键字,否则系统会将实例变量当成形式参数。

在上面的set方法中,如果形式参数为radius,则需要在成员变量radius之前加上关键字this。代码如下:

public void setRadius(int radius){
     this.radius = radius;
}

静态域与静态方法

静态域

如果将域定义为static,那么每个类中只有一个这样的域。而每一个对象对于所有的实例域却都有自己的一份拷贝。例如,假定需要给每一个雇员赋予唯一的表示码。这里给Employee类添加一个实例域id和一个静态域nextld:

class Employee {
     private int id;
     private static int nextId=1;
}

现在,每一个雇员对象都有一个自己的id域,但这个类的所有实例将共享一个nextid域,换句话说,如果有1000个Employee类的对象,则有1000个实例域id,但是只有一个静态域nextid,即使没有一个雇员对象,静态域nextil也存在,他属于类,而不属于任何独立的对象。

静态常量

使用static final 声明的变量,只能通过类名访问

静态方法

静态方法是一种不能向对象实施操作的方法,例如Math类的pow方法:

Math.pow(x,a)

下面两种情况下使用静态方法:

  • 一个方法不需要访问对象状态,其所需参数都是通过显式参数提供(例如Math类的pow方法)
  • 一个方法只需要访问类的静态域

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