《Java程序设计案例教程》教学课件05深入Java面向对象.pdf

模块5深入Java面向对标了解J a va面向对象程序设计的思想原则。掌握类的结构、定义及对象的创建和使用。掌握成员变量（实例变量、静态变量）和成员常量（实例常量、静态 常量）的定义和使用。掌握成员方法（实例方法、静态方法）的定义和使用，以及成员方法 重载的概念。理解访问控制、数据安全性、包及封装的概念。掌握构造方法（隐式、显式）的定义和使用，以及构造方法重载的概 念。掌握this关键字的使用。了解基本数据类型变量和引用数据类型变量在数值传递上的区别。08技能目标L能够在MyEclipse IDE中定义子类继承父类。2.能够在子类的定义中使用super关键字及重写父类的成员方法。3.能够使用instanceof运算符判断对象类型。4.能够在MyEclipse IDE中定义抽象类及定义子类继承抽象父类。5.能够在MyEclipse IDE中定义接口及定义类实现接口。U5回顾与思考在模块4我们以Circle类为例，从类的定义入手，详细分析了类的构成 和使用。如果现在面临一个任务：设计一个扇形类Sector，提供计算扇形 的弧长、周长和面积的方法。我们该如何解决这个问题？一个办法是完整 地定义扇形类Sector,包括所有必需的成员变量及常量、构造方法、成员 方法等。这个办法有个缺点，就是必须重新开始一个类的定义。能否在已 完成工作的基础上（如利用Circle类），适当添加或改动部分代码，完成扇 形类Sector的定义？答案是可行的。但是在编写过程中需要遵循另一个重 要的面向对象设计原则：继承。5.2继承/一继承可以充分利用现有的代码,解决编程过程中代码 冗余的问题，它是实现代码重用的有效手段之一。被继承 的类被称为父类或超类(superclass),由继承而得到的 类被称为子类(subclass)。继承增强了代码的重用性，增强了软件的扩展性。Java中只允许单一继承，不允许多重继承，即每个类只能有一个父类。5.2继承定义子类的基本语法格式如下。Java中通过关键字extends实现子类对父类的继承。5.2继承5.2.1继承的实现【例5】定义类Sector，代表扇形，继承Circle 类，提供计算扇形的弧长、周长和面积的方法。首先在ch5.example包中定义父 类Circle。在MyEclipse IDE中,右 击myPro项目下src目录的 ch5.example目录，在弹出的快捷菜 单中执行New 一 Class命令，在弹出的New Java Class”窗口 中输入类名Circle,如图5-1所示。图5-1创建父类Circle5.2继承_5.2.1继承的实现【例5-1】单击Finish按钮，完成父类Circle的创建。文件名为Circle.java,其代码如下。-然后定义子类Sect。%可以手动输入子类Sector的代码，也可 以采用相对规范的操作方式创建Sector类，步骤如下：右击myPro见书本P100-101。项目下src目录的ch5.example目录，在弹出的快捷菜单中执行New-Class命令,在弹出的New Java Class”窗口中输入类名Sector,如图5-2所示。再单击Superclass文本框右边的Browse按钮，打开 Superclass Selection窗口,如图5-3所示。5.2继承5.2.1继承的实现【例5-1】图5-3选择父类Circle图5-2创建子类Sector5.2继承_5.2.1继承的实现【例5-1】在Choose a type”文本框 中输入Cir,在“Matching items 列表框中会显示相应路径下的 Circle类，选择要继承的父类 Circle,单击0K按钮，返回“New Java Class”窗口。此时，在Superclass文本框中出现了所 要继承的父类Circle,如图5-4所小。图5-4完成子类Sector的创建5.2继承_5.2.1继承的实现【例5-1】单击Finish按钮，完成子类 Sector的创建。文件名为 Sector.java,其代码如下。见书本P103-104。最后，编写一个测试类对子类Sector的功能进行检验 o文件名为Example5_l.java,其代码如下。package ch5.example；public class Example5_l/*例 5-1*authorJava程序设计案例教程*version 1.0*/public static void ma in(St ring口 args)Sector s=new Sector(5,20)；5.2继承5.2.1继承的实现【例5-1】System.out.printf(%s%.lfn，”该扇形的圆心角为：，s.getCAngle()；System,out.printf(%s%.1 fn，该扇形的半径为：，s.getRadiusO);System,out.printf(%s%.lfn,”该扇形的见长为：，s.calArcO)；System.out.printf(%s%.1 fn,”该扇形的周长为：，s.calPerdmeter()；System,out.printf(%s%.lfn,”该扇形的面积为：，s.calArea()；)运行结果如下。该扇形的圆心角为：20.0该扇形的半径为：5.0该扇形的弧长为：1.7该扇形的周长为：口.7该扇形的面积为：4.45.2继承_5.2.2 super关键字使用super关键字引用父类构造方法的基本语法格式如下。super（参数列表）;其中，参数列表是可选项，参数间用7分隔。使用super关键字引用父类成员变（常）量的基本语法格式如下。super.成员变（常）量名；使用super关键字引用父类成员方法的基变语法格式如下。super.方法名（参数列表）;其中，参数列表是可选项，参数间用分隔。5.2继承5.2.3 构造方法继承子类中的每一个构造方法都必须继承父类中的某个 且仅一个构造方法。如果子类要继承父类中的某个显式构 造方法，在子类构造方法内的第一行语句必须是super(父类构造方法参数列表。例如，Sector类的构 造方法public Sector(double radius,double cAngle)中 的第一行语句/super(radius);/表示继承父类Circle中的 构造方法public Circle(double radius)o5.2继承_5.2.4 调用父类成员方法和成员变(常)量在子类的构造方法和成员方法中均可以直接通过方法名调用父类成员方法。但是，如果父类的成员方法在子类中已被重写，就不能用子类对象直接调用父 类中的成员方法了，而只能通过语句super.方法名(参数列表);来调用 父类中的成员方法。例如，Sector类的calArc()成员方法中的calPerimeter()方 法来自父类Circle,而不是在Sector类中已重写过的calPerimeter。方法，所以 用s u pe r关键字来表示区别。5.2继承5.2.5 成员方法重写可以明显地看出，从父类Circle中直接继承过来 的成员方法 calPerimeter。和 calArea()在子类 Sector 中已经不能履行其行为职责了。可以在子类中重新定 义从父类中继承过来的成员方法，从而在子类中具有 自己的行为特征，以符合需求。这种成员方法重新定 义称为成员方法重写(覆盖)。5.2继承_5.2.5成员方法重写重写成员方法需要注意以下几个方面。在子类中被重写的成员方法必 须与父类中对应的成员方法有相同 的方法名、参数列表、返回值类型 和static修饰。只能扩大不能缩小重写后的成 员方法的可见性（可见性从小到大 为private、default、protected 和public）o不能在子类中重写父类中用final关键字修饰的成员方法。用final关键字修饰的成员方法被称为最终方法。最终 类中的方法都自动成为最终方法。5.3多态5.3.1 认识多态在4.4节中提及的成员方法重载体现了同一个类中方法的多态性。同一个类中所声明的多个重载方法为相似的功能提供了多种实现。Java编译系统根据参数的数量、类型和次序调用匹配的重载方法。这种多态可称为编译时多态。在继承过程中，子类继承了父类的所有成员。在确保可见性的 前提下，凡父类对象能调用的成员，子类对象也能调用。子类还能 重写父类中的成员方法。5.3多态5.3.2 多态应用父类对象和子类对象之间的引用可以相互转换。父类对象引用了子类对象被称为向上转型。子类对象引用了 父类对象被称为向下转型。5.3多态5.3.2多态应用1.向上转型向上转型的基本语法格式如下。【例52】Circle类对象引用Sector类对象父类型引用变量名二new子类构造 方法名(实际参数列表)；package ch5.example；public class Example5_2/*例 5-2*authorJava程序设计案例教程*version 1.0*/public static void main(String口 args)Circle c=new Sector(5,20);把子类对象引用赋给父类对象5.3多态5.3.2多态应用L向上转型005-21运行结果如下。System,out.printf(M%s%.1 fn，该扇形的半径为：”,System,out.printf(%s%.1 fn，该扇形的周长为：”,System,out.printf(%s%.1 fn，该扇形的面积为：”,c.setRadius(lO)；System.out.printf(%s%.lfn，该扇形的半径为：”,System.out.printf(%s%.1 fn，该扇形的周长为：”,System,out.printf(%s%.1 fn，该扇形的面积为：”,c.getRadius()；c.calPerimeter()；c.calArea()；c.getRadius()；c.calPerimeter()；c.calArea()；)该扇形的半径为：5.0 该扇形的周长为：1L7 该扇形的面积为：4.4 该扇形的半径为：10.0 该扇形的周长为：23.5 该扇形的面积为：17.55.3多态5.3.2多态应用1.向上转型向上转型的应用特点总结如下。(1)向上转型后的对象不能调用子类 中新增的成员。(2)向上转型后的对象可以调 0用子类继承或重写的成员。(3)如果子类重写了父类的某个 0成员方法，那么向上转型后的对象调 用该成员方法时，调用的必定是重写 后的成员方法。5.3多态5.3.2多态应用2.向下转型向下转型的基本语法格式如下。子类型引用变量名二(子类型)new父类构造方法名(实际参数列表)；【例53】Sector类对象引用Circle类对象package ch5.example；public class Example5_3/*例 5-3*authorJava程序设计案例教程*version 1.0*/public static void main(String口 args)Sector s=(Sector)new Circle(5)；把父类对象引用赋给子类对象5.3多态5.3.2多态应用2.向下转型【例5-3】System.out.printf(%s%.lfn,”该扇形的圆心角为：，s.getCAngle()；System.out.printf(%s%.lfn,”该扇形的半径为：，s.getRadius()；System.out.printf(%s%.lfn，该扇形的弧长为：，s.calArcC)；System.out.printf(n%s%.lfn，该扇形的周长为：”,s.calPerimeter()；System.out.printf(%s%.lfn，该扇形的面积为：，s.calArea()；上述代码能通过编译，但 是在运行时会抛出 ClassCastException 异常。5.3多态5.3.2多态应用2.向下转型向下转型的应用特点总结如下。（2）向上和向下两次转型后，所得到 的对象是子类类型，可以按子类对象的运 行方式操作子类及父类中的成员。（1）单独一次向下转型编译能通过，,.（3）向下转型必但是运行时会抛出异 须进行强制类型转换。常。5.3多态5.3.2多态应用3.instanceof 运算符Java中引入了 instanceof运算符 用来判断引用变量是否为某类或其子 类类型。instanceof运算的语法格式 为：引用变量名instanceof类名如果引用变量是该类或其子类的 对象，则运算结果为true;反之，则 运算结果为false。【例54】instanceof运算符的使用。文件名为Example5_4.java,其代码如下package ch5.example；public class Example5_4/*例 5-4*authorJava程序设计案例教程*version 1.0*/public static void main(String args)C)5.3多态5.3.2多态应用3.instanceof 运算符【例5-4】Circle cl=new Sector(5,20)；Sector si=(Sector)cl；运行结果如下。Circle c2=new Circle(5)；true true true false true true true trueSector s2=new Sector(5,20)；System.out.printf(%bt,clinstanceof Circle)；System.out.printf(%bt,clinstanceof Sector)；System.out.printf(%bt,c2System,out.printf(%bt,c2System.out.printf(%bt,siSystem,out.printf(%bt,siSystem.out.printf(1%bt,s2System.out.printf(%bt,s2instanceof Circle)；instanceof Sector)；instanceof Circle)；instanceof Sector)；instanceof Circle)；instanceof Sector)；)抽象类不能被实例化，即不能创建抽象类的对象，但是可以在抽象 类中定义构造方法，以及成员变（常）量和成员方法。包含抽象方法的 类一定是抽象类，但是抽象类中可以没有抽象方法。抽象方法是指只有 方法声明而没有具体化的方法。抽象类中的所有抽象方法必须在其非抽 象子类中被重写以具体化，否则子类也必须声明为抽象类。（）5.4抽象类_定义抽象类的基本语法格式如下。修饰符abstract class类名extends父类名 成员变量（成员常量）；构造方法成员方法抽象方法；定义抽象方法的基本语法格式如下。访问控制修饰符abstract返回值类型 方法名（形式参数列表）；54抽象类【例55】定义抽象类Polygon,在其中定义计算多边形周长和面积的抽象方法；再定义 类Rectangle，代表矩形，继承抽象类Polygon,重写其计算多边形周长和面积的抽象方法，以求解矩形的周长和面积。首先，定义抽象类Polygon。文件名为Polygon.java,其代码 如下。然后，定义Rectangle类，可参照图5-3的操作 选择父类Polygon。文件名为Recta ng Ie Java,其代 码如下。_s_见书本P112-113。_4_见书本P113-114。54抽象类_【例55】最后，编写一个测试类对子类Rectangle的功能进行检验。文件名为Example5_5java,其代码如下。package ch5.example；public class Example5_5/*例 5-5*authorJava程序设计案例教程*version 1.0*/Rectangle r=new Rectangle”，5);double length=r.getLength()；double width=r.getWidthC)；System.out.printin(长为+length+宽为+width+”的矩形周长为+r.calPerimeter()；System.out.printin(长为+length+.+宽为+width+”的矩形面积为+r.calArea()；public static void main(String args)（）5.4抽象类【例5-5】运行结果如下。长为7.0,宽为5.0的矩形周长为24.0长为7.0,宽为5.0的矩形面积为35.055接口Java只支持单一继承，不支持多强 继承。但是，有些情况下，只有单一继 承是不够的。例如，某两个类都有值得 继承的成员，由于单一继承的限制，这 种操作无法实现。Java中为了弥补单一 继承所带来的缺陷，定义了接口机制以 完善功能。接口规范了实现它的类所应 具有的共同属性和行为。可以把接口看成更为严格的抽象类。（接口中只能包含常量和抽象方法。,定义接口的基本语法格式如下。修饰符interface接口名extends父接口列表public static final数据类型 常量名=初值；public abstract返回值类型方法名（形式参数列表）;5.5 接口interface关键字前面的修饰符用来进行访问控制，其只能是两种类型之一:public 型默认型55接口一个类只能继承一个父类，但是可以实现多个接口。一个类可以同时继承一个父类（抽象类）并实现多个接口。子类继承父类同时实现接口的基本语法格式如下。修饰符abstract class 类名extends 父类implements接口列表 类体其中，接口之间用分隔。类如果没有重写接口或抽象父类中的全部抽象方法,则必须定义它为抽象类。55接口_【例56】定义接口 Position，代表图形位置，提供设置及获取平面图形坐标的抽象方 法。定义接口Surface，代表图形表面，提供设置及获取颜色的抽象方法。再定义子类 Square，代表正方形，继承抽象类Polygon,重写其计算多边形周长和面积的抽象方法，以求解正方形的周长和面积；同时实现Position接口和Surface接口。首先,定义Position接口。在MyEclipse IDE中,右击myPro项目下src目录的ch5.example目录，在弹 出的快捷菜单中执行New-Interface命令，在弹出的New Java Interface”窗口中输入接口名 Position,如图5-5所示。55接口【例5-6】单击Finish按钮，完成接口Position的创建。文件名为Position.java,其代码如下。package ch5.example；public interface Position/*例 5-6 Position 接 口*authorJava程序设计案例教程*version 1.0*/public abstract double getXAxis()；获取 X 轴坐标public abstract void setXAxis(double xAxis)；/设置 X 轴坐标public abstract double getYAxis()；/获取 Y 轴坐标public abstract void setYAxis(double yAxis)；/设置 Y 轴坐标图5-5创建接口Position)55接口_按同样步骤完成接口Surface的创建。文件名为Surface.java,其代码如下。package ch5.example；public interface Surface/*例 5-6 Surface 接 口*authorJava程序设计案例教程*version 1.0*/public abstract String get Col or();获 取颜色public abstract void setColor(String color)；设置颜色55接口_然后定义子类Square。可 参照图5-3所示的操作选择父类 Polygono再参照图5-2,单击 Interface文本框右侧的Add按 钮，打开 nImplemented Interfaces Selection77 窗口，如图5-6所示。图5-6选择Position接口55接口_在Choose interfaces7 文本框中输入接口名称Pos,在Matching items”列表框中 会显示相应路径下的Position接,选择要实现的接口 Position,单击0K按钮，返回NewJava Class窗口。按同样的步 骤选择要实现的接口 Su rface。此;时，在Interfaces列表中出现 了所要实现的接口 Position和Surface,如图5-7所示。图5-7完成子类Square的创建55接口_单击Finish按钮，完成子类Square的创建。文件名为Square.java,其代码如下。w_见书本P119-121。最后，编写一个测试类对子 类Square的功能进行检验。文件 名为Example5_6.java,其代码 如下。package ch5.example；public class Example5_6*例 5-6*authorJava程序设计案例教程*vers ion 1.0*/public static void ma in(String args)Square s=new Square(5,0,0,红色”)；System.out.printin(该正方形的边长为：+s.getSide()；System.out.printin(该正方形的 X 轴坐标为：+s.getXAxisO)；System.out.printin(该正方形的 Y 轴坐标为：+s.getYAxisO)；System.out.printin(该正方形的颜色为：+s.getColor()；System,out.printlnl”该正方形的周长为：+s.calPerimeter()；System.out.printin(该正方形的面积为：+s.cal Area()；*5.6小结继承有效地实现了代码重用。Java中只允许单继承，即子类只能 有一个直接父类。在子类中通过super关键字访问父类可见成员。子 类构造方法必须继承父类中的某个构造方法。子类可以对所继承的父 类成员方法进行重写。最终类不可被继承，最终方法不可被重写。父 类对象和子类对象之间的相互引用呈现多态。父类对象引用了子类对 象被称为向上转型，子类对象引用了父类对象被称为向下转型。可使 用instanceof运算符判断引用变量为何种类型。抽象类不能被实例化,继承抽象父类的非抽象子类必须重写抽象父类中所有的抽象方法。子 类可以在继承父类的同时实现多个接口。接口只包含公开静态常量和 公开抽象方法。5.7习题1.下列代码能通过编译吗？如果不能通过编译，该如何修改?public abstract class Abstract public abstract void print()；public class AOne extends Abstract Overridepublic void print()System.out.println(AOne class*)；)public class ATwo extends Abstract Overridepublic void print()System.out.print In(ATwo class)；一.public static void main(String args)AOne al=new AOne()；ATwo a2=new ATwo()；al.print()；a2.print()；al=a2；al.print()；57习题2.下列代码能运行吗？如果不能public interface Interface void print()；)public class A implements Interface Overridepublic void print()System.out.println(A class*)；public class B implements Interface 说明原因。public void print()System,out.println(B class)；public class Test public static void main(String口 args)Interface a=new A()；a.print()；Interface b=new B()；b.print()；a=b；a.printO；)Override57习题_3.修改习题2中的A类和Test类，代码如下。修改后的代码能通过编译吗？为什么?public class A implements Interface Override public void print()4.定义接口 Equation，代表方 程。在其中定义抽象方法 showResultO,显示方程的实数解 o再定义类UQEquation,代表一 元二次方程，实现Equation接口。System,out.println(A class)；public void print_A()public class Test public static void main(String args)Interface a=new A()；a.print_A()；5.8上机实践L参照【例5-5】中的Rectangle类，定义Square类，代表正方形，继承Recta ng Ie类。2参照模块4中习题4的Triangle类，定义ETriangle类，代表等边 三角形，继承Triangle类。3.定义抽象类Vehicle，代表交通工具。在其中：封装必要的属性；定义相应的getter。和setter。方法;定义抽象方法run()，代表不同 交通工具的行驶方式。再定义4个类Automobile、Train、Ship和 Airplane,分别代表汽车、火车、轮船和飞机，继承Vehicle类。4.定义接口Sh叩e，代表图形形状。在其中：定义抽象方法 double calArea(double d),计算图形的面积。再定义2个类Circle和SSquare,分别代表圆和正方形，实现Sh叩e接口。谢谢观看!