4 類包和接口.ppt

1、Java程序設(shè)計(jì),第4章 類、包和接口,本章介紹Java中面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)的基本方法，包括類的定義、類的繼承、包、訪問控制、修飾符、接口等方面的內(nèi)容。,4.1 類、域、方法,類,類是組成Java程序的基本要素。它封裝了一類對象的狀態(tài)和方法，是這一類對象的原型 。 在前幾章的例子中，我們已經(jīng)定義了一些簡單的類，如HelloworldApp類。,4.1.1 域和方法,class Person String name; int age; void sayHello() System.out.println(Hello! My name is + name ); 域?qū)?yīng)類的靜態(tài)屬性。域又稱為域變量、

2、屬性、成員變量等 方法是類的動態(tài)屬性，標(biāo)志了類所具有的功能和操作, Java的方法與其他語言中的函數(shù)或過程類似,4.1.2 構(gòu)造方法,構(gòu)造方法是一種特殊的方法。Java中的每個類都有構(gòu)造方法，用來初始化該類的一個新的對象。 構(gòu)造方法具有和類名相同的名稱，而且不返回任何數(shù)據(jù)類型。 Person( String n, int a ) name = n; age = a; ,默認(rèn)構(gòu)造方法,一般情況下，類都有一個至多個構(gòu)造方法，如果在定義類對象時沒有定義任何構(gòu)造方法，系統(tǒng)會自動產(chǎn)生一個構(gòu)造方法，稱為默認(rèn)構(gòu)造方法（default constructor）。 默認(rèn)構(gòu)造方法不帶參數(shù)，并且方法體為空。,4.1

3、.3 使用對象,要訪問或調(diào)用一個對象的域或方法，需要用算符“”連接對象及其域或方法。如： System.out.println( )； p.sayHello(); 由于只能通過對象變量來訪問這個對象的域或方法，不通過引用變量就無法訪問其中的域或方法。對于訪問者而言，這個對象是封裝成一個整體的，這正體現(xiàn)了面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)的“封裝性”。,4.1.4 方法重載,通過方法重寫可以實(shí)現(xiàn)多態(tài)。方法重載即指多個方法可以享有相同的名字。但是這些方法的參數(shù)必須不同，或者是參數(shù)個數(shù)不同，或者是參數(shù)類型不同，下例中我們通過方法重寫分別接收一個或幾個不同數(shù)據(jù)類型的數(shù)據(jù)。 MethodOverloadi

4、ngTest.java,編譯器根據(jù)參數(shù)的個數(shù)和類型來決定當(dāng)前所使用的方法。 如果兩個方法的聲明中，參數(shù)的類型和個數(shù)均相同，只是返回類型不同，則編譯時會產(chǎn)生錯誤，即返回類型不能用來區(qū)分重寫的方法。 而且重寫的多個方法必須返回相同的數(shù)據(jù)類型。,運(yùn)行結(jié)果為： C:java MethodOverloadingTest Receive one int data i = 1 Receive two int datas x = 2 y = 3 Receive one double data d = 12.56 Receive a string s = very interesting, isnt it?,4

5、.1.5 this的使用,1在方法及構(gòu)造方法中，使用this來訪問域及方法 例如，方法sayHello中使用name和使用是相同的。即： void sayHello() System.out.println(Hello! My name is + name ); 與 void sayHello() System.out.println(Hello! My name is + ); 的含義是相同的。,2使用this解決局部變量與域同名的問題 使用this還可以解決局部變量（方法中的變量）或參數(shù)變量與域變量同名的問題。如，在構(gòu)造方法中，經(jīng)常這樣用： Perso

6、n( int age, String name ) this.age = age; = name; 這里，this.age表示域變量，而age表示的是參數(shù)變量。,3構(gòu)造方法中，用this調(diào)用另一構(gòu)造方法 構(gòu)造方法中，還可以用this來調(diào)用另一構(gòu)造方法。如： Person( ) this( 0, ); 如果，在構(gòu)造方法中調(diào)用另一構(gòu)造方法，則這條調(diào)用語句必須放在第一句。（關(guān)于構(gòu)造方法的更復(fù)雜的問題，將在第5章中進(jìn)一步講述。）,4.2 類的繼承,繼承(inheritance)是面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)中最為重要的特征之一。 由繼承而得到的類為子類（subclass），被繼承的類為父類或

7、超類（superclass），父類包括所有直接或間接被繼承的類。 一個類只能有一個直接父類。 子類繼承父類的狀態(tài)和行為，同時也可以修改父類的狀態(tài)或重載父類的行為，并添加新的狀態(tài)和行為。 采用繼承的機(jī)制來組織、設(shè)計(jì)系統(tǒng)中的類，可以提高程序的抽象程度，使之更接近于人類的思維方式，同時也通過繼承能較好地實(shí)現(xiàn)代碼重用，可以提高程序開發(fā)效率，降低維護(hù)的工作量。,4.2.1 派生子類,Java中的繼承是通過extends關(guān)鍵字來實(shí)現(xiàn)的 class SubClass extends SuperClass 如果沒有extends子句，則該類默認(rèn)為java.lang.Object的子類。 所以，Java中，所有

8、的類都是通過直接或間接地繼承java.lang.Object得到的。,繼承關(guān)系在UML圖中，是用一個箭頭來表示子類與父類的關(guān)系的。 類Student從類Person繼承，定義如下： class Student extends Person / ,4.2.2 域的繼承與隱藏、添加,1域的繼承 子類可以繼承父類的所有域 Student自動具有Person的屬性（name，age） 2. 域的隱藏 子類重新定義一個與從父類那里繼承來的域變量完全相同的變量，稱為域的隱藏。域的隱藏在實(shí)際編程中用得較少。 3域的添加 在定義子類時，加上新的域變量，就可以使子類比父類多一些屬性。如： class Stude

9、nt extends Person String school; int score; ,4.2.3 方法的繼承、覆蓋與添加,1方法的繼承 父類的非私有方法也可以被子類自動繼承。如，Student自動繼承Person的方法sayHello和isOlderThan。 2方法的覆蓋 正像子類可以定義與父類同名的域，實(shí)現(xiàn)對父類域變量的隱藏一樣，子類也可以重新 定義與父類同名的方法，實(shí)現(xiàn)對父類方法的覆蓋(Overriding)。,void sayHello() System.out.println(Hello! My name is + name + . My school is + school )

10、; 可見，通過方法的覆蓋，能夠修改對象的同名方法的具體實(shí)現(xiàn)方法。,3方法的重載,一個類中可以有幾個同名的方法，這稱為方法的重載（Overloading）。同時，還可以重載父類的同名方法。與方法覆蓋不同的是，重載不要求參數(shù)類型列表相同。重載的方法實(shí)際是新加的方法。 如，在類Student中，重載一個名為sayHello的方法： void sayHello( Student another ) System.out.println(Hi!); if( school = another.school ) System.out.println( Shoolmates ); ,4方法的添加,子類可以新加

11、一些方法，以針對子類實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能。 如，在類Student中，加入一個方法，對分?jǐn)?shù)進(jìn)行判斷： boolean isGoodStudent() return score=90; ,4.2.4 super的使用,1使用super訪問父類的域和方法 子類自動地繼承父類的屬性和方法，一般情況下，直接使用父類的屬性和方法，也可能以使用this來指明本對象。 注意：正是由于繼承，使用this可以訪問父類的域和方法。但有時為了明確地指明父類的域和方法，就要用關(guān)鍵字super。 例如：父類Student有一個域age，在子類Student中用age, this.age, super.age來訪問age是完全

12、一樣的： void testThisSuper() int a; a = age; a = this.age; a = super.age; 當(dāng)然，使用super不能訪問在子類中添加的域和方法。,有時需要使用super以區(qū)別同名的域與方法。如，使用super可以訪問被子類所隱藏了的同名變量。又如，當(dāng)覆蓋父類的同名方法的同時，又要調(diào)用父類的方法，就必須使用super。如： void sayHello() super.sayHello(); System.out.println( My school is + school ); 從這里可以看出，即使同名，也仍然可以使用父類的域和方法，這也使得在覆

13、蓋父類的方法的同時，又利用已定義好的父類的方法。,2使用父類的構(gòu)造方法,在嚴(yán)格意義上，構(gòu)造方法是不能繼承的。比如，父類Person有一個構(gòu)造方法Person(String, int)，不能說子類Student也自動有一個構(gòu)造方法Student(String, int)。但是，這不并意味著子類不能調(diào)用父類的構(gòu)造方法。 子類在構(gòu)造方法中，可以用super來調(diào)用父類的構(gòu)造方法。 Student(String name, int age, String school ) super( name, age ); this.school = school; 使用時，super()必須放在第一句。有關(guān)構(gòu)造方

14、法的更詳細(xì)的討論，參見第5章。,4.2.5 父類對象與子類對象的轉(zhuǎn)換,類似于基本數(shù)據(jù)類型數(shù)據(jù)之間的強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換，存在繼承關(guān)系的父類對象和子類對象之間也可以在一定條件下相互轉(zhuǎn)換。父類對象和子類對象的轉(zhuǎn)化需要遵循如下原則。 (1) 子類對象可以被視為其父類的一個對象，如一個Student對象也是一個Person對象。 (2) 父類對象不能被當(dāng)做其某一個子類的對象。 (3) 如果一個方法的形式參數(shù)定義的是父類對象，那么調(diào)用這個方法時，可以使用子類對象作為實(shí)際參數(shù)。 (4) 如果父類對象引用指向的實(shí)際是一個子類對象，那么這個父類對象的引用可以用強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換成子類對象的引用。 例： Student.ja

15、va,4.3 包,Java提供包(package)來管理類名空間。包實(shí)際上提供了一種命名機(jī)制和可見性限制機(jī)制。 包是一種松散的類的集合，一般不要求處于同一個包中的類有明確的相互關(guān)系，如包 含、繼承等，但是由于同一包中的類在默認(rèn)情況下可以互相訪問，所以為了方便編程和管 理，通常把需要在一起工作的類放在個包里。,4.3.1 package語句,package pkg1.pkg2.pkg3; 包及子包的定義，實(shí)際上是為了解決名字空間、名字沖突，它與類的繼承沒有關(guān)系。事實(shí)上，一個子類與其父類可以位于不同的包中。 Java的JDK提供的包包括：java.applet，java.awt，java.awt.

16、image，java.awt.peer，java.io，java.lang，java.util，javax.swing，等。 包層次的根目錄是由環(huán)境變量CLASSPATH來確定的。 在簡單情況下，Java源文件默認(rèn)為package語句，這時稱為無名包（unamed package）。無名包不能有子包。,4.3.2 import語句,為了能使用Java中已提供的類，需要用import語句來引入所需要的類。import語句的格式為： import package1.package2. (classname |*); 其中，package1.package2表明包的層次，與package語句相同，它

17、對應(yīng)于文件目錄，classname則指明所要引入的類，如果要從一個包中引入多個類，則可以用星號(*)來代替。例如： import java.awt.*; import java.util.Date; Java編譯器為所有程序自動引入包java.lang，因此不必用import語句引入它包含的所有的類，但是若需要使用其他包中的類，必須用import語句引入。 注意：使用星號(*)只能表示本層次的所有類，不包括子層次下的類。 例如，經(jīng)常需要用兩條import語句來引入兩個層次的類： import java.awt.*; import java.awt.event.*;,4.3.3 編譯和運(yùn)行包中的

18、類,使用javac可以將.class文件放入到相應(yīng)的目錄，只需要使用一個命令選項(xiàng)-d來指明包的根目錄即可。 javac -d d:tangch04 d:tangch04pkTestPkg.java javac -d . pk*.java 其中，“.”表示當(dāng)前目錄 運(yùn)行該程序，需要指明含有main的類名： java pk.TestPkg,4.3.4 CLASSPATH,在編譯和運(yùn)行程序中，經(jīng)常要用到多個包，怎樣指明這些包的根目錄呢？簡單地說，包層次的根目錄是由環(huán)境變量CLASSPATH來確定的。具體操作有兩種方法。 一是在java及javac命令行中，用-classpath選項(xiàng)來指明，如： ja

19、va classpath d:tangch04;c:javaclasses;. pk.TestPkg 二是設(shè)定classpath環(huán)境變量，用命令行設(shè)定環(huán)境變量，如： Set classpath= d:tangch04;c:javaclasses;. 在Windows中還可以按第2章中的辦法設(shè)定環(huán)境變量。,4.4 訪問控制符,4.4.1 成員的訪問控制符,4.4.2 類的訪問控制符,在定義類時，也可以用訪問控制符。類的訪問控制符或者為public，或者默認(rèn)。若使用public，其格式為: public class 類名 如果類用public修飾，則該類可以被其他類所訪問；若類默認(rèn)訪問控制符，則該

20、類只能被同包中的類訪問。,4.4.3 setter與getter,在Java編程中，有一種常見的做法，是將所有的或部分的域用private修飾，從而更好地將信息進(jìn)行封裝和隱藏。在這樣的類中，用setXXXX和getXXXX方法對類的屬性進(jìn)行存取，分別稱為setter與getter。這種方法有以下優(yōu)點(diǎn)。 （1）屬性用private更好地封裝和隱藏，外部類不能隨意存取和修改。 （2）提供方法來存取對象的屬性，在方法中可以對給定的參數(shù)的合法性進(jìn)行檢驗(yàn)。 （3）方法可以用來給出計(jì)算后的值。 （4）方法可以完成其他必要的工作（如清理資源、設(shè)定狀態(tài)，等等）。 （5）只提供getXXXX方法，而不提供set

21、XXXX方法，可以保證屬性是只讀的。 例如：在類Person中將域age以set和get方法提供。,class Person2 private int age; public void setAge( int age ) if (age0 ,4.5 非訪問控制符,4.5.1 static,靜態(tài)域最本質(zhì)的特點(diǎn)是：它們是類的域，不屬于任何一個類的具體對象實(shí)例。它不保存在某個對象實(shí)例的內(nèi)存區(qū)間中，而是保存在類的內(nèi)存區(qū)域的公共存儲單元。換句話說，對于該類的任何一個具體對象而言，靜態(tài)域是一個公共的存儲單元，任何一個類的對象訪問它，取到的都是相同的數(shù)值；同樣任何一個類的對象去修改它，也都是在對同一個內(nèi)存單

22、元進(jìn)行操作。 類變量可以通過類名直接訪問，也可以通過實(shí)例對象來訪問，兩種方法的結(jié)果是相同的。如我們用到的JDK中的System類的in和out對象，就是屬于類的域，直接用類名來訪問，即System.in和System.out。,又如，在類Person中可以定義一個類域?yàn)閠otalNum： class Person static long totalNum; int age; String Name; totalNum代表人類的總?cè)藬?shù)，它與具體對象實(shí)例無關(guān)?？梢杂袃煞N方法來訪問：Person.totalNum和p.totalNum (假定p是Person對象)。,2static方法,用stati

23、c修飾符修飾的方法僅屬于類的靜態(tài)方法，又稱為類方法。與此相對，不用static修飾的方法，則為實(shí)例方法。類方法的本質(zhì)是該方法是屬于整個類的，不是屬于某個實(shí)例的。 聲明一個方法為static有以下幾重含義。 (1) 非static的方法是屬于某個對象的方法，在這個對象創(chuàng)建時，對象的方法在內(nèi)存中擁有自己專用的代碼段。而static的方法是屬于整個類的，它在內(nèi)存中的代碼段將隨著類的定義而進(jìn)行分配和裝載，不被任何一個對象專有。 (2) 由于static方法是屬于整個類的，所以它不能操縱和處理屬于某個對象的成員變量，而只能處理屬于整個類的成員變量，即static方法只能處理static域或調(diào)用stati

24、c方法。 (3) 類方法中，不能訪問實(shí)例變量。在類方法中不能使用this 或super。 (4) 調(diào)用這個方法時，應(yīng)該使用類名直接調(diào)用，也可以用某一個具體的對象名。 例如：前面章節(jié)用到的方法Math.random()，Integer.parseInt()等就是類方法，直接用類名進(jìn)行訪問。,4.5.2 final,1final類 如果一個類被final修飾符所修飾和限定，說明這個類不能被繼承，即不可能有子類。 2final方法 final修飾符所修飾的方法，是不能被子類所覆蓋的方法。,3final域及final局部變量,final域、final局部變量，它們的值一旦給定，就不能更改。大體上說，f

25、inal域、final局部變量是只讀量，它們能且只能被賦值一次，而不能被賦值多次。 一個域被static final兩個修飾符所限定時，它實(shí)際的含義就是常量，如Integer. MAX_VALUE(表示最大整數(shù))、Math.PI(表示圓周率)就是這種常量。在程序中，通常用static與final一起使用來指定一個常量。 在定義static final域時，若不給定初始值，則按默認(rèn)值進(jìn)行初始化（數(shù)值為0，boolean型為false，引用型為null）。 在定義final域時，若不是static的域，則必須且只能賦值一次，不能缺省。這種域的賦值的方式有兩種：一是在定義變量時賦初始值，二是在每一個

26、構(gòu)造函數(shù)中進(jìn)行賦值。 在定義final局部變量(方法中的變量)時，也必須且只能賦值一次。它的值可能不是常量，但它的取值在變量存在期間不會改變。,4.5.3 abstract,1abstract類 凡是用abstract修飾符修飾的類被稱為抽象類。 抽象類不能被實(shí)例化 2abstract方法 被abstract所修飾的方法叫抽象方法，抽象方法的作用在為所有子類定義一個統(tǒng)一的接口。對抽象方法只需聲明，而不需實(shí)現(xiàn)，即用分號（；）而不是用，格式如下： abstract returnType abstractMethod( paramlist ); 抽象類中可以包含抽象方法，也可以不包含abstract

27、方法。但是，一旦某個類中包含了abstract方法，則這個類必須聲明為abstract類。 抽象方法在子類中必須被實(shí)現(xiàn)，否則子類仍然是abstract的。,4.6 接口,Java通過接口使得處于不同層次，甚至互不相關(guān)的類可以具有相同的行為。 接口就是方法定義和常量值的集合。它的用處主要體現(xiàn)在下面幾個方面： 1. 通過接口可以實(shí)現(xiàn)不相關(guān)類的相同行為，而不需要考慮這些類之間的層次關(guān)系。 2. 通過接口可以指明多個類需要實(shí)現(xiàn)的方法。 3. 通過接口可以了解對象的交互界面，而不需了解對象所對應(yīng)的類。,在接口中定義這些類共同的行為，然后由每個類分別實(shí)現(xiàn)這些行為。 與C+不同，Java不支持多重繼承，而是

28、用接口實(shí)現(xiàn)比多重繼承更強(qiáng)的功能。 多重繼承指一個類可以為多個類的子類，它使得類的層次關(guān)系不清楚， 而且當(dāng)多個父類同時擁有相同的成員變量和方法時，子類的行為是不容易確定的，這給編程帶來了困難。 單一繼承則清楚地表明了類的層次關(guān)系，指明子類和父類各自的行為。 接口則把方法的定義和類的層次區(qū)分開來，通過它可以在運(yùn)行時動態(tài)地定位所調(diào)用的方法。同時接口中可以實(shí)現(xiàn)“多重繼承”，且一個類可以實(shí)現(xiàn)多個接口。正是這些機(jī)制使得接口提供了比多重繼承更簡單、更靈活、而且更強(qiáng)勁的功能。,1. 接口的定義,接口的定義包括接口聲明和接口體兩部分。如下： interfaceDeclaration interface Body

29、 (1) 接口聲明： 最簡單的接口聲明如下： interface interfaceName ,通常接口以able或ible結(jié)尾，表明接口能完成一定的行為。 接口聲明中還可以包括對接口的訪問權(quán)限以及它的父接口列表。完整的接口聲明如下： public interface interfaceName extends listOfSuperInterface 其中public指明任意類均可以使用這個接口，缺省情況下，只有與該接口定義在同一個包中的類才可以訪問這個接口。 extends 子句與類聲明中的extends子句基本相同，不同的是一個接口可以有多個父接口，用逗號隔開，而一個類只能有一個父類。子

30、接口繼承父接口中所有的常量和方法。,(2) 接口體,接口體中包含常量定義和方法定義兩部分。 常量定義的格式為： type NAME = value; 其中type可以是任意類型，NAME是常量名，通常用大寫，value是常量值。在接口中定義的常量可以被實(shí)現(xiàn)該接口的多個類共享，它與 C中用 #define以及C+中用const定義的常量是相同的。 在接口中定義的常量具有public, final ,static的屬性。,方法定義的格式為： returnType methodName ( paramlist )； 接口中只進(jìn)行方法的聲明，而不提供方法的實(shí)現(xiàn)，所以，方法定義沒有方法體，且用分號(;)

31、結(jié)尾。在接口中聲明的方法具有public 和abstract屬性。 另外，如果在子接口中定義了和父接口同名的常量或相同的方法，則父接口中的常量被隱藏，方法被重載。,下面我們給出一個接口的定義： interface Collection int MAX_NUM=100; void add (Object obj); void delete (Object obj); Object find (Object obj); int currentCount ( ); ,2. 接口的實(shí)現(xiàn),在類的聲明中用implements子句來表示一個類使用某個接口，在類體中可以使用接口中定義的常量，而且必須實(shí)現(xiàn)接口中

32、定義的所有方法。一個類可以實(shí)現(xiàn)多個接口。,下面我們在類FIFOQueue中實(shí)現(xiàn)上面所定義的接口collection： class FIFOQueue implements collection void add ( Object obj ) void delete( Object obj ) Object find( Object obj ) int currentCount 在類中實(shí)現(xiàn)接口所定義的方法時，方法的聲明必須與接口中所定義的完全一致。,3. 接口類型,接口可以作為一種引用類型來使用。任何實(shí)現(xiàn)該接口的類的實(shí)例都可以存儲在該接口類型的變量中，通過這些變量可以訪問類所實(shí)現(xiàn)的接口中的方法。Java運(yùn)行時系統(tǒng)動態(tài)地確定該使用哪個類中的方法。 把接口作為一種數(shù)據(jù)類型可以不需要了解對象所對應(yīng)的具體的類，以前面所定義的接口Collection和實(shí)現(xiàn)該接口的類FIFOQueue為例，下例中，我們以Collection作為引用類型來使用。,class InterfaceType public stat