5-类与对象的基本概念

null类与对象的基本概念类与对象的基本概念类与对象 对象初始化 方法的使用 类的组织 访问控制 常用工具类 小结类与对象类与对象什么是对象 对象是现实世界中存在的事物，“万事万物皆对象”。 每个对象是构成现实世界的一个独立的单位，具有自己的静态特征（状态）和动态特征（行为）。 程序中对象就是一组变量和相关方法的集合，其中变量表明对象的状态，方法表明对象所具有的行为。 例如，人（Person）、顾客（Customer）、银行帐号（Bank account）、钟表（Clock）及生日（BirthDate）都可以看成是现实生活中的对象，他们具有的状态及行为如表3-1所示。类与对象类与对象现实世界中的对象程序中的类 我们称现实世界中具有相同静态特征和动态特征的所有对象为“一类对象”，对某类对象进行抽象可以形成类(class)。 在抽象的过程中我们会在该类对象的所有静态特征和动态特征中进行取舍，只抽取对我们“有用的”特征并在Java的类中加以描述。 class Person { String name; int age; char gender; void eat( ) { … } void sleep ( ) { … } }类与对象类与对象什么是类 可以将现实生活中的对象经过抽象，映射为程序中的对象。对象在程序中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）。 类是具有相同数据格式（属性）和相同操作功能（方法）的对象的集合与抽象。 Java程序中类的声明语法形式如下： [修饰符] class 类名 { 变量成员声明及初始化； 方法声明及方法体； } 其中，“[ ]”内的为可选项。类与对象类与对象程序中的类程序中的对象 程序中的类是对现实世界中一类对象的描述，也是构造程序中对象的模板，对象是类的具体实例。 程序中的类就如同建造大楼的图纸，程序中的对象（实例）就如同建造出的大楼。使用同一个设计图纸可以建造出很多大楼。 例：Student2. javanull类与对象类与对象类与对象程序中的类程序中的对象 生成一个对象： 类名 实例名 = new 类名 (参数列表); 并在内存中为此对象分配内存空间, 并返回对象的引用（ reference ，相当于对象的存储地址）。类与对象类与对象程序中引用(reference) 每个引用占据32位的内存空间，其值指向对象实际所在的内存中的位置，例如： Date d = new Date( ); 产生一个Date类型的对象(实例)，d的值就指向该对象实际所在的内存空间。null类与对象类与对象类与对象为什么要使用类？ 采用简单数据类型表示现实世界中概念的局存在很大的限性。 例如：采用int型数据表示一个日期概念，需要使用3个变量： int day, month, year; 如果要表示2个人的生日，就要使用6个变量； 并且在使用中必须时刻注意三者的联系和约束关系； 同时在使用日期概念时要同时对三个变量进行访问。 使用类可以把现实问中的对象映射为程序中的一个整体——类类与对象类与对象学生类（Student）类 class Student { // 类首部 int id; //定义学号 String name; //定义姓名 double grade; //定义成绩 int age; //定义年龄 } // 类定义结束 产生学生对象 Student stu1 = new Student( ); Student stu2 = new Student( ); 例：Student1. java类与对象类与对象类的成员变量声明的格式如下： [修饰符] 类型 变量 [= 初始值]; 说明： 修饰符如public、private 为访问控制符。public即公有的，也就是它可以被其他任何对象访问。private即私有的，只能被这个类本身访问，在类外不可见。 修饰符static指明这是一个类变量（静态成员变量或静态变量）。 例： Student1. java、StudentTest1. java类与对象类与对象在一些情况中程序采用的是直接访问Student类对象成员变量的策略。代码片段如下： s2.grade = 90; s2.age = 23; 从表面上看，程序一切正常。如果有下面的代码片段，很快就会发现这不是一种好的设计方法。 s2.grade = -50; // 分数为负？ s2.age = -5; // 年龄为负？ 显然，学生成绩和年龄为负数是不符常理的。由于用户能直接访问对象的数据，所以无法限制其它应用程序在调用这些变量时，赋予其数值的范围。类与对象类与对象好的编程习惯一般不允许其它类直接存取或修改一个对象的成员变量。作为一条规则，把成员变量声明成private，把它们对其他对象隐藏起来，通过提供方法访问属性值。 语法格式如下： [修饰符] 返回类型 方法名（[参数列表]）{ 方法体 } 例： Student2. java 、StudentTest2. javanull封装把对象的所有组成部分组合在一起类与对象类与对象方法的调用 必须注意方法的返回值 public String getName()：表示该方法运行结束后会产生一个String类型的对象作为结果返回给调用者使用。 public void printName()：表示该方法运行结束后没有任何数据供调用者使用。 方法的参数列表 public void setName(String stuName) 表示该方法运行时必须要接受一个String类型的数据。类与对象类与对象练习 充实前面的Student类，加入性别、专业、、班级等属性，并定义相应的get、set方法；然后定义测试类对各个属性进行赋值、显示等测试。对象初始化对象初始化前面的例子，每创建一个Student对象都要调用一系列set方法来初始化类中的实例变量，这实在太繁琐。因此，在创建对象的同时就对对象进行初始化是一种简单而有效的解决方法。 Java中有一种特殊的方法叫构造方法(Constructor)，即产生对象时需要调用的方法。 构造方法的形式如下： public 类名(参数列表) { 语句体 }对象初始化对象初始化说明： (1). 构造方法名必须为该类名； (2). 可以通过参数表和方法体来给你生成的对象的成员变量赋初值； (3). 构造方法没有任何返回值。 例： Student3. java、StudentTest3. java对象初始化对象初始化默认构造方法(Default Constructor) 类被定义时如果没有显式地定义一个构造方法，那么编译器会自动创建一个默认构造方法。 public Student( ){ } 这使得能够通过使用new Student()语句产生学生类的对象。 但是一旦在类中自定义了构造方法，编译器就不会提供默认的构造方法了。 例： Student4. java、StudentTest4. java对象初始化对象初始化成员初始化 public class Student { String school = “NEUSOFT”; float java_point = getJavaPoint(); float c_point = getCPoint(); float average = getAvergePoint(java_point, c_point); public static float getJavaPoint(){ … } public static float getCPoint(){ … } } 例： StudentInit. java对象初始化对象初始化初始化顺序 类的变量会在任何方法(包括构造方法)执行之前得到初始化，即被赋予初值，静态变量初始化在实例变量之前。 例： OrderOfInit. java对象初始化对象初始化static补充 用修饰符static修饰的变量称为类静态变量，也叫做静态变量或者类变量。静态变量是类的变量，不属于任何一个类的具体对象实例。它不保存在某个对象实例的内存空间中，而是保存在类的内存空间的公共存储单元中。 也就是说，不论一个类具有多少个对象，静态变量只有一个，任何一个类的对象访问它，取得的都是相同的数值。同样地，任何一个类的对象去修改它，也都是在对同一个内存单元进行操作。静态变量可以通过类名直接访问，也可以通过对象来调用。采用这两种方法取得的结果是相同的。 例：StaticTest.java、StaticInit. java对象初始化对象初始化练习 创建一个桌子(Table)类，该类中有桌子名称、重量、桌面宽度、长度和桌子高度属性，以及以下几个方法： (1). 构造方法：初始化所有成员变量。 (2). area( )：计算桌面的面积。 (3). display( )：在屏幕上输出所有成员变量的值。 (4). changeWeight(int w)：改变桌子重量。 在测试类的main()方法中实现创建一个桌子对象，计算桌面的面积，改变桌子重量，并在屏幕上输出所有桌子属性的值。方法的使用方法的使用Java语言允许方法重载（overloading） ，为解决这类问题提供了很好的解决方案。 方法重载指一个类中有两个或两个以上同名的方法，但参数表不同。 在类中，对重要的方法进行重载，这将为用户使用这些方法提供方便。 例：Student5.java、StudentTest5. java方法的使用方法的使用构造方法的重载 方法重载的最主要的作用其实是实现同名的构造方法可以接受不同的参数。 例： StudentTest6. java 注意：其中Student类中的toString()方法用于输出学生的信息，当把对象引用放在打印语句中时会自动调用对象的toString()方法，如： System.out.println(s1); 等效于 System.out.println(s1.toString()); 方法的使用方法的使用练习 为之前练习中的类Student与Table添加进多个构造方法，并分别添加toString()方法用于显示对象的属性值。方法的使用方法的使用this关键字 this表示调用这个方法的对象的引用； 在类的构造方法和实例方法中解决局部变量与实例变量同名的问题； 在构造方法中使用this调用另一个构造方法。 例： Leaf. Java、Flower.java方法的使用方法的使用练习 定义一个名为Dog的类，具有方法bark()，此方法应根据不同的基本数据类型进行重载，并根据被调用的版本，打印出不同类型的狗吠(baying)、嚎叫(howling)等消息。编写main()方法来测试。 改写上题的程序，让两个重载函数都有两个参数(类型不同)，但二者顺序恰好相反，然后增加一个方法调用前两个方法，调用第一个不用this，调用第二个使用this，最后在main()方法里调用第三个方法。方法的使用方法的使用练习 声明一个MathUtil类，提供： 方法total(int i)：返回1到i的累加和，如果传入的参数为0或负数则返回-1； 方法factorial(int i)：返回i的阶乘结果，如果传入的参数为负数则返回-1； 方法prime(int i)，打印1-i之间的所有质数，如果传入的参数为0或负数则返回”输入错误！”。方法的使用方法的使用方法的递归调用 递归是常用的编程技术，其基本思想是“自己调用自己” 。 数学上最常见的递归问题就是自然数的阶乘。 n=1，n! = 1; n>1，n! = n * (n-1)!; 例： Recursion. Java方法的使用方法的使用练习 Fibonacci数列：13世纪意大利著名数学家斐波那契(Fibonacci)在他的著作《算盘书》中，记载着这样一个有趣的问题：”由一对兔子开始，一年后可以繁殖成多少对兔子？”假设免子的生殖力是这样的：每对兔子每一个月可以生一对兔子，并且兔子在出生两个月后就具有生殖后代的能力。 该数列特征如下，如：1; 1; 2; 3; 5; 8; 13; 21; 34; F1 = F2 = 1; Fn = Fn-1 + Fn-2 (n>=3) 编写方法求该数列的第n项的值，n值由参数传入。类的组织类的组织包(package) 作用与Windows系统中的文件夹类似，它不具有任何特别的功能，只是用来存放一个或者多个类和接口的空间。 使用包可以避免同名类发生冲突，使类的管理更清晰，更有条理。 包可以嵌套使用，一个包中可以再有多个包，就像一个文件夹内可以含有多个子文件夹一样。类的组织类的组织包(package) 定义包：package 包名; 定义包的语句必须放在源程序有效代码的第一行。使用这个语句就可以创建具有指定名字的包，并且当前程序中的所有类都属于这个包。 如果在package语句的包名中含有符号“.”，则代表了目录分隔符。在这种情况下，需要按照包名分割的顺序，依次创建子文件夹中的子文件夹。 注意：Java package的命名习惯是所有字母全部小写！！ 例如：package people.person.managers;类的组织类的组织包(package) 导入包 当需要使用另一个包中的类时，需要先导入该包，导入的形式为：import 包名.类名; 其中，包名可以使用符号“ . ”来表明包的层次，如果要从一个包中引入多个类，则可以用符号“*”来代替类名。例如：import java.awt.* ; 注意：“ * ”只能表示本层次包中的所有类，不包括子包中的类。所以必须多次使用import语句导入所有需要的类。 例如：import java.awt.* ; import java.awt.event.* ; 例： Package. Java类的组织类的组织使用包的好处 程序员能很容易确定同一包的类是相互关联的； 程序员能很方便地了解到在哪里可以找到能完成特定功能的类； 避免产生类名冲突； 比如Java类库中的常见包名： java.net：提供与网络编程有关的类和接口； java.io：提供与输入输出编程有关的类和接口； java.lang：提供Java 编程语言的基础类。访问控制访问控制类的访问控制 只有public(公共)及无修饰符(缺省)两种。 当使用public修饰符时，表示所有其它的类都可以使用此类； 当没有修饰符时，则只有与此类处于同一包中的其它类可以使用此类。 例： PackageTest. Java 访问控制访问控制类成员的访问控制 类成员的访问控制符有public，private，protected及无修饰符4种： private(私有的)：类中限定为private的成员只能在这个类中被访问，在类外不可见。 无修饰符(缺省的)：如果没有访问控制符，则该类成员可以被该类所在包中的所有其它类访问。 protected(受保护的)：用该关键字修饰的类成员可以被同一类、被该类所在包中的所有其它类或其子类(可以不在同一包中)的实例对象访问。 public：用public修饰的类成员可以被其他任何类(前提是对类成员所在的类有访问权限) 。 例： PackageTest. Java访问控制访问控制类成员访问控制符与访问能力之间的关系 :常用工具类常用工具类字符串和数字的相互转换 数字转换为String：使用String类静态方法String.valueOf()。例如：String s = String.valueOf( 45 ); String转换为数字：因为用户通过键盘输入的数字的类型为String型，所以非常需要将其转换为数字。有2个静态方法可以将String转换为数字： Integer.parseInt()：将String代表的整数型数字转换为int型数值。格式为：Integer.parseInt(String str)； Double.parseDouble()：将String代表的浮点型数字转换为double型数值。格式为：Double.parseDouble( String str)。 例： StrTest2. Java常用工具类常用工具类练习 统计一个字符串中出现某个字母的次数(注意区分大小写)。 String类中的相关方法： length( )：计算字符串长度，得到一个int型数值； indexOf( )：在字符串中定位某个子串，并返回位置编号 substring( )：截取字符串中的一部分，并作为一个新字符串返回； equals( )：比较两个String内容是否完全相同。常用工具类常用工具类Math类 Math类中的许多静态方法与C语言中的函数类似，可以进行求平方根、求幂等复杂数学计算。 random( )：随机产生一个在[0,1)区间的double型数值；例如：随机产生一个10到50之间的整数：int i = (int)( Math.random() * (50 – 10 + 1 )) + 10; pow( double x, double y )：返回x的y次幂值。x可以是int、long、float和double型，但返回值为double型； sqrt( double x )：返回x的平方根。x可以是int、long、float和double型，但返回值为double型；常用工具类常用工具类JOptionPane类 有助于方便地弹出要求用户提供值或向其发出通知的标准对话框。 showConfirmDialog( )； showInputDialog( ) ； showMessageDialog( ) ；常用工具类常用工具类练习 随机产生一个100以内的正整数，用户通过键盘输入所猜的数字，如果猜对，则结束程序；如果猜错，则给出提示继续猜，直到猜对为止。分别使用Scanner和JOptionPane类完成。小结小结本章介绍了Java语言类与对象的基本概念和语法，包括类的声明、类成员的访问，以及对象的初始化。 类是对一类对象共同属性和行为的抽象，由数据成员（属性）、方法成员（行为）组成。相关的类组织在一起可以形成包，每一个类都属于某个包，如果未声明包，则该类属于无名包。 类成员的访问控制符有public，private，protected及无修饰符。分别标识了不同的访问权限。 对象是类的实例，是通过类的构造方法来初始化的。