java学习笔记3--类与对象的基础

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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

类

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

过程抽象：

–-将整个系统的功能划分为若干部分，强调功能完成的过程和步骤，而隐藏其具体的实现

–-任何一个明确定义的功能操作都可被看作单个的实体，尽管这个操作实际上可能由一系列更低级的操作来完成

–-基于过程抽象的两个标准程序设计技术过程：分解、递归技术

数据抽象

–-将需要处理的数据和这些数据上的操作结合在一起，抽象成不同的抽象数据类型

–-每个抽象数据类型既包含了数据，也包含了针对这些数据的操作

–-相对于过程抽象，数据抽象是更为合理的抽象方法

例：钟表

数据(属性)

int Hour;  int Minute;  int Second;

方法(行为)

SetTime();  ShowTime();

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()

其作用是：

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

例如：aclock=null;

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;
}

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;
}

参考资料：

《java程序设计》--清华大学