Java程序设计类与对象的基本概念(上)

Posted 2021-07-29 BkbK-

类与对象的基本概念(上)

文章目录

• 类与对象的基本概念(上)
• • 一、面向对象的基本概念
  • • (1)面向对象程序设计&结构化程序设计
    • • 1.结构化程序设计
      • 2.面向对象程序设计
    • (2)面向对象方法的特性
    • • 1.抽象
      • 2.封装
      • 3.继承
      • 4.多态
    • (3)类与对象的关系
    • • 1.类的定义
      • 2.对象的定义
  • 二、类与对象的创建
  • • (1)类的声明
    • (2)对象的声明与创建
  • 三、数据成员与方法成员
  • • (1)数据成员
    • • 1.数据成员声明
      • 2.数据成员类型
    • (2)方法成员
    • • 1.方法的声明
      • 2.参数传递
      • 3.实例方法和类方法
      • • ①实例方法
        • ②类方法
  • 四、包
  • • (1)包的作用
    • (2)包的命名
    • (3)Java编译单元
    • (4)包的声明
    • (5)包的引入
    • • 1.import 关键字
      • 2.静态引入

一、面向对象的基本概念

(1)面向对象程序设计&结构化程序设计

1.结构化程序设计

• 通常由若干个程序模块组成，每个程序模块都可以是子程序或函数
• 数据和功能分离，代码难于维护和复用

2.面向对象程序设计

• 基本组成单位是类
• 程序在运行时由类生成对象，对象是面向对象程序的核心
• 对象之间通过发送消息进行通信，互相协作完成相应功能

(2)面向对象方法的特性

1.抽象

• 忽略问题中与当前目标无关的方面
• 只关注与当前目标有关的方面

2.封装

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

3.继承

基于已有类产生新类的机制

• 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，称新类为已有类的子类（也称为派生类）；
• 在继承过程中子类继承了超类的特性，包括方法和实例变量；
• 子类也可修改继承的方法或增加新的方法；
• 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。

Java语言仅支持单继承:
• 单继承: 一个子类只有单一的直接超类。
• 多继承:一个子类可以有一个以上的直接超类。

4.多态

• 超类及其不同子类的对象可以响应同名的消息，具体的实现方法却不同；
• 主要通过子类对父类方法的覆盖来实现。

(3)类与对象的关系

类是对一类对象的描述， 对象是类的具体实例。

1.类的定义

• 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

2.对象的定义

• 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

二、类与对象的创建

(1)类的声明

[public] [abstract | final] class 类名称
[extends 父类名称] 
[implements 接口名称列表]
{ 
	数据成员声明及初始化;
	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: 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
• 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

(2)对象的声明与创建

对象是根据类创建的。在Java中，使用关键字 new 来创建一个新的对象。创建对象需要以下三步：

• 声明：声明一个对象，包括对象名称和对象类型。
• 实例化：使用关键字 new 来创建一个对象。
• 初始化：使用 new创建对象时，会调用构造方法初始化对象。

• 对象引用声明

  声明一个引用变量时并没有生成对象，引用变量可以被赋以空值

  类名 引用变量名;
  

• 对象的创建

  new关键字返回一个对象的引用

  new <类名>(构造函数参数)
  

三、数据成员与方法成员

(1)数据成员

表示对象的状态 ,可以是任意的数据类型(简单类型，类，口，数组等)

1.数据成员声明

[public | protected | private] 
[static][ final][transient] [volatile]
数据类型 变量名1[=变量初值], 变量名2[=变量初值], … ;

▫ public、protected、private 为访问控制符。
▫ static指明这是一个静态成员变量（类变量）。
▫ final指明变量的值不能被修改。
▫ transient指明变量是不需要序列化的。
▫ volatile指明变量是一个共享变量。

2.数据成员类型

一个类可以包含以下类型变量：

• 局部变量：

  在方法、构造方法或者语句块中定义的变量被称为局部变量。变量声明和初始化都是在方法中，方法结束后，变量就会自动销毁。

• 成员变量(实例变量)：

  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。

  • 没有static修饰的变量（数据成员）称为实例变量；
  • 存储所有实例都需要的属性，不同实例的属性值可能不同；
  • 可通过下面的表达式访问实例属性的值

    <实例名>.<实例变量名>
    

• 类变量(静态变量)：

  类变量也声明在类中，方法体之外，但必须声明为 static 类型。

• 用static修饰。

• 在整个类中只有一个值,为该类的所有对象共享

• 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。

• 引用格式

  <类名 | 实例名>.<类变量名>
  

(2)方法成员

1.方法的声明

[public | protected | private] 
[static][ final][abstract] [native] [synchronized]
返回类型 方法名([参数列表]) [throws exceptionList]
{
	方法体 
}

• public、protected、private 控制访问权限。
• static指明这是一个类方法（静态方法）。
• final指明这是一个终结方法。
• abstract指明这是一个抽象方法。
• native用来集成java代码和其它语言的代码。
• synchronized用来控制多个并发线程对共享数据的访问。

返回类型 ：

• 方法返回值的类型，可以是任意的Java数据类型；
• 当不需要返回值时，返回类型为void。

参数类型 ：

• 简单数据类型、引用类型(数组、类或接口)；
• 可以有多个参数，也可以没有参数，方法声明时的参数称为形式参数。

方法体:

• 方法的实现；
• 包括局部变量的声明以及所有合法的Java语句；
• 局部变量的作用域只在该方法内部。

throws exceptionList

• 抛出异常列表。

2.参数传递

• 值传递：参数类型为基本数据类型时
• 引用传递：参数类型为对象类型或数组时

可变长参数：

static double maxArea(Circle c, Rectangle... varRec) {
	Rectangle[] rec = varRec;
	for (Rectangle r : rec) {
		//…
	} 
}

• 可变长参数使用省略号表示，其实质是数组。
• 对于具有可变长参数的方法，传递给可变长参数的实际参数可以是零个到多个对象。

3.实例方法和类方法

①实例方法

表示特定对象的行为， 声明时前面不加static修饰符

• 实例方法调用

  给对象发消息，使用对象的某个行为/功能：调用对象的某个方法。

   <对象名>.<方法名>（［参数列表］）
  

  <对象名>为消息的接收者。

②类方法

表示类中对象的共有行为，也称为静态方法，声明时前面需加static修饰，不能被声明为抽象的。

• 类方法的调用

  可以类名直接调用，也可用类实例调用。

   <对象名>.<方法名>（［参数列表］）
  

   <类名>.<方法名>（［参数列表］）
  

四、包

包是一组类的集合，一个包可以包含若干个类文件，还可包含若干个包

(1)包的作用

• 将相关的源代码文件组织在一起。 (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。)
• 类名的空间管理，利用包来划分名字空间可以避免类名冲突。 (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。)
• 提供包一级的封装及存取权限。(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。)

(2)包的命名

• 每个包的名称必须是“独一无二”的。
• Java中包名使用小写字母表示。

命名方式建议：

• 将机构的Internet域名反序，作为包名的前导；
• 若包名中有任何不可用于标识符的字符，用下划线替代；
• 若包名中的任何部分与关键字冲突，后缀下划线；
• 若包名中的任何部分以数字或其他不能用作标识符起始的字符开头，前缀下划线。

(3)Java编译单元

• 一个Java源代码文件称为一个编译单元，由三部分组成：
  • 所属包的声明（省略，则属于默认包）；
  • Import （引入）包的声明，用于导入外部的类；
  • 类和接口的声明。
• 一个编译单元中只能有一个public类，该类名与文件名相同，编译
  单元中的其他类往往是public类的辅助类，经过编译，每个类都会
  产一个class文件。

(4)包的声明

• 1.命名的包（Named Packages）

  • 其他的一个源文件包含了这个包提供的类、接口、枚举或者注释类型的时候，都必须将这个包的声明放在这个源文件的开头。

  • 包声明应该在源文件的第一行，每个源文件只能有一个包声明，这个文件中的每个类型都应用于它。

  • 例如： package Mypackage;

• 2.默认包（未命名的包）
  • 如果一个源文件中没有使用包声明，那么其中的类，函数，枚举，注释等将被放在一个无名的包（unnamed package）中。
  • 不含有包声明的编译单元是默认包的一部分。

注：
• 包名就是文件夹名，即目录名；
• 目录名并不一定是包名；

(5)包的引入

为了使用其它包中所提供的类，需要使用import语句引入所需要的类。
Java编译器为所有程序自动引入包java.lang。

1.import 关键字

import package1[.package2…].(classname|*);

• package1[.package2…]表明包的层次，对应于文件目录；
• classname指明所要引入的类名；
• 如果要引入一个包中的所有类，可以使用星号（*）来代替类名。

2.静态引入

如果在程序中需要多次使用静态成员，则每次使用都加上类名太繁
琐。用静态引入可以解决这一问题

• 单一引入是指引入某一个指定的静态成员，例如：

  import static java.lang.Math.PI; 
  

• 全体引入是指引入类中所有的静态成员，例如：

  import static java.lang.Math.*;