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第4章 类、对象、接口_图文

第4章

类、对象和接口
4.11 abstract 类和abstract方法 4.12 super关键字 4.13 接口 4.14 内部类 4.15 匿名类 4.16 异常类 4.17 Class类 4.18 基本类型的类包装 4.19 反编译和文档生成器 4.20 jar文件

4.1 编程语言的几个发 展阶段 4.2 类 4.3 对象 4.4 static 关键字 4.5 this 关键字 4.6 包 4.7 访问权限 4.8 类的继承 4.9 对象的上转型对象 4.10 多态性

4.1 编程语言的几个发展阶段
机器语言(如汇编语言)
计算机处理信息的早期语言是所谓的机器语言,这种语言中的指令都是由0,1组成的序 列,称这样的序列为一条机器指令。

过程语言
语言把代码组成叫做过程或函数的块。每个块的目标是完成某个任务,例如,一个C的 源程序就是由若干个书写形式互相独立的函数组成。

面向对象编程
面向对象编程主要体现下列三个特性: 1.封装性
2.继承 3.多态

Java语言是面向对象语言,它的源程序是由若干个类组成, 源文件是扩展名为.java的文本文件

4.2 类
类是组成Java程序的基本要素。类封装了一 类对象的状态和方法。类是用来定义对象 的模板。 类的实现包括两部分:类声明和类体。

1.类声明
class People {… } “class People”叫做类声明;“People” 是类名。习惯上类名的第一个字母大写, 但这不是必须的。

2.类体
写类的目的是为了描述一类事物共有的属性 和功能,描述过程由类体来实现。类声明 之后的一对大括号“{”,“}”以及它们之间 的内容称做类体,大括号之间的内容称做 类体的内容。 类体的内容由两部分构:一部分是变量的定 义,用来刻画属性;另一部分是方法的定 义,用来刻画功能。

class 梯形 { float 上底,下底,高,laderArea; //变量定义部 分 float 计算面积() //方法定义 { laderArea=(上底+下底)*高/2.0f; return laderArea; } void 修改高(float h) //方法定义 { 高=h; } }

3.成员变量和局部变量
我们已经知道类体分为两部分。变量定义部分所定义的变量 被称为类的成员变量。在方法体中定义的变量和方法的参 数被称为局部变量。 成员变量在整个类内都有效,局部变量只在定义它的方法内 有效。 成员变量又分为实例成员变量(简称实例变量)和类变量 (也称静态变量) .如果成员变量的类型前面加上关键字 static,这样的成员变量称做是类变量或静态变量。 如果局部变量的名字与成员变量的名字相同,则成员变量被 隐藏,即这个成员变量在这个方法内暂时失效 . 如果局部变量的名字与成员变量的名字相同,则成员变量被 隐藏。这时如果想在该方法内使用成员变量,必须使用关 键字this。

class 三角形 { float sideA,sideB,sideC,lengthSum; void setSide(float sideA,float sideB,float sideC) { this.sideA=sideA; this.sideB=sideB; this.sideC=sideC; } } this.sideA,this.sideB,this.sideC就分别 表示成员变量sideA,sideB,sideC

4.方法
我们已经知道一个类的类体由两部分组成:变量的 定义和方法的定义。方法的定义包括两部分:方 法声明和方法体。 方法参数在整个方法内有效,方法内定义的局部变 量从它定义的位置之后开始有效。如果局部变量 的定义是在一个复合语句中,那么该局部变量的 有效范围是该复合语句,即仅在该复合语句中有 效,如果局部变量的定义是在一个循环语句中, 那么该局部变量的有效范围是该循环语句,即仅 在该循环语句中有效。 写一个方法和C语言中写一个函数类似,只不过在 这里称做方法。

5.方法重载
方法重载的意思是:一个类中可以有多个方 法具有相同的名字,但这些方法的参数必 须不同,即或者是参数的个数不同,或者 是参数的类型不同。

class Area { float getArea(float r) { return 3.14f*r*r; } double getArea(float x,int y) { return x*y; } float getArea(int x,float y) { return x*y; } double getArea(float x,float y,float z) { return (x*x+y*y+z*z)*2.0; } }

6.构造方法
构造方法是一种特殊方法,它的名字必须与 它所在的类的名字完全相同,而且没有类 型,构造方法也可以重载。

class 梯形 { float 上底,下底,高; 梯形() { 上底=60; 下底=100; 高=20; } 梯形(float x,int y,float h) { 上底=x; 下底=y; 高=h; } }

7.类方法和实例方法
类中的方法也可分为实例方法和类方法. 方法声明时,方法类型前面不加关键字static 的是实例方法、加关键字static的是类方法。 构造方法是特殊的方法,不能用static修饰构 造方法。

4.3 对象
类是创建对象的模板。当使用一个类创建了 一个对象时,我们也说我们给出了这个类 的一个实例。

1.创建对象
创建一个对象包括对象的声明和为对象分配 内存两个步骤。 (1).对象的声明。 一般格式为: 类的名字 对象名字; 如: People zhangPing;

(2)为声明的对象分配内存 使用new运算符和类的构造方法为声明的对 象分配内存,如果类中没有构造方法,系 统会调用默认的构造方法(默认的构造方 法是无参数的,你一定还记得构造方法的 名字必须和类名相同这一规定)。如: zhangPing=new People();

(3)对象的内存模型 使用例子1来说明对象的内存模型 class XiyoujiRenwu { float height,weight; String head, ear,hand,foot, mouth; void speak(String s) { System.out.println(s); } } class A { public static void main(String args[]) { XiyoujiRenwu zhubajie; //声明对象 zhubajie=new XiyoujiRenwu(); //为对象分配内存, //使用new 运 算 符和默 认的构造方法 } }

声明对象时的内存模型
当用XiyoujiRenwu类声 明一个变量,即对象 zhubajie时,如例子1 中的对象zhubajie:
XiyoujiRenwu zhubajie;

内存模型如左图所示

对象分配内存后的内存模型
当系统见到:
zhubajie=new XiyoujiRenwu();

时,就会做两件事:
① 为height,weight,head,ear, mouth,hand,foot各个变量分 配内存,即XiyoujiRenwu类的成 员变量被分配内存空间,然后执行 构造方法中的语句。 ② new运算符在为变量height, weight,head,ear,mouth, hand,foot分配内存后,将返回一 个引用给对象变量zhubajie。

2.使用对象
对象不仅可以操作自己的变量改变状态,而 且还拥有了使用创建它的那个类中的方法 的能力,对象通过使用这些方法可以产生 一定的行为。 通过使用运算符“.”,对象可以实现对自己 的变量访问和方法的调用。 当对象调用方法时,方法中出现的成员变量 就是指该对象的成员变量。

3.对象的引用和实体
当用类创建一个对象时,类中的成员变量被 分配内存空间,这些内存空间称做该对象 的实体,而对象中存放着引用,以确保实 体由该对象操作使用。 一个类创建的两个对象,如果具有相同的引 用,那么就具有完全相同的实体。 没有实体的对象称作空对象,空对象不能使 用,即不能让一个空对象去调用方法产生 行为。

4.参数传值
当方法被调用时,如果方法有参数,参数必须 要实例化,即参数变量必须有具体的值。在 Java中,方法的所有参数都是“传值”的, 也就是说,方法中参数变量的值是调用者指 定的值的拷贝。例如,如果向方法的int型 参数x传递一个int值,那么参数x得到的值 是传递值的拷贝。方法如果改变参数的值, 不会影响向参数“传值”的变量的值。

基本数据类型参数的传值
对于基本数据类型的参数,向该参数传递的 值的级不可以高于该参数的级别,比如, 不可以向int型参数传递一个float值,但可 以向double型参数传递一个float值。

引用类型参数的传值
Java的引用型数据包括对象、数组和接口。 当参数是引用类型时,“传值”传递的是 变量的引用而不是变量所引用的实体。 如果改变参数变量所引用的实体,就会导致 原变量的实体发生同样的变化。但是,改 变参数的引用不会影响向其传值的变量的 引用。

4.4 static 关键字
用static修饰的成员变量称为类变量 用static修饰的方法称为类方法

1.实例变量和类变量的区别
一个类通过使用new运算符可以创建多个不同的对象,不同 的对象的实例变量将被分配不同的内存空间,如果类中的 成员变量有类变量,那么所有的对象的这个类变量都分配 给相同的一处内存,改变其中一个对象的这个类变量会影 响其它对象的这个类变量。 类变量是和该类创建的所有对象相关联的变量,改变其中一 个对象的这个类变量就同时改变了其它对象的这个类变量。 因此,类变量不仅可以通过某个对象访问也可以直接通过 类名访问。实例变量仅仅是和相应的对象关联的变量,也 就是说,不同对象的实例变量互不相同,即分配不同的内 存空间,改变其中一个对象的实例变量不会影响其它对象 的这个实例变量。实例变量可以通过对象访问,不能使用 类名访问。

2.实例方法和类方法的区别
实例方法可以被类创建的任何对象调用执行。 类方法不仅可以被类创建的任何对象调用执 行,也可以直接通过类名调用。

4.5 this 关键字
this是Java的一个关键字,表示某个对象。 this可以出现在实例方法和构造方法中,但 不可以出现在类方法中。 this关键字出现在类的构造方法中时,代表 使用该构造方法所创建的对象。 this关键字出现在类的实例方法中时,代表 正在调用该方法的当前对象。

4.6 包
包是Java语言中有效地管理类的一个机制。

1.包语句
通过关键字package声明包语句。package 语句作为Java源文件的第一条语句,指明 该源文件定义的类所在的包。package语句 的一般格式为: package 包名; 如果源程序中省略了package语句,源文件 中你定义命名的类被隐含地认为是无名包的 一部分,即源文件中定义命名的类在同一个 包中,但该包没有名字。 包名可以是一个合法的标识符,也可以是若干 个标识符加“.”分割而成 。

2. import 语句
使用import 语句可以引入包中的类。 在编写源文件时,除了自己编写类外,我们 经常需要使用Java提供的许多类,这些类 可能在不同的包中。 在学习Java语言时,使用已经存在的类,避 免一切从头做起,这是面向对象编程的一 个重要方面。

4.7访问权限
类创建了一个对象之后,该对象可以通过“.” 运算符操作自己的变量、使用类中的方法, 但对象操作自己的变量和使用类中的方法是 有一定限制的。 所谓访问权限是指对象是否可以通过“.”运算 符操作自己的变量或通过“.”运算符使用类 中的方法。 访问限制修饰符有private、protected和 public,都是Java的关键字,用来修饰成员 变量或方法。

1.私有变量和私有方法 private
一个类在另外一个类中创建一个对象后,该 对象不能访问自己的私有变量和私有方法 对于一个类的私有类变量(静态成员变量), 那么在另外一个类中,也不能通过类名来 操作这个私有类变量。

2.共有变量和共有方法 public
一个类在另外一个类中创建一个对象后,该 对象能访问自己的public变量和public方法 对于一个类的public类变量(静态成员变 量),那么在另外一个类中,也能通过类 名来操作这个public类变量。

3.友好变量和友好方法 default
不用private、public 、protected修饰符的 成员变量和方法被称为友好变量和友好方 法。 一个类在另外一个类中创建一个对象后,如 果两个类在同一包中,该对象能访问自己 的友好变量和友好方法 对于一个类的友好类变量(静态成员变量), 如果两个类在同一包中,那么在另外一个 类中,也能通过类名来操作这个友好类变 量。

4.受保护的成员变量和方法 protected
一个类在另外一个类中创建一个对象后,如 果两个类在同一包中,该对象能访问自己 的protected变量和protected方法 对于一个类的protected类变量(静态成员变 量),如果两个类在同一包中,那么在另 外一个类中,也能通过类名来操作这个 protected类变量。 在后面学习类的继承时,将讲述protected和 “友好”之间在继承方面的区别。

4.8类的继承
继承是一种由已有的类创建新类的机制。利用 继承,我们可以先创建一个共有属性的一般 类,根据该一般类再创建具有特殊属性的新 类,新类继承一般类的状态和行为,并根据 需要增加它自己的新的状态和行为。由继承 而得到的类称为子类,被继承的类称为父类 (超类)。Java不支持多重继承(子类只 能有一个父类)。

1.子类
在类的声明中,通过使用关键字extends来 创建一个类的子类,格式如下: class 子类名 extends 父类名 {… } 例如: class Students extends People {… }

2.子类的继承性
类有可以有两种重要的成员:成员变量和方 法。子类的成员中有一部分是子类自己声 明定义的,另一部分是从它的父类继承的。 所谓子类继承父类的成员变量作为自己的一 个成员变量,就好象它们是在子类中直接 声明一样,可以被子类中自己声明的任何 实例方法操作. 所谓子类继承父类的方法作为子类中的一个 方法,就象它们是在子类中直接声明一样, 可以被子类中自己声明的任何实例方法调 用。

子类和父类在同一包中的继承性
如果子类和父类在同一个包中,那么,子类 自然地继承了其父类中不是private的成员 变量作为自己的成员变量,并且也自然地 继承了父类中不是private的方法作为自己 的方法, 继承的成员或方法的访问权限保持 不变。

子类和父类不在同一包中的继承性
如果子类和父类不在同一个包中,那么,子 类继承了父类的protected、public成员变 量做为子类的成员变量,并且继承了父类 的protected、public方法为子类的方法, 继承的成员或方法的访问权限保持不变。 如果子类和父类不在同一个包里,子类不 能继承父类的友好变量和友好方法。

3.成员变量的隐藏和方法的重写
子类也可以隐藏继承的成员变量,对于子类可以从父 类继承的成员变量,只要子类中定义的成员变量和 父类中的成员变量同名时,子类就隐藏了继承的成 员变量 . 子类通过方法的重写可以隐藏继承的方法 ,方法重写 是指:子类中定义一个方法,并且这个方法的名字、 返回类型、参数个数和类型与从父类继承的方法完 全相同。 对于子类创建的一个对象,如果子类重写了父类的方 法,则运行时系统调用子类重写的方法,如果子类 继承了父类的方法(未重写),那么子类创建的对 象也可以调用这个方法,只不过方法产生的行为和 父类的相同而已.

4. final关键字
final关键子可以修饰类、成员变量和方法中 的参数。 final类不能被继承,即不能有子类。 如果一个方法被修饰为final方法,则这个方 法不能被重写。 如果一个成员变量被修饰为final的,就是常 量,常量必须赋给初值,而且不能再发生 变化。 如果方法的参数被修饰为final的,该参数的 值不能被改变。

4.9对象的上转型对象
假设B类是A类子类或间接子类,当我们用子类B创 建一个对象,并把这个对象的引用放到A类的对象 中时: A a; B b=new B(); a=b; 称这个A类对象:a,是子类对象b的上转型对象. 对象的上转型对象的实体是子类负责创建的,但上 转型对象会失去原子类对象的一些属性和功能。

上转对象不能操作子类新增的成员变量(失掉了这 部分属性);不能使用子类新增的方法(失掉了 一些功能)。 上转型对象可以操作子类继承或隐藏成员变量,也 可以使用子类继承的或重写的方法。 上转型对象操作子类继承或重写的方法时,就是通 知对应的子类对象去调用这些方法。因此,如果 子类重写了父类的某个方法后,对象的上转型对 象调用这个方法时,一定是调用了这个重写的方 法。 可以将对象的上转型对象再强制转换到一个子类对 象,这时,该子类对象又具备了子类所有属性和 功能。

4.10 多态性
多态性就是指父类的某个方法被其子类重写 时,可以各自产生自己的功能行为 . 当一个类有很多子类时,并且这些子类都重 写了父类中的某个方法。那么当我们把子 类创建的对象的引用放到一个父类的对象 中时,就得到了该对象的一个上转型对象, 那么这个上转的对象在调用这个方法时就 可能具有多种形态.

4.11abstract 类和abstract方法
用关键字abstract修饰的类称为abstract类 (抽象类)。 abstract class A {… }

abstract类有如下特点
和普通的类相比,abstract类可以有abstract 方法。对于abstract方法,只允许声明,不 允许实现,而且不允许使用final修饰 abstract方法。 abstract class A { abstract int min(int x,int y); int max(int x,int y) { return x>y?x:y; } }

abstract类不能用new运算创建对象
对于abstract类,我们不能使用new运算符创建该 类的对象,需产生其子类,由子类创建对象,如果 一个类是abstract类的子类,它必须具体实现父类 的abstract方法,这就是为什么不允许使用final修 饰abstract方法的原因。

一个abstract类只关心它的子类是否具有某种 功能,并不关心功能的具体行为,功能的具 体行为由子类负责实现,抽象类中的抽象方 法可以强制子类必须给出这些方法的具体实 现。

4.12 super关键字
子类不继承父类的构造方法,因此,子类如果 想使用父类的构造方法,必须在子类的构造 方法中使用,并且必须使用关键字super来表 示,而且super必须是子类构造方法中的头一 条语句。 如果我们在子类中想使用被子类隐藏了的父类 的成员变量或方法就可以使用关键字super。 比如:super.x、super.play(),就是被子类 隐藏的父类的成员变量x和方法play()。

4.13接口
Java不支持多继承性,即一个类只能有一个 父类。单继承性使得Java简单,易于管理 程序。为了克服单继承的缺点,Java使用 了接口,一个类可以实现多个接口。

1.接口的声明与使用
使用关键字interface来定义一个接口。接口的定义和类的定 义很相似,分为接口的声明和接口体。 接口体中包含常量定义和方法定义两部分。接口体中只进行 方法的声明,不许提供方法的实现,所以,方法的定义没 有方法体,且用分号“;”结尾。如: interface Printable { final int MAX=100; void add(); float sum(float x ,float y); }

接口的使用
一个类通过使用关键字implements 声明自 己使用一个或多个接口。如果使用多个接 口,用逗号隔开接口名。如: class A implements Printable,Addable 如果一个类使用了某个接口,那么这个类必 须实现该接口的所有方法,即为这些方法 提供方法体。

2.理解接口
接口的思想在于它可以增加很多类都需要实 现的功能,使用相同的接口类不一定有继 承关系. 同一个类也可以实现多个接口。接口只关心 功能,并不关心功能的具体实现.

3.接口回调
接口回调是指:可以把实现某一接口的类创 建的对象的引用赋给该接口声明的接口变 量中。那么该接口变量就可以调用被类实 现的接口中的方法。实际上,当接口变量 调用被类实现的接口中的方法时,就是通 知相应的对象调用接口的方法 .

4.接口做参数
一个方法的参数是接口类型,就可以将任何 实现该接口的类的实例的引用传递给该接 口参数,接口参数就可以回调类实现的接 口方法。

4.14 内部类
Java支持在一个类中声明另一个类,这样的 类称作内部类,而包含内部类的类成为内 部类的外嵌类。 内部类的类体中不可以声明类变量和类方法。 外嵌类的类体中可以用内部类声明对象, 作为外嵌类的成员。

4.15 匿名类
和类有关的匿名类
当使用类创建对象时,程序允许我们把类体与对象的 创建组合在一起,也就是说,类创建对象时,除了构造方 法还有类体,此类体被认为是该类的一个子类去掉类声明 后的类体,称作匿名类。

和接口有关的匿名类
Java允许直接用接口名和一个类体创建一个匿名对象, 此类体被认为是实现了接口的类去掉类声明后的类体,称 作匿名类 .

4.16 异常类 异常类的层次结构

异常处理
打开一个不存在的文件、网络连接中断、数 组下标越界、正在加载的类文件丢失等都 会引发异常。 Java中的异常类定义了程序中遇到的轻微的 错误条件。 Java中的错误类定义了程序中不能恢复的严 重错误条件。如内存溢出、类文件格式错 误等。这一类错误由Java运行系统处理, 不需要我们去处理。

异常处理
Java程序在执行过程中如出现异常,会自动生成一 个异常类对象,该异常对象将被提交给Java运行 时系统,这个过程称为抛出(throw)异常。 当Java运行时系统接收到异常对象时,会寻找能处 理这一异常的代码并把当前异常对象交给其处理, 这一过程称为捕获(catch)异常。 如果Java运行时系统找不到可以捕获异常的方法, 则运行时系统将终止,相应的Java程序也将退出。 try/catch/finally语句。
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异常处理
对于RuntimeException,通常不需要我们去捕获, 这类异常由Java运行系统自动抛出并自动处理。 如果父类中的方法抛出多个异常,则子类中的覆盖 方法要么抛出相同的异常,要么抛出异常的子类, 但不能抛出新的异常(注:构造方法除外)。 我们可以在方法声明时,声明一个不会抛出的异常, Java编译器就会强迫方法的使用者对异常进行处 理。这种方式通常应用于abstract base class和 interface中。

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程序运行出现异常时,Java运行环境就用异常类 Exception的相应子类创建一个异常对象,并等待 处理,例如,读取一个不存在的文件时,运行环 境就用异常类IOException创建一个对象,异常对 象可以调用如下方法得到或输出有关异常的信息: public String getMessage() public void printStackTrace() public String toString()

使用try~catch语句来处理异常,将可能出现 的异常操作放在try~catch语句的try部分, 当try部分中的某个语句发生异常后,try部 分将立刻结束执行,而转向执行相应的 catch部分;所以程序可以将发生异常后的 处理放在 catch部分。try~catch语句可以 由几个catch组成,分别处理发生的相应异 常。

try~catch语句的格式如下: try { 包含可能发生异常的语句 } catch(ExceptionSubClass1 e) { } catch(ExceptionSubClass2 e) { }

4.17 Class类
Class是java.lang包中的类,该类的实例用来 封装对象运行时的状态。当一个类被加载且 创建对象时,和该类相关的一个类型为Calss 的对象就会自动创建。Class类本身不提供构 造方法,因此,不能使用new运算符和构造 方法显示地创建一个Class对象。任何对象调 用getClass()方法都可以获取和该对象相关 的一个Class对象,这个Class对象调用如下 的方法可以获取创建对象的类的有关信息.

使用Class实例化一个对象
创建对象最常用的方式就是使用new运算符和类的构造方法, 实际上我们也可以使用Class对象得到一个类的实例。为 了得到一个类的对象,可以先得到一个和该类相关的 Class对象,做到这一点并不困难,只要使用Class的类方 法 public static Class forName(String className) throws ClassNotFoundException 就可以返回一个和参数className指定的类相关的Class对 象。再让这个Class对象调用 public Object newInstance() throws InstantiationException,IllegalAccessException 方法就可以得到一个className类的对象。

4.18 基本类型的类包装
Java的基本数据类型包括:byte、int、short、 long、float、double、char。Java同时也 提供了基本数据类型相关的类,实现了对基 本数据类型的封装。这些类在java.lang包中, 分别是:Byte、Integer、Short、Long、 Float、Double和Character类。

1. Double和Float类
Double类和Float类实现了对double和float基本型数据的类 包装。 可以使用Double类的构造方法: Double (double num) 创建一个Double类型的对象; 使用Float类的构造方法: Float (float num) 创建一个Float类型的对象。 Double对象调用doubleValue()方法可以返回该对象含有的 double型数据; Float对象调用floatValue()方法可以返回该对象含有的float 型数据。

2. Byte、Integer、Short、Long类
下述构造方法分别可以创建Byte、Integer、 Short和Long类型的对象: Byte(byte num) Integer(int num) Short(short num) Long(long num) Byte、Integer、Short和Long对象分别调 用byteValue ()、intValue()、shortValue ()和longValue ()方法可以返回该对象含有 的基本型数据。

3. Character类

Character类实现了对char基本型数据的类包装。 可以使用Character类的构造方法: Character (char c) 创建一个Character类型的对象。 Character对象调用charValue()方法可以返回 该对象含有的char型数据。

4.19 反编译和文档生成器
使用SDK提供的反编译器:javap.exe可以将 字节码反编译为源码,查看源码类中的方 法名字和成员变量的名字 . 使用SDK提供的javadoc.exe可以制做源文 件类结构的html格式文档。