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1、Java基础教程第三讲 面向对象（上）理解面向对象的概念n n面向过程 在一个结构体中定义窗口的大小，位置，颜色，背景等属性，对窗口操在一个结构体中定义窗口的大小，位置，颜色，背景等属性，对窗口操作的函数与窗口本身的定义没有任何关系，如作的函数与窗口本身的定义没有任何关系，如HideWindowHideWindow，MoveWindowMoveWindow，MinimizeWindowMinimizeWindow，这些函数都需要接受一个代表要被，这些函数都需要接受一个代表要被操作的窗口参数操作的窗口参数 ，是一种谓语与宾语的关系，是一种谓语与宾语的关系 。n n面向对象 定义窗口时，除了要指定
2、在面向过程中规定的那些属性，如大小，位置，定义窗口时，除了要指定在面向过程中规定的那些属性，如大小，位置，颜色，背景等外，还要指定该窗口可能具有的动作颜色，背景等外，还要指定该窗口可能具有的动作 ，如隐藏，移动，如隐藏，移动，最小化等。这些函数被调用时，都是以某个窗口要隐藏，某个窗口要移最小化等。这些函数被调用时，都是以某个窗口要隐藏，某个窗口要移动的语法格式来使用的动的语法格式来使用的 ，这是一种主语与谓语的关系。，这是一种主语与谓语的关系。n n面向对象的三大特征 封装封装 (Encapsulation)(Encapsulation)继承继承 (Inheritance)(Inheritan
3、ce)多态多态 (Polymorphism)(Polymorphism)类与对象 类是对某一类事物的描述，是抽象的、概念上的类是对某一类事物的描述，是抽象的、概念上的定义；对象是实际存在的该类事物的每个个体，定义；对象是实际存在的该类事物的每个个体，因而也称实例因而也称实例(instance)(instance)。如果将对象比作汽车，那么类就是汽车的设计图纸。所以面向对象程序设计的重点是类的设计，而不是对象的设计。类的定义class Personclass Person int age;int age;void shout()void shout()System.out.println(“oh
4、,my god!I am“+age);System.out.println(“oh,my god!I am“+age);n nageage是类的属性是类的属性 ，也叫类成员变量，也叫类成员变量 。n nshoutshout是方法也叫类的成员函数。是方法也叫类的成员函数。n nshoutshout方法可以直接访问同一个类中的方法可以直接访问同一个类中的ageage变量变量 ，如果一，如果一个方法中有与成员变量同名的局部变量，该方法中对这个方法中有与成员变量同名的局部变量，该方法中对这个变量名的访问是局部变量，而不再是成员变量。个变量名的访问是局部变量，而不再是成员变量。对象的产生Person p
5、1=new Person();执行完后的内存状态对象的产生当一个对象被创建时，会对其中各种类型的成员当一个对象被创建时，会对其中各种类型的成员变量自动进行初始化赋值。除了基本数据类型之变量自动进行初始化赋值。除了基本数据类型之外的都是变量类型都是引用类型，如上面的外的都是变量类型都是引用类型，如上面的PersonPerson及前面讲过的数组。及前面讲过的数组。对象的使用创建新的对象之后创建新的对象之后,我们就可以使用我们就可以使用“对象名对象名.对象成员对象成员”的格式，的格式，来访问对象的成员（包括属性和方法）来访问对象的成员（包括属性和方法）class TestPersonclass Te
6、stPerson public static void main(String args)public static void main(String args)Person p1=new Person();Person p1=new Person();Person p2=new Person();Person p2=new Person();p1.age=-30;p1.age=-30;p1.shout();p1.shout();p2.shout();p2.shout();上面程序运行的内存布局如下图上面程序运行的内存布局如下图 对象的生命周期 对象的比较 n n“=”运算符与equals()
7、方法的区别n n怎样比较两个数组对象的内容是否相等 匿名对象 n n我们也可以不定义对象的句柄，而直接调用这个对象的方法。这样的对象叫做匿名对象，如：new Person().shout();n n如果对一个对象只需要进行一次方法调用，那么就可以使用匿名对象。n n我们经常将匿名对象作为实参传递给一个函数调用。实现类的封装性 n n如果外面的程序可以随意修改一个类的成员变量，会造成不可预料如果外面的程序可以随意修改一个类的成员变量，会造成不可预料的程序错误，就象一个人的身高，不能被外部随意修改，只能通过的程序错误，就象一个人的身高，不能被外部随意修改，只能通过各种摄取营养的方法去修改这个属性。
8、各种摄取营养的方法去修改这个属性。n n在定义一个类的成员（包括变量和方法）时，使用在定义一个类的成员（包括变量和方法）时，使用privateprivate关键字说关键字说明这个成员的访问权限，这个成员成了类的私有成员，只能被这个明这个成员的访问权限，这个成员成了类的私有成员，只能被这个类的其他成员方法调用，而不能被其他的类中的方法所调用。类的其他成员方法调用，而不能被其他的类中的方法所调用。实现类的封装性 n n为了实现良好的封装性，我们通常将类的成员变量声明为为了实现良好的封装性，我们通常将类的成员变量声明为privateprivate，再通过再通过publicpublic的方法来对这个变
9、量进行访问。对一个变量的操作，一的方法来对这个变量进行访问。对一个变量的操作，一般都有读取和赋值操作，我们分别定义两个方法来实现这两种操作，般都有读取和赋值操作，我们分别定义两个方法来实现这两种操作，一个是一个是getXxx()getXxx()（XxxXxx表示要访问的成员变量的名字），用来读取这表示要访问的成员变量的名字），用来读取这个成员变量操作，另外一个是个成员变量操作，另外一个是setXxx()setXxx()用来对这个成员变量赋值。用来对这个成员变量赋值。n n一个类通常就是一个小的模块，我们应该让模块仅仅公开必须要让一个类通常就是一个小的模块，我们应该让模块仅仅公开必须要让外界知道
10、的内容，而隐藏其它一切内容。我们在进行程序的详细设外界知道的内容，而隐藏其它一切内容。我们在进行程序的详细设计时，应尽量避免一个模块直接修改或操作另一个模块的数据，模计时，应尽量避免一个模块直接修改或操作另一个模块的数据，模块设计追求强内聚（许多功能尽量在类的内部独立完成，不让外面块设计追求强内聚（许多功能尽量在类的内部独立完成，不让外面干预），弱耦合（提供给外部尽量少的方法调用）。用总统指挥一干预），弱耦合（提供给外部尽量少的方法调用）。用总统指挥一支军队的例子来说明这种效果。支军队的例子来说明这种效果。类的封装所带来的优点 n n隐藏类的实现细节；n n让使用者只能通过事先定制好的方法来访
11、问数据，可以方便地加入控制逻辑，限制对属性的不合理操作；n n便于修改，增强代码的可维护性；编程试验：我们在一个类中定义了一个private类型的成员变量，接着产生了这个类的两个实例对象，请问第一个对象的方法中，能否以“第二个对象.成员”的格式访问第二个对象中的那个private成员变量？构造函数的定义与作用 n n构造方法的特征构造方法的特征 它具有与类相同的名称；它具有与类相同的名称；它不含返回值；它不含返回值；它不能在方法中用它不能在方法中用returnreturn语句返回一个值语句返回一个值注意：在构造方法里不含返回值的概念是不同于注意：在构造方法里不含返回值的概念是不同于“void”
12、“void”的，在的，在定义构造方法时加了定义构造方法时加了“void”“void”，结果这个方法就不再被自动，结果这个方法就不再被自动调用了。调用了。n n构造方法的作用：当一个类的实例对象刚产生时，这构造方法的作用：当一个类的实例对象刚产生时，这个类的构造方法就会被自动调用，我们可以在这个方个类的构造方法就会被自动调用，我们可以在这个方法中加入要完成初始化工作的代码。这就好像我们规法中加入要完成初始化工作的代码。这就好像我们规定每个定每个“人人”一出生就必须先洗澡，我们就可以在一出生就必须先洗澡，我们就可以在“人人”的构造方法中加入完成的构造方法中加入完成“洗澡洗澡”的程序代码，于的程序代
13、码，于是每个是每个“人人”一出生就会自动完成一出生就会自动完成“洗澡洗澡”，程序就，程序就不必再在每个人刚出生时一个一个地告诉他们要不必再在每个人刚出生时一个一个地告诉他们要“洗洗澡澡”了。了。构造方法的重载 n n和一般的方法重载一样，重载的构造方法具有不和一般的方法重载一样，重载的构造方法具有不同个数或不同类型的参数，编译器就可以根据这同个数或不同类型的参数，编译器就可以根据这一点判断出用一点判断出用new new 关键字产生对象时，该调用哪关键字产生对象时，该调用哪个构造方法了。产生对象的格式是：个构造方法了。产生对象的格式是：new new 类名类名(参数列表参数列表)；n n重载构造
14、方法可以完成不同初始化的操作，重载构造方法可以完成不同初始化的操作，如：如：p3=new Person(“Tom”,18);p3=new Person(“Tom”,18);语句，会做这样几件语句，会做这样几件事：创建指定类的新实例对象，在堆内存中为实事：创建指定类的新实例对象，在堆内存中为实例对象分配内存空间，并调用指定类的构造方法，例对象分配内存空间，并调用指定类的构造方法，最后将实例对象的首地址赋值给引用变量最后将实例对象的首地址赋值给引用变量p3p3。p3=new Person(“Tom”,18)的内存状态变化过程分析构造方法的一些细节 n n在在javajava每个类里都至少有一个构造
15、方法，如果程序员每个类里都至少有一个构造方法，如果程序员没有在一个类里定义构造方法，系统会自动为这个类没有在一个类里定义构造方法，系统会自动为这个类产生一个默认的构造方法，这个默认构造方法没有参产生一个默认的构造方法，这个默认构造方法没有参数，在其方法体中也没有任何代码，即什么也不做。数，在其方法体中也没有任何代码，即什么也不做。n n由于系统提供的默认构造方法往往不能满足编程者的由于系统提供的默认构造方法往往不能满足编程者的需求，我们可以自己定义类的构造方法，来满足我们需求，我们可以自己定义类的构造方法，来满足我们的需要，一旦编程者为该类定义了构造方法，系统就的需要，一旦编程者为该类定义了构
16、造方法，系统就不再提供默认的构造方法了。不再提供默认的构造方法了。n n声明构造方法，如无特殊需要，应使用声明构造方法，如无特殊需要，应使用publicpublic关键字，关键字，在我们前面例子中，可以使用在我们前面例子中，可以使用privateprivate访问修饰符吗？访问修饰符吗？this是什么？n n如果如果func2func2方法被调用方法被调用 ，一定是事先已经有了一个存在的对象，一定是事先已经有了一个存在的对象，func2func2被作为那个对象的方法被使用。被作为那个对象的方法被使用。n n在在func2func2内部能引用别的对象内部能引用别的对象 ，同样也能引用，同样也能引
17、用func2func2所属的那个对所属的那个对象。象。n n在在func2func2中，自己所属的那个对象的引用名称是什么呢？中，自己所属的那个对象的引用名称是什么呢？this this关键关键字在字在javajava程序里的作用和它的词义很接近，它在函数内部就是这程序里的作用和它的词义很接近，它在函数内部就是这个函数所属的对象的引用变量。个函数所属的对象的引用变量。this引用句柄的存放位置每个成员方法内部，都有一个this引用变量，指向调用这个方法的对象，类中的成员方法与this之间的关系如图this引用句柄的应用n n一个类中的成员方法可以直接调用同类中的其他成员，其实我们一个类中的成员
18、方法可以直接调用同类中的其他成员，其实我们在一个方法内部使用在一个方法内部使用“this.“this.其他成员其他成员”的引用方式和直接使用的引用方式和直接使用“其他成员其他成员”的效果是一样的，那的效果是一样的，那thisthis还有多大的作用呢？在有些还有多大的作用呢？在有些情况下，我们还是非得用情况下，我们还是非得用thisthis关键字不可的关键字不可的 ：n n让类的成员变量名和对其进行赋值的成员方法的形参变量同名是让类的成员变量名和对其进行赋值的成员方法的形参变量同名是必要的，这样的代码谁看了都能明白这两个变量是彼此相关的，必要的，这样的代码谁看了都能明白这两个变量是彼此相关的，老
19、手看到函数的定义，就能揣摩出函数中的代码，大大节省了别老手看到函数的定义，就能揣摩出函数中的代码，大大节省了别人和自己日后阅读程序的时间。人和自己日后阅读程序的时间。n n假设我们有一个容器类和一个部件类，在容器类的某个方法中要假设我们有一个容器类和一个部件类，在容器类的某个方法中要创建部件类的实例对象，而部件类的构造方法要接收一个代表其创建部件类的实例对象，而部件类的构造方法要接收一个代表其所在容器的参数。所在容器的参数。n n构造方法是在产生对象时被构造方法是在产生对象时被javajava系统自动调用的，我们不能在程系统自动调用的，我们不能在程序中象调用其他方法一样去调用构造方法。但我们可
20、以在一个构序中象调用其他方法一样去调用构造方法。但我们可以在一个构造方法里调用其他重载的构造方法，不是用构造方法名，而是用造方法里调用其他重载的构造方法，不是用构造方法名，而是用this(this(参数列表参数列表)的形式，根据其中的参数列表，选择相应的构造方的形式，根据其中的参数列表，选择相应的构造方法。法。垃圾回收过程分析n nc+中的析构方法 n njava中的finalize()方法 n nSystem.gc的作用 函数的参数传递基本数据类型的参数传递 函数的参数传递引用数据类型的参数传递函数的参数传递引用参数传递的一个问题分析static静态变量 当我们编写一个类时，其实就是在描述其
21、对象的属性和行为，而并当我们编写一个类时，其实就是在描述其对象的属性和行为，而并没有产生实质上的对象，只有通过没有产生实质上的对象，只有通过newnew关键字才会产生出对象，关键字才会产生出对象，这时系统才会分配内存空间给对象，其方法才可以供外部调用。这时系统才会分配内存空间给对象，其方法才可以供外部调用。我们有时候希望无论是否产生了对象或无论产生了多少对象的情我们有时候希望无论是否产生了对象或无论产生了多少对象的情况下，某些特定的数据在内存空间里只有一份，例如所有的中国况下，某些特定的数据在内存空间里只有一份，例如所有的中国人都有个国家名称，每一个中国人都共享这个国家名称，不必在人都有个国家
22、名称，每一个中国人都共享这个国家名称，不必在每一个中国人的实例对象中都单独分配一个用于代表国家名称的每一个中国人的实例对象中都单独分配一个用于代表国家名称的变量。变量。编写使用静态变量统计一个类产生的实例对象的个数的程序编写使用静态变量统计一个类产生的实例对象的个数的程序static静态方法n n在静态方法里只能直接调用同类中其它的静态成员（包括变量和在静态方法里只能直接调用同类中其它的静态成员（包括变量和方法），而不能直接访问类中的非静态成员。这是因为，对于非方法），而不能直接访问类中的非静态成员。这是因为，对于非静态的方法和变量，需要先创建类的实例对象后才可使用，而静静态的方法和变量，需要
23、先创建类的实例对象后才可使用，而静态方法在使用前不用创建任何对象。态方法在使用前不用创建任何对象。n n 静态方法不能以任何方式引用静态方法不能以任何方式引用thisthis和和supersuper关键字（关键字（supersuper关键字关键字在下一章讲解）。与上面的道理一样，因为静态方法在使用前不在下一章讲解）。与上面的道理一样，因为静态方法在使用前不用创建任何实例对象，当静态方法被调用时，用创建任何实例对象，当静态方法被调用时，thisthis所引用的对象所引用的对象根本就没有产生。根本就没有产生。n n main()main()方法是静态的，因此方法是静态的，因此JVMJVM在执行在执
24、行mainmain方法时不创建方法时不创建mainmain方法所在的类的实例对象，因而在方法所在的类的实例对象，因而在main()main()方法中，我们不能直接方法中，我们不能直接访问该类中的非静态成员，必须创建该类的一个实例对象后，才访问该类中的非静态成员，必须创建该类的一个实例对象后，才能通过这个对象去访问类中的非静态成员，这种情况，我们在以能通过这个对象去访问类中的非静态成员，这种情况，我们在以后的例子中会多次碰到。后的例子中会多次碰到。静态代码块 n n一个类中可以使用不包含在任何方法体中的静一个类中可以使用不包含在任何方法体中的静态代码块态代码块(static block)(sta
25、tic block)，当类被载入时，静，当类被载入时，静态代码块被执行，且只被执行一次，静态块经态代码块被执行，且只被执行一次，静态块经常用来进行类属性的初始化。常用来进行类属性的初始化。n n类中的静态代码块被自动执行，尽管我们产生类中的静态代码块被自动执行，尽管我们产生了类的多个实例对象，但其中的静态代码块只了类的多个实例对象，但其中的静态代码块只被执行了一次。当一个程序中用到了其他的类，被执行了一次。当一个程序中用到了其他的类，类是在第一次被使用的时候才被装载，而不是类是在第一次被使用的时候才被装载，而不是在程序启动时就装载程序中所有可能要用到的在程序启动时就装载程序中所有可能要用到的类
26、。类。单态设计模式 设计模式是在大量的实践中总结和理论化之后优选的代码结构、编程风格、以及解决问题的思考方式。设计模式就想是经典的棋谱，不同的棋局，我们用不同的棋谱，免得我们自己再去思考和摸索。失败为成功之母，但是要以大量的时间和精力为代价，如果有成功经验可借鉴，没有人再愿意去甘冒失败的风险，我们没有理由不去了解和掌握设计模式，这也是Java开发者提高自身素质的一个很好选择。使用设计模式也许会制约你去创新，不过真正有意义的创新只能出自少数天才，即使你就是那个天才，虽不必因循守旧，但也不可能完全不去了解和借鉴前人的成功经验。单态设计模式 所谓类的单态设计模式，就是采取一定的方法保证在整个的软件系
27、统中，对某个类只能存在一个对象实例，并且该类只提供一个取得其对象实例的方法。如果我们要让类在一个虚拟机中只能产生一个对象，我们首先必须将类的构造方法的访问权限设置为private，这样，就不能用new 操作符在类的外部产生类的对象了，但在类内部仍可以产生该类的对象。因为在类的外部开始还无法得到类的对象，只能调用该类的某个静态方法以返回类内部创建的对象，静态方法只能访问类中的静态成员变量，所以，指向类内部产生的该类对象的变量也必须定义成静态的。理解main方法的语法 由于java虚拟机需要调用类的main()方法，所以该方法的访问权限必须是public，又因为java虚拟机在执行main()方法
28、时不必创建对象，所以该方法必须是static的，该方法接收一个String类型的数组参数，该数组中保存执行java命令时传递给所运行的类的参数。内部类在类中直接定义的内部类在类中直接定义的内部类 n n嵌套类可以直接访问嵌套它的类的成员，包括嵌套类可以直接访问嵌套它的类的成员，包括privateprivate成成员，但是嵌套类的成员却不能被嵌套它的类直接访问。员，但是嵌套类的成员却不能被嵌套它的类直接访问。n n在内部类对象保存了一个对外部类对象的引用，当内部在内部类对象保存了一个对外部类对象的引用，当内部类的成员方法中访问某一变量时，如果在该方法和内部类的成员方法中访问某一变量时，如果在该方
29、法和内部类中都没有定义过这个变量，内部类中对类中都没有定义过这个变量，内部类中对thisthis的引用会被的引用会被传递给那个外部类对象的引用。传递给那个外部类对象的引用。内部类在类中直接定义的内部类在类中直接定义的内部类 n n如果用如果用staticstatic修饰一个内部类，这个类就相当于修饰一个内部类，这个类就相当于是一个外部定义的类，所以是一个外部定义的类，所以staticstatic的内部类中可的内部类中可声明声明staticstatic成员，但是，非成员，但是，非staticstatic的内部类中的成的内部类中的成员是不能声明为员是不能声明为staticstatic的。的。sta
30、ticstatic的内部类不能再的内部类不能再使用外层封装类的非使用外层封装类的非staticstatic的成员变量，这个道的成员变量，这个道理不难想象！所以理不难想象！所以staticstatic嵌套类很少使用。嵌套类很少使用。内部类 在类中直接定义的内部类在类中直接定义的内部类如果函数的局部变量（函数的形参也是局部变量），内部类的成员变量，外部如果函数的局部变量（函数的形参也是局部变量），内部类的成员变量，外部类的成员变量重名，我们应该按下面的程序代码所使用的方式来明确指定类的成员变量重名，我们应该按下面的程序代码所使用的方式来明确指定我们真正要访问的变量。我们真正要访问的变量。publi
31、c class Outerpublic class Outer private int size;private int size;public class Inner public class Inner private int size;private int size;public void doStuff(int size)public void doStuff(int size)size+;/size+;/引用的是引用的是doStuffdoStuff函数的形参函数的形参 this.size+;/this.size+;/引用的是引用的是InnerInner类中的成员变量类中的成员变量
32、Outer.this.size+;/Outer.this.size+;/引用的引用的OuterOuter类中的成员变量类中的成员变量 内部类如何被外部引用 class Outerclass Outer private int size=10;private int size=10;public class Inner public class Inner public void doStuff()public void doStuff()System.out.println(+size);System.out.println(+size);public class TestInner publ
33、ic class TestInner public static void main(String args)public static void main(String args)Outer outer=new Outer();Outer outer=new Outer();Outer.Inner inner=outer.new Inner();Outer.Inner inner=outer.new Inner();inner.doStuff();inner.doStuff();内部类在方法中定义的内部类在方法中定义的内部类n n嵌套类并非只能在类里定义，也可以在几个程序块的范围之内定义内部
34、类。例如，在方法中，或甚至在for循环体内部，都可以定义嵌套类。n n在方法中定义的内部类只能访问方法中的final类型的局部变量，用final定义的局部变量相当于是一个常量，它的生命周期超出方法运行的生命周期。使用Java的文档注释 import java.io.*;import java.io.*;/*/*Title:engineer*Title:engineer类类*Description:*Description:通过通过engineerengineer类来说明类来说明javajava中的文档注释中的文档注释*Copyright:(c)2003 *Copyright:(c)2003 *
35、Company:*Company:锐智科技咨询中心锐智科技咨询中心*author*author 张孝祥张孝祥*version 1.00*version 1.00*/*/public class engineerpublic class engineer public String Engineer_name;public String Engineer_name;/*/*这是这是engineerengineer对象的构造函数对象的构造函数*param name engineer*param name engineer的名字的名字*/*/public engineer(String name)p
36、ublic engineer(String name)/*/*这是这是repairingrepairing方法的说明方法的说明*param sum*param sum 需要修理的机器总数需要修理的机器总数*param alltime*param alltime 需要修理的总时间需要修理的总时间*return Repairing*return Repairing的数量的数量*/*/public int repairing(int sum,int alltime)public int repairing(int sum,int alltime)使用Java的文档注释n n文档注释以文档注释以“/*”“/*”开始，以开始，以“*/”“*/”标志结束，相标志结束，相应的信息和批注所对应的位置很重要！应的信息和批注所对应的位置很重要！类的说明类的说明应在类定义之前，方法的说明应在方法的定义之应在类定义之前，方法的说明应在方法的定义之前。前。n n批注参数来标记一些特殊的属性及其相应的说明批注参数来标记一些特殊的属性及其相应的说明 。authorauthor versionversion paramparam return return