Java应用开发与实践-第4章 类的设计与实现

第4章类的设计与实现Java应用开发与实践第二部分酒店管理系统的设计学习目标理解类和对象的含义及相互的关系掌握对象的创建，理解对象的生命周期掌握包的创建、理解各种修饰符的用法和意义理解面向对象的三大特征：封装、继承和多态理解抽象类和接口意义及两者的区别和联系4.1类和对象4.2类的定义4.3对象的创建4.4封装、继承和多态4.5抽象类和接口4.6实训4类的设计与实现基础练习目录4.1类和对象万物皆对象，对象的实质是属性和行为。对象就是真实世界中的实体，对象与实体是一一对应的，也就是说现实世界中每一个实体都是一个对象，它是一种具体的概念。对比现实对象和软件对象，它们之间十分相似。把现实世界中的对象抽象地体现在编程世界中，一个对象代表了某个具体的操作。一个个对象最终组成了完整的程序设计，这些对象可以是独立存在的，也可以是从别的对象继承过来的。对象之间通过相互作用传递信息，实现程序开发。4.1.1类和对象的概念类是描述了一组有相同特性（属性）和相同行为（方法）的一组对象的集合。对象或实体所拥有的特征在类中表示时称为类的属性。对象执行的操作称为类的方法。因此，类是描述实体的“ 模板 个人简介word模板免费下载关于员工迟到处罚通告模板康奈尔office模板下载康奈尔 笔记本 模板 下载软件方案模板免费下载 ”和“原型”，它定义了属于这个类的对象所应该具有的状态和行为，比如一个人在学习。一名正在学习的人是类，它定义的信息有姓名（状态）和学习（行为）。4.1.1类和对象的概念4.1类和对象具有相同特性（属性）和行为（功能）的对象的抽象就是类，因此对象的抽象是类，类的具体化就是对象，也可以说：类的实例是对象。类本是一个模板，描述类的行为和状态，软件对象也有状态和行为。软件对象的状态就是属性，行为通过方法去体现。使用该类定义的不同姓名的人在学习是对象。类是实体对象的概念模型，因此通常是笼统的、不具体的。类是构造面向对象程序的基本单位，是抽取了同类对象的共同属性和方法所形成的对象或实体的“模板”。而对象是现实世界中实体的描述，对象要创建才存在，有了对象才能对对象进行操作。类是对象的模板，对象是类的实例。4.1.2类和对象的关系类对象动物一只1岁的小狗一只2岁的小猫汽车一辆蓝色的宝马轿车一辆白色的福特越野车车职员一个26岁的女售房员一个31岁的男技术人员类和对象的举例表方法操作对象内部状态的改变，对象的相互调用也是通过方法来完成。4.2类的定义根据定义变量位置的不同，可以将变量分成两大类：成员变量(存在于堆内存中，和类一起创建)和局部变量(存在于栈内存中，当方法执行完成，让出内存，让其他方法来使用内存)。成员变量是定义在类中，方法体之外的变量。这种变量在创建对象的时候实例化。成员变量可以被类中方法、构造方法和特定类的语句块访问。4.2.1成员变量publicclassPerson{publicStringpId;//成员变量publicStringname;//成员变量publicintage;//成员变量publicstaticvoidmain(String[]args){Personp1=newPerson();}}4.2.1成员变量p1.pId="500105198005184390";//成员变量赋值--p1.name=“关羽";p1.age=39;4.2.1成员变量p1.pId="500105198005184390";//成员变量赋值--p1.name=“关羽";p1.age=39;p2.pId="50010619921115068X";p2.name=“张海";p2.age=27;4.2.1成员变量4.2类的定义在Java中，方法只能作为类的成员，也称为成员方法，它是数据的操作的定义。方法操作类所定义的数据，以及提供对数据的访问的代码。大多数情况下，程序的其他部分都是通过类的方法和其他类的实例进行交互的。成员方法根据有无返回值和有无形式参数划分为四种：无参无返回（void类型）的方法、无参有明确返回值的方法、带参无返回（void类型）的方法、带参有明确返回值的方法。4.2.2成员方法publicvoideat(){System.out.println("无参无返回（void类型）：我在吃饭");}//无参有明确返回值publicStringstudy(){return"无参有明确返回值：我在学习java程序。";}4.2.2成员方法//带参无返回（void类型）publicvoidgetSalary(floatbasicSalary,floatmoneyAward){floatsalary=basicSalary+moneyAward;System.out.println("带参无返回（void类型）：我的工资是"+salary);}//带参有明确返回值publicfloatpurchase(Stringmall,floatmoney,Stringcommodit){System.out.println("带参有明确返回值：我在"+mall+"花费了"+money+"购买了"+commodit);returnmoney;}}4.2.2成员方法4.2类的定义在Java中，对象的成员在被使用前都必须先设置初值，Java提供了为类的成员变量赋初值的专门方法——构造方法。构造方法是一种特殊的方法，它是一个与类同名、没有返回值、也不需要void的方法。对象的创建就是通过构造方法来完成，其功能主要是完成对象的初始化。当类实例化一个对象时会自动调用构造方法。new对象时，都是用构造方法进行实例化的。Testtest=newTest("a");Test("a");就是构造函数，“a”为构造方法的实际参数。4.2.3构造方法如果程序中没有定义任何构造方法，系统会为你定义一个不带任何参数的构造方法，它被称为默认构造方法，在这种情况下当产生类的对象时只能用默认构造方法。构造方法这种特殊的方法就是用来生成实例时由系统自动调用，程序员无法直接调用。子类继承父类后默认继承父类的构造方法，即：子类存在隐含方法：super(),如果子类重写构造函数则子类也隐含调用super()。构造方法分为两种:无参构造方法和有参构造方法。构造方法可以被重载。与一般的方法一样，构造方法可以进行任何活动，但是经常将它设计为进行各种初始化活动，比如初始化对象的属性。4.2.3构造方法classPerson{publicStringpId;publicStringname;publicintage;//无参构造方法publicPerson(){pId="500231199001010000";name="张三";age=29;}//有参构造方法publicPerson(StringpId,Stringname,intage){super();this.pId=pId;this.name=name;this.age=age;}}4.2.3构造方法4.3对象的创建在Java中，一个对象在可以被使用之前必须要被正确地初始化。在实例化一个对象时，JVM首先会检查相关类型是否已经加载并初始化，如果没有，则JVM立即进行加载并调用类的构造方法完成类的初始化。一个Java对象的创建过程往往包括类初始化和类实例化两个阶段。在Java代码中，有很多方式可以引起对象的创建，最常见的一种就是使用new关键字来调用一个类的构造函数显式地创建对象，这种方式在Java规范中被称为：由执行类实例创建表达式而引起的对象创建。除此之外，还可以使用反射机制（Class类的newInstance方法、使用Constructor类的newInstance方法）、使用Clone方法、使用反序列化等方式创建对象。4.3.1对象的创建及初始化4.3对象的创建Personp1=newPerson();Personp2=newPerson();Personp3=newPerson("500105199510013307","陈东",25);根据Person构造出的每一个对象都是独立存在的，保存有自己独立的成员变量，相互不会影响。4.3.1对象的创建及初始化4.3对象的创建1.单独调用：方法名称（参数）;例：p1.eat();p1.getSalary(2000f,2500f);2.赋值调用：数据类型变量名称=方法名称（参数）;例：intresult=RectangleArea.getArea(13,4);//赋值调用4.3.2方法的调用4.3对象的创建this关键字是Java常用的关键字，可用于任何实例方法内指向当前对象，也可指向对其调用当前方法的对象，或者在需要当前类型对象引用时使用。另外，当一个类的属性（成员变量）名与访问该属性的方法参数名相同时，则需要使用this关键字来访问类中的属性，以区分类的属性和方法中的参数。4.3.3this关键字4.3对象的创建static关键字主要用于内存管理。它主要使用在成员变量、成员方法、块和内部类中。static关键字属于类，而不是类的实例。static使用范围：1.修饰成员变量2.修饰成员方法3.静态块4.3.4static关键字1.修饰成员变量static最常用的功能就是修饰类的属性和方法，让他们成为类的成员属性和方法，通常将用static修饰的成员称为类成员或者静态成员，相对而言，非静态的对象的属性和方法就叫实例成员或非静态成员。4.3.4static关键字2.修饰成员方法static的另一个作用，就是修饰成员方法。相比于修饰成员属性，修饰成员方法对于数据的存储上面并没有多大的变化，因为我们从上面可以看出，方法本来就是存放在类的定义当中的。static修饰成员方法最大的作用，就是可以使用"类名.方法名"的方式操作方法，避免了先要new出对象的繁琐和资源消耗，我们会经常在帮助类中看到它的使用。4.3.4static关键字3.静态块new一个Student对象时，static修饰的成员变量首先被初始化，随后是普通成员，最后调用Person类的构造方法完成初始化。也就是说，在创建对象时，static修饰的成员会首先被初始化，而且我们还可以看到，如果有多个static修饰的成员，那么会按照它们的先后位置进行初始化。static{System.out.println("我是Student的静态代码块");}4.3.4static关键字4.3对象的创建当Java源代码编译成class文件被JVM的类加载器装载到内存中后，也会经历这么一个从产生到死消亡的过程。通常来说，Java对象的生命周期包含了Java类的初始化、对象的创建与初始化、对象的销毁等主要的阶段。4.3.5对象的生命期1.Java类的初始化：之前提到过类的几种成员，包含成员变量、方法、构造方法和静态代码块，其中静态代码块和静态属性(也就是static修饰的成员变量)在类第一次被真正使用时，JVM会对其按照出现的顺序执行初始化，而且该类初始化之前，它的直接父类也会先被初始化。4.3.5对象的生命期2.对象的创建与初始化，其方式有这么几种：用new语句调用构造方法来创建对象。使用反射，调用java.lang.Class或java.lang.reflect.Constructor的newInstance()实例方法。调用对象的clone()方法。使用反序列化手段，调用java.io.ObjectInputStream对象的readObject()方法。4.3.5对象的生命期Java语言中对象的创建一般都是用new语句调用构造方法来实例化对象，例如：Personp1=newPerson();不管采取哪种方式创建对象，JVM创建一个对象都包含以下 步骤 新产品开发流程的步骤课题研究的五个步骤成本核算步骤微型课题研究步骤数控铣床操作步骤 ：给对象分配内存。将对象的实例变量自动初始化为其类型的默认值。初始化对象，给实例变量赋予正确的初始值。4.3.5对象的生命期3.对象的销毁当对象的生命周期结束时，分配给对象的内存地址将会被回收。Java自带垃圾回收机制，会自动识别内存中不再会被使用的对象并将其销毁，释放内存。finalize()的使用：在Java中每个被分配了内存的对象最终是要被清理的，那么当系统不能准确的去判断并释放这些对象时，就需要程序员在这个对象的类里面创建一个finalize()的方法，方法告诉程序当满足一个特定的条件时，就释放对象。垃圾回收和finalize()方法不保证一定会发生，如Java虚拟机内存损耗待尽时，它是不会执行垃圾回收的。因此，Java提供了System.gc()方法强制启动垃圾回收器。4.3.5对象的生命期4.4封装、继承和多态Java通过访问修饰符来控制类的属性和方法的访问权限以及其他功能，一般放在语句的最前端。Java的修饰符有很多，分为访问修饰符和非访问修饰符。访问修饰符也叫访问控制符，是指能够控制类、成员变量、方法的使用权限的关键字，访问控制符是一个很重要的概念，可以使用它来保护对类、变量、方法以及构造方法的访问。4.4.1类及类成员的访问修饰符和其它修饰符4.4封装、继承和多态public公共的：公共的访问权限，所有类都能访问　　default缺省的：在当前包内可访问protected在当前类和它的子类中可访问private　　在当前类中可访问4.4.1类及类成员的访问修饰符和其它修饰符4.4封装、继承和多态封装是把过程和数据包围起来避免外界直接访问，只能通过已定义的接口实现对数据的访问。因此现实世界可以被描绘成一系列完全自治、封装的对象，这些对象通过一个受保护的接口访问其他对象。封装是一种信息隐藏技术，在Java中通过关键字private实现封装。封装实际上是将类的数据隐藏起来，使用方法来控制用户对类的修改和访问数据的程度。封装的好处在于它可以隐藏私有数据，让使用者只能通过公共的访问方法来访问这些字段，我们只需要在这些方法中增加逻辑控制，限制对数据的不合理访问、方便数据检查，有利于保护对象信息的完整性。封装还便于修改代码，提高代码的可维护性。4.4.2封装4.4封装、继承和多态为了实现良好的封装，需要从两个方面考虑：把字段（成员变量）和实现细节隐藏起来，不允许外部直接访问。把方法暴露出来，让方法控制这些成员变量进行安全的访问和操作。4.4.2封装privateStringid;//学号privateStringname;//姓名publicStringgetId(){returnid;}publicvoidsetId(Stringid){this.id=id;}publicStringgetName(){returnname;}publicvoidsetName(Stringname){this.name=name;}getId()、setId()等方法提供了对成员变量的公共访问接口，实现了对成员变量的查询和修改。4.4.2封装4.4封装、继承和多态继承是面向对象的重要概念。继承是除组合之外，提高代码重复可用性的另一种重要方式。Java继承是使用已存在的类的定义作为基础去建立新类的技术，新类的定义可以增加新的数据或新的功能，也可以用父类的功能。这种技术使得复用以前的代码非常容易，能够大大缩短开发周期，降低开发费用。继承就是子类继承父类的特征和行为，使得子类对象具有父类的特征，或子类从父类继承方法，使得子类具有父类相同的行为。继承的主要作用在于在已有基础上(父类已经定义好)继续进行功能的扩充。它使用extends关键字。4.4.3继承的实现4.4封装、继承和多态classFordextendsCar{intspeed=100;publicvoidaccelerate(doubleseconds){System.out.println("这辆"+wheel+"轮"+color+name+"只需要"+seconds+"秒就可以加速到"+speed+"公里");}}classAudiextendsCar{。。。}4.4.3继承的实现4.4封装、继承和多态多态：允许不同类的对象对同一消息做出响应，即同一消息可以根据发送对象的不同而采用多种不同的行为方式。在Java中有两种类型的多态性：编译时多态性和运行时多态性。我们可以通过方法覆盖和方法重载在Java中执行多态性。覆盖发生在父类和子类之间。当子类发现继承自父类的成员变量或方法不满足自己的要求时，就会对其重新定义。当子类的成员变量与父类的成员变量同名时（声明的类型可以不同），子类的成员变量会隐藏父类的成员变量；当子类的方法与父类的方法具有相同的名字、参数列表、返回值类型时，子类的方法就会重写（override）父类的方法（也叫做方法的覆盖）。方法的覆盖是动态多态性的表现。4.4.4多态——方法覆盖与方法重载4.4封装、继承和多态Java发生方法覆盖的条件如下：发生在父类和子类之间。必须具有相同的的方法名，相同的返回值类型，相同的参数列表。子类重写的方法不能比被重写的方法拥有更低的访问权限。注意：私有的方法不能被覆盖；构造方法无法覆盖。因为构造方法无法继承；静态的方法不存在覆盖。4.4.4多态——方法覆盖与方法重载4.4封装、继承和多态方法的重载：在一个类中定义多个同名的方法，但要求每个方法具有不同的参数的类型或参数的个数。调用重载方法时，Java编译器能通过检查调用的方法的参数类型和个数选择一个恰当的方法。方法重载通常用于创建完成一组任务相似但参数的类型或参数的个数或参数的顺序不同的方法。Java的方法重载，就是在类中可以创建多个方法，它们可以有相同的名字，但必须具有不同的参数，即或者是参数的个数不同，或者是参数的类型不同。调用方法时通过传递给它们的不同个数和类型的参数，以及传入参数的顺序来决定具体使用哪个方法。4.4.4多态——方法覆盖与方法重载4.4封装、继承和多态在大的软件公司，一个项目往往有很多程序员参与开发。为了更好地定义和组织类，Java提供了包机制，它是用来区别类名的命名空间。通常把功能相似或相关的类或接口组织在同一个包中，方便类的查找和使用。如同文件夹一样，包也采用了树形目录的存储方式。同一个包中的类名字是不同的，不同的包中的类的名字是可以相同的，当同时调用两个不同包中相同类名的类时，应该加上包名加以区别。因此，包可以避免名字冲突。包还有一个作用，包也限定了访问权限，拥有包访问权限的类才能访问某个包中的类。4.4.5包声明一个包，用package关键字，包语句的语法格式为：packagepkg1[．pkg2[．pkg3…]]；要求包的定义必须放在Java源文件的第一行，包的名称一般为小写，包名要有意义。packagecom.bean.entity;publicclassPerson{...}那么它的路径应该是com/bean/entity/Person.java这样保存的，也就是说Person这个类实际上位于com\bean\entity文件夹下。从逻辑上讲，包是一组相关类的集合，从物理上讲，同包即同目录。4.4.5包为了使用不在同一个包中的类，需要在Java程序使用import关键字导入这个类。比如要使用Scanner类获取用户的输入，Scanner类包含在Java核心类库util包中，因此要使用Scanner类，就要导入util包，导入util包语句是：importjava.util.Scanner；另外也可以使用importjava.util.*；该条语句意思是导入Java核心类库util包中的所有类，其中import是导入包关键字，java.util是指Java核心类库中的util包，*是导入util包中的所有类。在Java代码中，import语句应位于package语句之后，类定义之前，可以有多条import语句。4.4.5包4.4封装、继承和多态有一些类，在定义的时候就设置为：只能让使用者直接使用该类里面的功能，而不能被继承，这种类就是最终类。最终类用关键字final修饰。所以，被final修饰的类不能被继承，不能作为其他类的父类，典型代表就是String类。publicfinalclassFinalClass{//...}4.4.6最终类4.5抽象类和接口用abstract关键字来修饰一个类时，这个类叫作抽象类。抽象类是它的所有子类的公共属性的集合，是包含一个或多个抽象方法的类。抽象类可以看作是对类的进一步抽象。在面向对象领域，抽象类主要用来进行类型隐藏。不能new创建抽象类的实例。在抽象类中可以包含一般方法和抽象方法。抽象方法在方法头后直接跟分号，而一般方法含有以大括号框住的方法体。所有的抽象方法必须存在于抽象类中。这些方法只有方法头的声明，而用一个分号来代替方法体的定义，即只定义成员方法的接口形式，而没有具体操作。派生类对抽象成员方法的重定义才能真正实现与该派生类相关的操作。4.5.1抽象类和抽象方法4.5抽象类和接口由于抽象类不能直接实例化，需要创建一个指向自己的对象引用（其子类）来实例化。abstractclassAnimal{//抽象类publicabstractvoidplay();//抽象方法}classCatextendsAnimal{//这是子类，是一个猫类,重写了父类方法publicvoidplay(){System.out.println("猫爬树");}}Animala1=newCat();//多态4.5.2继承抽象类4.5抽象类和接口Java接口（interface）是一系列方法的声明，是一些方法特征的集合。一个接口只有方法的特征而没有方法的实现，因此这些方法可以在不同的地方被不同的类实现，而这些实现可以具有不同的行为（功能）。也就是说，接口是抽象方法的集合。接口通常以关键字interface来声明。4.5.3接口的概念与定义4.5抽象类和接口接口主要使用在以下几个方面：通过接口可以实现不相关类的相同行为。通过接口可以指明多个类需要实现的方法。通过接口可以了解对象的交互界面。4.5.3接口的概念与定义4.5抽象类和接口接口无法被实例化，但是可以被实现。一个实现接口的类，必须实现接口内所描述的所有方法（抽象方法），否则就必须声明为抽象类。当有两个及上的的类拥有相同的方法，但是实现功能不一样，就可以定义一个接口，将这个方法提炼出来，在需要使用该方法的类中去实现，就免除了多个类定义系统方法的麻烦。4.5.4接口的实现interfaceFlying{//定义接口Flyingvoidfly();}classPigeonimplementsFlying{//Pigeon类必须实现接口规定的功能@Overridepublicvoidfly(){System.out.println("鸽子在飞翔");}}Pigeonpigeon=newPigeon();4.5.4接口的实现4.5抽象类和接口4.5.5抽象类和接口的区别及应用抽象类接口关键字abstract关键字interface有构造方法（不写会有隐式构造方法）没有构造方法可以有非抽象方法只有抽象方法可以有变量只能是常量单继承多继承实现类只能继承一个抽象类实现类可以实现多个接口4.6实训4类的设计与实现基础练习定义一个Teacher类及其子类CollegeTeacher类，Teacher类具有id，name，subject等属性；CollegeTeacher类还具有scientificResearch的属性。任务1：父类与子类的定义及实现4.6实训4类的设计与实现基础练习要求：定义一个警报接口Alarm，它有一个发出警报的方法soundAlarming()。警报器类调用接口的方法，救护车类Ambulance实现了警报接口，实现了接口的报警方法；防盗门类SecurityDoor实现了警报接口，它也实现了接口的报警方法。任务2：接口实现多态小结Java类是一种抽象的概念，是最基本的组织单位，作为对象的模板、合约或蓝图。类是对象的类型，使用一个通用类可以定义同一类型的对象。对象是类的实例，一个类可以拥有多个实例，创建实例的过程叫做类的实例化。一个类可以包含这些类型变量：类变量、成员变量、局部变量；可以包含这些方法：构造方法、类方法、成员方法。abstract关键字修饰的类是抽象类。Java接口是一系列方法的声明，是一些方法特征的集合，一个接口只有方法的特征没有方法的实现，因此这些方法可以在不同的地方被不同的类实现，而这些实现可以具有不同的行为（功能）。感谢谢谢，精品 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