第 3章 面向?qū)ο缶幊?3.1面向?qū)ο髥?wèn)題求解的提出 3.2面向?qū)ο蟮姆治雠c設(shè)計(jì) 面向?qū)ο蟮姆治觯?OOA） 面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)（ OOD） 3.3面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)方法的優(yōu)點(diǎn) 可重用性 可擴(kuò)展性 可管理性 3.4Java中類(lèi)的定義和使用 類(lèi)聲明 類(lèi)體 3.1面向?qū)ο髥?wèn)題求解的提出 程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言的發(fā)展階段： 第一代語(yǔ)言 (1GL) : 二進(jìn)制機(jī)器代碼（ 0101001 ） 第二代語(yǔ)言 (2GL) : 匯編語(yǔ)言 (Low Level Language LLL) （ mov, add ） 第三代語(yǔ)言 (3GL): 高級(jí)語(yǔ)言 (HLL)（以 C語(yǔ)言為代表 , 過(guò)程式編程語(yǔ)言） 第四代語(yǔ)言 (4GL) : 面向?qū)ο笳Z(yǔ)言（ OOP ）非過(guò)程化 / 面向?qū)ο蟮木幊陶Z(yǔ)言 OOP最大的優(yōu)點(diǎn)是具備了隱藏庫(kù)執(zhí)行的某些方面的功 能，另一個(gè)重要優(yōu)點(diǎn)是過(guò)程與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)聯(lián)合，這種數(shù) 據(jù)屬性與方法的結(jié)合稱(chēng)為類(lèi)。 最早的面向?qū)ο蟮木幊陶Z(yǔ)言是 1966年推出的 Simlula， 它首次提出模擬人類(lèi)的思維方式，把數(shù)據(jù)和相關(guān)的操 作集成在一起的思想。 20世紀(jì) 80年代末期，以 C+為代表的面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè) 計(jì)（ OOP）才流行起來(lái)。其優(yōu)點(diǎn)為隱藏庫(kù)執(zhí)行的某些 方面的功能，另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是過(guò)程與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)聯(lián)合。 Java是 20世紀(jì) 90年代新出現(xiàn)的面向?qū)ο蟮木幊陶Z(yǔ)言， 它去除 C+中非面向?qū)ο蟮膬?nèi)容，并實(shí)現(xiàn)一次編寫(xiě)， 多次使用的跨平臺(tái)特點(diǎn)，是面向?qū)ο箝_(kāi)發(fā)工具中極具 潛力的成員之一。 3.2面向?qū)ο蟮姆治雠c設(shè)計(jì) 軟件工程的新途徑 面向?qū)ο笞鳛橐环N思想及編程語(yǔ)言，為軟件開(kāi)發(fā)的整個(gè) 過(guò)程：從分析設(shè)計(jì)到實(shí)現(xiàn)，提供了一個(gè)完整解決方案。 面向?qū)ο罂胺Q(chēng)是軟件發(fā)展取得的里程碑式的偉大成就。 面向?qū)ο蠓椒ê?jiǎn)介 從 80年代后期開(kāi)始，進(jìn)行了面向?qū)ο蠓治觯?OOA）、 面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)（ OOD）和面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)（ OOP） 等新的系統(tǒng)開(kāi)發(fā)方式模型的研究，在有些文獻(xiàn)中統(tǒng)稱(chēng)為 OO范型。 需求分析 需求模型化 概要設(shè)計(jì) 詳細(xì)設(shè)計(jì) 實(shí)現(xiàn) 用戶(hù)需求 明確細(xì)化 需求 分析 實(shí)現(xiàn) 設(shè)計(jì) 重新明確需求 用戶(hù)需求 可重用部件的引用和開(kāi)發(fā) 修改詳細(xì)設(shè)計(jì) 選擇開(kāi)發(fā)工具 編碼 設(shè)計(jì)界面管理、任務(wù) 管理和數(shù)據(jù)管理 抽取對(duì)象模型、屬性、結(jié)構(gòu)、建立 OOA 模型 需求陳述 修改概要設(shè)計(jì) 圖 1-1 面向?qū)ο筌浖_(kāi)發(fā)過(guò)程（軟件生命周期） 3.3面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)方法的優(yōu)點(diǎn) 與傳統(tǒng)的方法相比，面向?qū)ο蟮膯?wèn)題求解具有更好的可重 用性，可擴(kuò)展性和可管理性 3.3.1可重用性 可重用性是面向?qū)ο筌浖_(kāi)發(fā)的一個(gè)核心思路，面向?qū)ο?程序設(shè)計(jì)的抽象、封裝、繼承、多態(tài)四大特點(diǎn)都圍繞這個(gè) 核心服務(wù)。 1.抽象： 抽象就是忽略一個(gè)主題中與當(dāng)前目標(biāo)無(wú)關(guān)的那些方面， 以便更充分地注意與當(dāng)前目標(biāo)有關(guān)的方面。抽象并不打算 了解全部問(wèn)題，而只是選擇其中的一部分，暫時(shí)不用部分 細(xì)節(jié)。比如，我們要設(shè)計(jì)一個(gè)學(xué)生成績(jī)管理系統(tǒng)，考察學(xué) 生這個(gè)對(duì)象時(shí)，我們只關(guān)心他的班級(jí)、學(xué)號(hào)、成績(jī)等，而 不用去關(guān)心他的身高、體重這些信息。抽象包括兩個(gè)方面， 一是過(guò)程抽象，二是數(shù)據(jù)抽象。 過(guò)程抽象 是指任何一個(gè)明 確定義功能的操作都可被使用者看作單個(gè)的實(shí)體看待，盡 管這個(gè)操作實(shí)際上可能由一系列更低級(jí)的操作來(lái)完成。 數(shù) 據(jù)抽象 定義了數(shù)據(jù)類(lèi)型和施加于該類(lèi)型對(duì)象上的操作，并 限定了對(duì)象的值只能通過(guò)使用這些操作修改和觀察。 2.繼承： 為什么會(huì)有繼承？建立一個(gè)類(lèi)后，發(fā)現(xiàn)另一個(gè)新的類(lèi)有相 同的特性，兩個(gè)選擇：重新定義一個(gè)新的類(lèi)；在已有類(lèi)的 基礎(chǔ)上，修改 (加加 /減減 ) 繼承是一種聯(lián)結(jié)類(lèi)的層次模型，并且允許和鼓勵(lì)類(lèi)的重用， 它提供了一種明確表述共性的方法。新類(lèi)繼承了原始類(lèi)的 特性，新類(lèi)稱(chēng)為原始類(lèi)的派生類(lèi)（子類(lèi)），而原始類(lèi)稱(chēng)為 新類(lèi)的基類(lèi)（父類(lèi)）。繼承性很好的解決了軟件的可重用 性問(wèn)題。 運(yùn)輸工具 航空運(yùn)輸工具 陸地運(yùn)輸工具 水上運(yùn)輸工具 人力驅(qū)動(dòng) 引擎驅(qū)動(dòng) 二輪 四輪 客運(yùn) 貨運(yùn) 3.封裝： 封裝是面向?qū)ο蟮奶卣髦唬菍?duì)象和類(lèi)概念的主要 特性。封裝是把過(guò)程和數(shù)據(jù)包圍起來(lái)，對(duì)數(shù)據(jù)的訪問(wèn)只能 通過(guò)已定義的界面。面向?qū)ο笥?jì)算始于這個(gè)基本概念，即 現(xiàn)實(shí)世界可以被描繪成一系列完全自治、封裝的對(duì)象，這 些對(duì)象通過(guò)一個(gè)受保護(hù)的接口訪問(wèn)其他對(duì)象。一旦定義了 一個(gè)對(duì)象的特性，則有必要決定這些特性的可見(jiàn)性，即哪 些特性對(duì)外部世界是可見(jiàn)的，哪些特性用于表示內(nèi)部狀態(tài)。 在這個(gè)階段定義對(duì)象的接口。通常，應(yīng)禁止直接訪問(wèn)一個(gè) 對(duì)象的實(shí)際表示，而應(yīng)通過(guò)操作接口訪問(wèn)對(duì)象，這稱(chēng)為信 息隱藏。事實(shí)上，信息隱藏是用戶(hù)對(duì)封裝性的認(rèn)識(shí)，封裝 則為信息隱藏提供支持。封裝保證了模塊具有較好的獨(dú)立 性，使得程序維護(hù)修改較為容易。對(duì)應(yīng)用程序的修改僅限 于類(lèi)的內(nèi)部，因而可以將應(yīng)用程序修改帶來(lái)的影響減少到 最低限度。 4. 多態(tài)性： 多態(tài)性是指允許不同類(lèi)的對(duì)象對(duì)同一消息作出響應(yīng)。 多態(tài)性語(yǔ)言具有靈活、抽象、行為共享、代碼共享的優(yōu)勢(shì)， 很好的解決了應(yīng)用程序函數(shù)同名問(wèn)題。 表現(xiàn)在繼承中 方法的重寫(xiě) 子類(lèi)從父類(lèi)繼承 (extends擴(kuò)展 )而來(lái) 多個(gè)子類(lèi)同屬一個(gè)父類(lèi)，所有子類(lèi)有相同的父類(lèi) 繼承父類(lèi)的方法 在不同的子類(lèi)中有不同的表現(xiàn)形式 表現(xiàn)在用一個(gè)類(lèi)中 方法的重載 多態(tài)性在繼承中的表現(xiàn) 3.3.2可擴(kuò)展性 3.3.3可管理性 類(lèi)的實(shí)現(xiàn)包括 類(lèi)聲明 和 類(lèi)體 3.4.1 類(lèi)聲明 class Mankind class 定義類(lèi)的關(guān)鍵字 。（注意不要把 class寫(xiě)成 Class）。 Mankind 類(lèi)的名稱(chēng)，習(xí)慣上，類(lèi)名的首字母大寫(xiě)，并且 命名的規(guī)則符合標(biāo)識(shí)符的規(guī)則。 3.4 java中類(lèi)的定義和使用 3.4.2 類(lèi)體 類(lèi)體包含數(shù)據(jù)（變量）的定義和方法的定義。只可以 在類(lèi)體中定義數(shù)據(jù)、初始化數(shù)據(jù)、定義方法的語(yǔ)句，而不 能有其他的語(yǔ)句，如控制語(yǔ)句、賦值語(yǔ)句等。 class 在定義類(lèi)的成員變量時(shí)可以同時(shí)賦初值，但對(duì)于成員變量 的操作只能放在方法中。例如： class Tom int x=98, y; y=87; /此語(yǔ)句對(duì)成員變量 y進(jìn)行了賦值操作 一個(gè)簡(jiǎn)單的類(lèi) class Student String name, stuNumber; double score1, score2, score3; void set1(String s1, String s2) name = s1; stuNumber = s2; System.out.println(name + “ “ + stuNumber); double setScore(double d1, double d2, double d3) double d; score1 = d1; score2 = d2; score3 = d3; d = d1 d2 + d3; return d; 1、變量的定義 （ 1）成員變量 在類(lèi)體中定義的變量稱(chēng)為類(lèi)的成員變量。其類(lèi)型可以是 java中的 任一類(lèi)型。成員變量在聲明它的整個(gè)類(lèi)中有效。 成員變量又可以分為： 類(lèi)成員變量（類(lèi)變量） ：類(lèi)變量前有 static關(guān)鍵字修飾，所有的 對(duì)象共享類(lèi)變量。 改變一個(gè)對(duì)象的類(lèi)變量會(huì)影響到其他對(duì)象的這個(gè) 變量 實(shí)例成員變量（實(shí)例變量） ：實(shí)例變量前無(wú) static修飾，所有的 對(duì)象擁有各自不同的實(shí)例變量，存儲(chǔ)空間也不同。 Java 實(shí)例 class Mankind String name=“Tom”,sex=“man”; static float salary= 3000.0f; void printInf(String n,String s,float m) int count=1; System.out.println(“person:”+n+”sex:”+s+ ”salary:”+m); System.out.println(“count=“+count); （ 2）局部變量 在方法體中定義的變量和方法的參數(shù)稱(chēng)為局部變量。如 n,s,m,count； 其類(lèi)型可以是 java中的任一類(lèi)型。 其作用域只限制在定義它的方法內(nèi)。 如果局部變量的名字與成員變量的名字相同，成員變量 被隱蔽，即暫時(shí)無(wú)效。 例 3.2 class Tom int x=98,y; / 實(shí)例變量 static int a; / 類(lèi)變量 void f( ) /方法 f int x=3; /x為局部變量 y=x; y=this.x; 如果局部變量與成員變量的名字相同，在該方法內(nèi)引用 成員變量，則必須使用關(guān)鍵字 this(類(lèi)的當(dāng)前對(duì)象 ) 2、方法的定義 方法聲明部分： 方法名和方法的返回類(lèi)型 方法體 ： 局部變量的定義和合法的 java語(yǔ)句 class Tom int x=98,y; static int a; void f( ) int x=3; y=x; y=this.x; 方法聲明 方 法 體 方法分類(lèi) （ 1）類(lèi)方法 方法前有 static修飾的方法，類(lèi)方法只能對(duì)類(lèi)變 量進(jìn)行操作。 類(lèi)方法調(diào)用： 類(lèi)名 .方法名 或者 對(duì)象名 .方法名 類(lèi)變量的調(diào)用： 類(lèi)名 .類(lèi)變量名 或者 對(duì)象名 .類(lèi)變量名 （ 2）實(shí)例方法 方法前無(wú) static修飾的為實(shí)例方法，實(shí)例方法 既能對(duì)類(lèi)變量操作也可以對(duì)實(shí)例變量操作。 實(shí)例方法調(diào)用： 對(duì)象名 .方法名 實(shí)例變量的調(diào)用： 對(duì)象名 .實(shí)例變量名 class Test public static void main(String args) double d_product; Area myArea; myArea = new Area(); myArea.setV(21,23); d_product = myArea.product(); System.out.println(d_product); class Area double width, height; void setV(double w, double h) width = w; height = h; double product() return width*height; Java實(shí)例 -例 3.3 class A int a=5; static int b; void c() /實(shí)例方法 b=10; /在實(shí)例方法中可對(duì)類(lèi)變量進(jìn)行操作 A.f(b); /類(lèi)方法可以由類(lèi)名調(diào)用，也可以寫(xiě)成 f(b) System.out.println(“from instance method,b=”+b)； static void f(int x) /類(lèi)方法 b=x; / a=x; a是實(shí)例變量，要?jiǎng)?chuàng)建對(duì)象來(lái)引用它 System.out.println(“from class method,b=”+b); public static void main(String args) A.f(15); /A.c();實(shí)例方法不可以由類(lèi)名調(diào)用 A t=new A(); t.c(); 輸出結(jié)果 from class method,b=15 from class method,b=10 from instance method,b=10 作業(yè)： 設(shè)計(jì)一個(gè)學(xué)生類(lèi) Student,包含的成員變量有 “學(xué)號(hào)”、“班級(jí)”、“姓名”、“年齡”， 成員方法有“獲得 學(xué)號(hào)”“獲得班級(jí)”“獲 得姓名”“獲得年齡”、“修改年齡”。 （ 3）方法重載（ method Overloading） 所謂方法重載就是在一個(gè)類(lèi)中可以有多個(gè)方 法具有相同的名字，但這些方法的參數(shù)必須不 同，或者是個(gè)數(shù)或者是類(lèi)型。 注意：不可以以方法的返回值為基礎(chǔ)構(gòu)成重 載方法 方法的重載 (overload) 方法名相同，但方法的參數(shù)不同 方法描述 方法名 (標(biāo)識(shí)符 ) 參數(shù)類(lèi)型 方法返回值 絕對(duì)值 abs(a) int int 絕對(duì)值 abs(a) long long 絕對(duì)值 abs(a) float float 絕對(duì)值 abs(a) double double public static int abs(int a) public static long abs(long a) public static float abs(float a) public static double abs(double a) class Calculation void add(int a,int b) int c; c=a+b; System.out.println(c); / int add(int a,int b) return (a+b); float add(float a,float b) float c=a+b; return c; void add(String a,String b) String c=a+b; System.out.println(c); public static void main(String args ) Calculation c=new Calculation(); c.add(12,12); c.add(“good ”,” morning”); float x=c.add(5f,3f); / float x=c.add(5,3);出錯(cuò) System.out.println(“x=”+x); 作業(yè)： 利用重載的方法 square計(jì)算一個(gè)整型數(shù)和一個(gè) 雙精度數(shù)的平方。 (4)構(gòu)造方法 構(gòu)造方法名 與類(lèi)名相同 ； 構(gòu)造方法 沒(méi)有返回類(lèi)型 ，也不是 void； 構(gòu)造方法的主要作用是對(duì) 成員變量的初始化 。 如果沒(méi)有定義構(gòu)造方法時(shí)，各種類(lèi)型的默認(rèn)值； 構(gòu)造方法不能由編程人員顯式地直接調(diào)用，在 創(chuàng)建某個(gè)類(lèi)的對(duì)象時(shí)，設(shè)置的構(gòu)造方法將 自行 調(diào)用 。 使用不同數(shù)量、不同類(lèi)型的參數(shù)對(duì)類(lèi)初始化會(huì) 擁有多個(gè)構(gòu)造方法； Java實(shí)例 例 3.5 class Number private int n; Number(int m) n=m; void setNumber(int i) n= i; int getNuber( ) return n; boolean isEven( ) if(n%2=0) return ture; else return false; class Class1 public static void main(Sting args) Number n=new Number(10); boolean b= n.isEven(); System.out.println(n.getNumber( )+”is Even:”+b); (5)重載構(gòu)造方法（ Overloaded Constructor） class Stu static int count=0; /計(jì)數(shù)器，類(lèi)變量 int id; /成員變量 String name; /成員變量 Stu(String n) id=+count; name=n; Stu(int i,String n) id=i; name=n; String getName( ) return name; int getId() return id; class Main() public static void main(String args) Stu lily=new Stu( “l(fā)ily” ); Stu maga=new Stu( 1001,”maga” ); System.out.println(“student id:”+lily.getId()+”,name:”+lily.getName(); System.out.println(“student id:”+maga.getId()+”,name:”+maga.getName();