20145326 《Java程序设计》第4周学习总结

Posted 2020-06-28

  

20145326 《Java程序设计》第4周学习总结

教材学习内容总结

第六章

一、何谓继承

1.继承共同行为

面向对象中，子类继承父类，避免重复的行为定义。不过并非为了避免重复定义行为就使用继承，滥用继承而导致程序维护上的问题时有所闻。如何正确判断使用继承的时机，以及继承之后如何活用多态，才是学习继承的重点。以书上158页的例子来看，magician中粗体字部分与swordsman中相对应的程序代码重复了，重复在设计上就是不好的信号，如果我们想将name、level、blood改为其他名称，那就要修改swordsman与magician两个类，如果有更多类具有重复的程序代码，那就要修改更多类，造成维护上的不便。如果要改进，可以把相同的程序代码提升为父类（Role）。这里引入了一个新的关键字“extends”。它表示SwordsMan与Magician会扩充Role的行为，也就是继承Role的行为。SwordsMan与Magician不止可以继承Role的行为，还可以扩充原来Role没有的行为。继承就是为了避免多个类间重复而定义共同行为。继承的好处之一就是若你要将name、level、blood改为其他名称，那就只要修改Role.java就可以了，只要是继承Role的子类都无需修改。这里要注意一点，private成员会被继承，只不过子类无法直接存取，必须通过父类提供的方法来存取。

 

2.多态与is-a

在java中，子类只能继承一个父类，继承除了可避免类间重复的行为定义外，还有个重要的关系，那就是子类与父类间会有is-a的关系，中文称之为“是一种”的关系。用前面范例来说，SwordsMan继承了Role，所以SwordsMan是一种Role。但如果这样编写代码就无法通过：SwordsMan swordsman=new Role（）；编译程序是语法检查器，要知道程序片段为何可以通过编译，为何不可以通过编译，就是将自己当作编译程序，检查语法的逻辑是否正确，方式是从=号右边往左读。那翻译过来就是：“Role是一种SwordsMan”，这显然错误，导致编译失败。编译程序检查这类语法，一次只看一行。 若： Role role1=new SwordsMan（）； SwordsMan swordsman=role1；这也会编译失败。第一行没问题，翻译过来是“SwordsMan是一种Role”，正确。第二行中，因为role1为Role声明的名称，所以第二行翻译过来是“Role是一种SwordsMan”，这不一定，所以编译失败。如果想让程序住嘴，可以这样修改： Role role1=new SwordsMan（）； SwordsMan swordsman=（SwordsMan）role1； 相当于就是让Role扮演SwordsMan，这段程序代码是可以通过编译的。 但这种情况就不行： Role role2=new Magician（）； SwordsMan swordsman=（SwordsMan）role2； 其中role2参考的是Magician，你要让魔术师假扮为剑士，这在执行上会是个错误。使用是一种（is-a）原则，就可以判断何时编译成功，何时编译失败，以及将扮演看作编译程序住嘴语法。书上165页的范例为我们展示了一种多态的写法，这样的写法好处何在？就算有100种角色，只要他们都是继承Role，都可以使用这个方法显示角色的血量，而不需要像前面重载的方式，多态的写法显然具有更高的可维护性。什么叫多态？多态就是使用单一接口操作多种类型的对象，注意这里的接口并不是专指java中的interface，而是指对象上可操作的方法。

3.重新定义行为

如果现在有个需求，请设计static（）方法，可以播放角色攻击动画，我们首先想到的是用drawfight（）方法。但是对于drawfight（）方法而言，只知道传进来的会是一种Role对象，所以编译程序也只能检查你调用的方法，Role是不是有定义，显然目前的Role没有定义fight（）方法，所以编译错误。仔细观察一下SwordsMan与Magician的fight（）方法，它们的方法签署都是public void fight（），也就是说操作接口是相同的，只是操作内容不同，于是我们可以将fight（）方法提升至Role类中定义。在Role类中定义了fight方法（），由于实际上角色如何攻击，只有子类才知道，所以这里的fight（）方法内容是空的，没有任何程序代码执行，只有当SwordsMan继承Role之后，再对fight（）进行定义。在继承父类后，定义与父亲中相同的方法部署，但执行内容不同，这称为重新定义。注意如果传入drawfight（）的是SwordsMan，role参考的就是SwordsMan实例（参考书上167范例），操作的就是SwordsMan上的方法定义。如果父类中定义的是fight（），但子类中定义的是Fight（），这就不是重新定义fight（）了，而是子类重新定义了一个Fight（）方法，这是合法的方法定义，可以通过编译，只不过我们会发现为什么SwordsMan没有挥动剑。在JDK5之后支持标注，其中一个内建的标准标注就是@override，表示要求编译程序检查，该方法是不是真的重新定义了父类中的某个方法，如果不是，就会引起编译错误。

4.抽象方法，抽象类

现在有这么一个问题，你没有任何方式强迫或提示子类一定要操作fight（）方法，只能口头或在文件上告知，不过如果有人没有传达到、没有看文件，或文件看漏了呢？如果某方法区块中真的没有任何程序代码操作，可以使用abstract表示该方法为抽象方法，该方法不用撰写{}块，直接“;”结束即可。类中意愿若有方法没有操作，并且标示为abstract，表示这个类定义不完整，定义不完整的类就不能用来生成实例。这就好比设计图不完整，不能用来生产成品一样。子类如果继承抽象类，对于抽象方法有两种做法，一种做法是继续标示该方法为abstract，另一种做法就是操作抽象方法，如果两种做法都没有实施，就会引发编译错误。 二、继承语法细节

1.protected成员

根据书上170页的例子，定义的toString（）在取得名称、等级与血量时不是很方便，因为Role中的name、level与blood被定义为private，所以无法直接在子类中存取，只能通过getName（）、getLevel（）、getBlood（）来取得。将Role中的name、level与blood定义为public，这又会完全开放name、level与blood的访问权限，如果不想这么做，只是想让子类可以直接存取name、level与blood的话，可以定义它们为protected。被声明为protected的成员，相同包的类可以直接存取，不同包中的类可以在继承后的子类直接存取。如果方法中没有同名参数，this可以省略，不过基于程序可读性，多打个this会比较清楚。java中有三个权限字，分别是public、protected、private，虽然只有三个权限字，但是有四个权限范围，因为没有定义权限关键字，默认值就是包范围。权限依小至大来区分，就是private、无关键字、protected、public，如果一开始不知道使用哪个权限，就先使用private，以后视要求再放开权限。

2.重新定义的细节

有时候重新定义方法时，并非完全不满意父类中的方法，只是希望在执行父类中方法的前、后做点加工。在java中，如果想取得父类中的方法定义，可以在调用方法前，加上super关键字。可以用super关键字调用的父类方法，不能定义为private！因为这就限定只能在类内使用。重新定义方法要注意，对于父类中的方法权限，只能扩大不能缩小，若原成员为public，子类中重新定义时不可为private或protected！在JDK5之前，重新定义方法时除了可以定义权限较大的关键字外，其他部分必须与父类中方法签署完全一致。在JDK5之后，重新定义方法时，如果返回类型是父亲中方法返回类型的子类，也是可以通过编译的。static方法属于类拥有，如果子类中定义了相同署名的static成员，该成员属于子类所有，而非重新定义，static方法也没有多态，因为对象不会个别用有static成员。

3.再看构造函数

如果类有继承关系，在创建子类实例后，会先进行父类定义的初始流程，再进行子类中定义的初始流程，也就是创建子类实例后会先执行父类构造函数定义的流程，再执行子类构造函数定义的流程。构造函数可以重载，父类中可重载多个构造函数，如果子类构造函数中没有指定执行父类中哪个构造函数，默认会调用父类中无参数构造函数（书上174范例）。这里要注意一点，this（）与super（）只能择一调用，而且一定要在构造函数第一行执行。如果定义了有参数的构造函数，也可以加入无参数构造函数，即使内容为空也无所谓，这是为了日后使用上的弹性。

4.再看final关键字

如果在指定变量值后就不想再改变变量值，可以在声明变量时加上final限定，如果后续撰写程序时，自己或别人不经意想修改final变量，就会出现编译错误。如果对象数据成员被声明为final，但没有明确使用=指定值，那表示延迟对象成员值的设定，在构造函数执行流程中，一定要有对该数据成员指定值的动作，否则编译错误。class前也可以加上final关键字，如果class前使用了final关键字定义，那么表示这个类是最后一个了，不会再有子类，也就是不能被继承。定义方法时，也可以限定该方法为final，这表示最后一次定义方法了，也就是子类不能重新定义final方法。

5.java.lang.Object

在java中，子类只能继承一个父类，如果定义类时没有使用extends关键字指定继承任何类，那一定是继承java.lang.Object。任何类，追溯至最上层父类，一定是java.lang.Object，也就是java中所有对象，一定“是一种”object。任何类型的对象，都可以使用Object声明的名称来参考。这有什么好处呢，如果有个需求是使用数组收集各种对象，那该声明为什么类型呢？答案是object[]。我们之前见到的toString（）方法与equals（）方法都是object上定义的方法。java.lang.Object是所有类的顶层父亲，这代表了object上定义的方法，所有对象都继承下来了，只要不是被定义为final方法，都可以重新定义。instanceof运算符，它可以用来判断对象是否由某个类创建，左操作数是对象，右操作数是类，在使用instanceof时，编译程序还会来帮点忙，会检查左操作数是否在右操作数类型的继承架构中，执行时期，并非只有左操作数对象为右操作数类直接实例化才返回true。只要左操作数类型是右操作数类型的子类型，instanceof也会返回true。

6.关于垃圾收集

创建对象会占据内存，如果程序执行流程中已无法再使用某个对象，该对象就只是损耗内存的垃圾。对于不再有用的对象，JVM有垃圾收集机制（GC），收集到的垃圾对象所占据的内存空间，会被垃圾收集器释放。执行流程中，无法通过变量参考的对象，就是GC认定的垃圾对象。执行流程具体来说就是线程，目前你唯一接触到的线程就是main（）程序进入点开始之后的主线程，关于垃圾收集本身就很复杂，不同的需求也会有不同的方法。

7.再看抽象类

撰写程序常常有些看似不合理但又非得完成的需求。有些不合理的需求，本身确实不合理，但有些看似不合理的需求，其实是可以通过设计来解决的。以书上186页的3个例子来说，第一个例子中的类定义不完整，print()、println()与nextInt()都是抽象方法，因为老板还没决定在哪个环境下执行游戏，所以如何显示输出、取得用户输入就不能操作，但我们可以先操作猜数字的流程，虽然是抽象方法，但是go（）方法中，还是可以调用。其实只要创建出ConsoleGame的实例，执行go（）方法过程中调用到print()、println()与nextInt()等方法时，都是执行ConsoleGame中定义的流程，完整的猜数字游戏就这样操作出来了。

第七章

一、何谓接口

1.接口定义行为

以书上195页为例，老板今天想开发一个海洋乐园游戏，当中所有东西都会游泳，谈到会游泳的东西，首先就想到鱼，上一章又刚学过继承，也知道继承可以运用多态，所以就会定义Fish类中有个swim（）行为。但实际上每种鱼游泳方式都不同，所以将swim（）定义为abstract。老板又说为什么都是鱼，人也会游泳啊，于是就再定义Human类继承Fish，但是Human继承Fish？不会很奇怪吗，对，程序不会抱怨什么，就目前为止，程序也可以执行，但是逻辑或设计上有不合理的地方。java中只能继承一个父亲，所以更强化了“是一种”关系的限制性。“所有东西”都会“游泳”，代表了“游泳”这个“行为”可以被所有东西拥有，而不是“某种”东西专属。对于“定义行为”，在java中可以使用interface关键字定义。接口可以用于定义行为但不定义操作，在书上197页的例子中，swim（）方法没有操作，直接标示为abstract，而且一定是public，对象若想拥有swimmer定义的行为，就必须操作swimmer接口。类要操作接口，必须使用implements关键字，操作某接口时，对接口中定义的方法有两种处理方式，一是操作接口中定义的方法，二是再度将该方法标示为abstract。以java的语意来说，继承会有“是一种”的关系，操作接口则表示“拥有行为”。

 

 

2.行为的多态

会使用接口定义行为之后，也要再来当编译程序，看看哪些是合法的多态语法。如：Swimmer swimmer1=new Shark（）； 这段代码是对的。判断方式是“右边是不是拥有左边的行为”。所以翻译过来就是“鲨鱼会游泳。”完全正确。而对于如下这种情况： Swimmer swimmer1=new Shark（）； Shark shark=（Shark）swimmer；若没有括号里的内容，编译则无法通过。因为有swimmer行为的对象不一定是Shark，所以无法通过编译。括号里的内容就是要让程序闭嘴，有swimmer行为的对象，不一定是Shark，不过我现在就是要让swimmer扮演Shark！，这样可以通过编译，执行时期 确实swimmer也是参考Shark实例，所以没有错误。但如果是这种情况，就不行：Swimmer swimmer1=new Human（）；Shark shark=（Shark）swimmer；第二行中，swimmer实际上参考的是Human实例，无法通过编译。在你的设计中，会游泳的东西都拥有swimmer的行为，都操作了swimmer接口，只要是操作swimmer接口的对象，都可以使用范例（201页）中的doswim（）方法。可维护性显然提高很多。

3.解决需求变化

我们都知道写程序要有弹性，要有可维护性。不过这确实是个抽象的问题，这里从最简单的定义开始，如果增加新的需求，原有的程序无须修改，只需针对新需求撰写程序，那就是有弹性，有可维护性的程序。在java中，类可以操作两个以上的类，也就是拥有两种以上的行为。当然需求是无止境的，原有程序框架也许确实可满足某些需求，但有些需求也可能超过了原有架构预留的弹性，一开始要如何设计才会有弹性，则必须靠经验和分析判断。也许你预先假设会遇上某些需求而设计了一个接口，但从程序开发至生命周期结束，该接口从未被操作过，或者仅有一个类操作过该接口，那么该接口也许就不必存在，你事先的假设也许就是过度预测需求。在不好的架构下要修改程序的话，很容易牵一发而动全身。对了！在java中，接口可以继承自另一个接口。 需求不断变化，架构也有可能因此而改变。好的架构在修改时，其实也不会全部的程序代码都被牵动，这就是设计的重要性。

二、接口语法细节

1.接口的默认

在java中，可使用interface来定义抽象的行为与外观，如接口中的方法可声明为public abstract。如：public interface Swimmer{ public abstract void swim();} 接口中的方法没有操作时，一定得是公开且抽象，为了方便，你也可以省略public abstract，编译程序会自动帮你加上public abstract。书上208页下角有个范例特别好，这个代码肯定是无法编译成功的，因为Action中定义的execute（）其实默认为public abstract，而some类在操作execute（）方法时，没有撰写public，因此就是默认包权限，这等于是将Action中的public方法缩小为包权限，所以编译失败了，必须将some类的execute（）改为public才通过编译。interface中还可以定义常数。如public interface Action{public static final int a=1；}java中经常见到在接口中定义这类常数，称为枚举常数。在interface中，也只能定义public static final的枚举常数。为了方便，撰写程序的时候可以省略，系统会自动帮你写上public static final，所以在接口中枚举常数，一定要使用=指定值，否则就会编译错误。要在类中定义枚举常数也是可以的，不过一定要明确写出public static final。类可以操作两个以上的接口，如果有两个接口都定义了某方法，而操作两个接口的类会怎样？程序面上来说，并不会有错误，照样通过编译。但还是要思考一下，如果表示不同的行为，那么在操作时，应该有不同的方法操作，some与other的execute（）方法在名称上就得不同。如果表示相同的行为，那可以定义一个父接口，在当中定义execute（）方法，而some与other继承该接口，各自定义自己的doSome（）与doOther（）方法（书上212有例子）。接口可以继承别的接口，也可以同时继承两个以上的接口，同样也是使用extends关键字，这代表了继承父接口的行为。在JDK8之后，如果父接口中定义的方法有操作，也代表了继承父接口的操作。

2.匿名内部类

经常会有临时继承某个类或操作某个接口并建立实例的需求，由于这类子类或接口操作类只使用一次，不需要为这些类定义名称，这个时候可以使用匿名内部类来解决这个需求，匿名内部类的方法为： new 父亲（）|接口（）{//类本体操作};JDK8出现前，如果要在匿名内部类中存取局部变量，则该局部变量必须是final，否则会发生编译错误。局部变量的生命周期往往比对象短，像是方法调用后返回对象，局部变量生命周期就结束了，此时再通过对象尝试存取局部变量会发生错误，java的做法是采用传值，实际上会在匿名内部类的实例中，建立新的变量参考原来的对象。

3.使用enum枚举常数

从JDK5之后，新增了enum语法，可用于定义枚举常数。根据书上217页的范例来看，使用enum定义枚举常数的过程中，enum实际上定义了特殊的类，继承java.lang.Enum，不过这是由编译程序处理，直接撰写程序继承Enum类会被编译程序拒绝。范例中的enum定义的Action实际上是个类，而enum中列举的STOP、RIGHT、LEFT、UP、DOWN常数实际是public static final，且为Action实例。你无法撰写程序直接实例化Action，因为构造函数权限设定为private，只有Action类中才可以实化。不过我们可以用这个Action来声明类型。play（）方法中的action参数声明为Action类型，所以只接受Action.STOP、Action.RIGHT、Action.LEFT、Action.UP、Action.Down的传入，不像之前的play（）方法，可以传入任何int值，case也只能列举Action实例，所以不用像之前范例，必须使用default在执行时检查，编译程序在编译时期会进行类型检查。

教材学习中的问题和解决过程

第六章主要讲的是继承与多态，内容其实挺简单，也没那么抽象，继承中的“父与子”的思想和“is-a”的概念我印象尤为深刻，这也是理解的突破口。代码编译也都挺顺利的。 多态就是使用单一接口操作多种类型的对象，注意这里的接口并不是专指java中的interface，而是指对象上可操作的方法。第七章主要讲的是接口，interface关键字是“定义行为”，而implements关键字是“拥有行为”的意思。通过接口拥有某种行为。 这两章概念都差不多掌握了，也将书上的代码都敲了一遍，感觉没什么较大问题，很开心~！代码已托管~

 

 

代码调试中的问题和解决过程

在敲代码的过程中，大部分都还是挺顺利的，有一小部分由于我的粗心，没有注意大小写等各种原因导致编译失败，但在经过修正后，也顺利通过编译了。将书上的代码都敲了一遍以后，我感觉对这两章的知识体会更深刻了。 代码全都托管成功~!

 

 

其他（感悟、思考等，可选）

其实java前三章的内容就是一些基本知识概念的介绍,起了个引入的作用。难度也都不是特别大。但从第四章就要开始接触java程序设计的核心知识了。上一周用了相当多的时间才圆满完成任务，虽然累，但很享受，很快乐。也给了我第四周学习的动力。第四周的任务是学习第六章和第七章，内容的难度和第四第五章其实差不多，看第一遍当然觉得有很多地方不懂，很陌生。这个时候就要静下心来，学java不是为了写一篇博客应付老师，完全没必要，老师和学生之间的关系应该是健身教练与健身学员之间的关系，要在学习中细心体会过程，寻找快乐，发现学习的真谛。最终促成一个良性循环那就再好不过了。这也是我最开始学java时所期待的效果。我现在就是先看一遍书，然后把不懂的都做上标记，然后看毕向东老师的视频，然后再看书，不断发现问题，不断解决问题，不断有新的感悟与收获，最终整理思绪，将其记录在博客上，与老师与同学共享。我想这也是娄嘉鹏老师的本意吧~ 这也是对我们的要求与期望！ 学习的最高境界就是在快乐中学习，在学习中发现快乐。静下心来，无目的而和目的，继续努力吧！~世上无难事，是怕有心人。任何事情，万事开头难，但只要坚持下来了，一定会受益匪浅！！！

学习进度条

	代码行数（新增/累积）	博客量（新增/累积）	学习时间（新增/累积）	重要成长
目标	3500行	20篇	300小时
第一周	120/120	1/1	14/14
第二周	340/460	1/2	14/28
第三周	200/660	1/3	14/42	学会了托管代码，学会了用构造模型的方法来了解类与对象这部分的知识。
第四周	320/980	1/4	14/56