第4章java类和对象Word下载.docx
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类是面向对象程序设计中的另一个重要概念。
它是对一组具有相同属性、行为、关系以及语义的对象的描述。
对于每个类都有别于其他类。
在Java语言中，类是对具有相同类型对象的抽象，在一个类中可以用变量来表示对象的抽象状态，而用方法抽象出对象的行为特征。
简单的说，一个叫“张三”的学生个体是一个对象，而定义一个“Student”类可以泛指学生类型。
从图4-1中可以看到，“Student”类中用变量Id、name、birthday等分别表示学号、姓名、出生日期等静态属性，用register（）、chooseCourse（）等方法描绘学生的注册、选修课程等动态属性。
而“张三”是“Student”类的一个对象，具有的特征如学号（Id=23232）、姓名（name=“张三”）、出生日期（birthday=“1984年2月3日”）等。
在用Java语言编写程序的时候可以把类理解为数据类型，而把对象理解为数据类型中的变量实例。
图4-1类和对象的关系
4.1.2类的声明
类是面向对象的基础。
首先，类的声明格式如下：
[修饰符]class类名[extends父类][implements接口名1，…，接口名n]
{
类的成员
}
类的定义有两大部分组成：
类体和类头。
类体是用“{}”括起的部分，而其余部分是类头，规定类的一些基本性质。
“[]”包括的内容是可选项。
修饰符是一些关键字，用于说明类的可访问性（如public）和其他非访问性质（如final、static、abstract等）。
访问控制符限定了类的可访问性，即，对其他类是否可见。
非访问控制符是指用于限定类的性质的关键字，它们往往限定类是否是具有某些特征的类。
例如，关键字final可以定义一个最终类，关键字static可用于定义静态嵌套类（见4.6.1），而abstract用于抽象类（见第5章5.2）。
一些关键字是不能同时修饰类的。
例如final和abstract是不能同时定义类。
关于这些具有特殊性质的类将在第5章介绍。
关键字class表示开始定义一个类。
在class后的类名必须符合标识符的命名规则。
一般来说，类名可以有一个或多个英文单词构成，每个单词的第一个字符必须是大写，其他字符小写；
例如，类名Student，类名JOptionPane。
关键字extends用来说明该类的父类。
也就是该类是指定父类的子类。
二者体现的是继承关系。
关键字implements定义了该类实现的接口表，在该接口表中说明可以实现的一个或多个接口。
类体说明的是类的成员。
类的成员包括两大部分：
类的成员变量和类的成员方法。
对于类的成员将在4.1.4详细说明。
下面有一个类Student声明的实例：
publicclassStudent{//定义一个Student类
//定义成员变量
privateintId;
//定义学号属性
privateStringname;
//定义姓名属性
privateDatebirthday;
//定义出生日期属性
privateStringcourseName[];
//定义课程名
...
//定义成员方法；
publicStudent（intstudentId）{
…..}
publicbooleanregister（Dated）{//定义注册学籍方法
...}
publicvoidchooseCourse（String[]cname）{//定义选修课程方法
....
4.1.3类的访问控制
类的访问控制是定义类的访问权限，它说明了其他类对本类的访问方式。
类的访问方式有两种，一种是由public关键字说明的公共访问方式，另一种是默认访问方式，即没有访问控制关键字修饰的类，有时也称为包私有（package-private）访问方式。
关键字public修饰的类，说明该类是公共类，该类能被所有的类进行访问和引用。
Java语言提供了大量的公共类，比如在前几章常用的几个类如java.util.Date、javax.swing.JoptionPane、java.lang.String等都是公共类。
公共类可处于不同的包，如Date类在java.util包，JOptionPane类在java.swing包里。
对于不同包中公共类，可以注明所在的包名直接引用公共类，也可以通过先导入包名再引用公共类。
关于包的介绍将在4.2中说明。
例如：
importjava.util.*;
//导入java.util包
//定义出生日期属性，定义java.util.Date变量birthday;
//定义课程名
...}
在上面的程序段中，类Student是引用了java.util包的公共类Date。
另外，类Student也是一个公共类，可以为其他类所访问和引用。
默认访问方式，也称为包私有（package-private）访问方式。
这种访问方式只允许本包内的类进行访问，对于包外的类是私有的，无法进行访问。
对于包私有类，即使通过导入语句将类所在的包通过import关键字导入，其他包的类仍是无法访问。
例如图4-2中的访问控制示例。
图4-2展示的Example1包定义了两个类A和B，其中类A是公共类，B是默认的包私有类。
类A对于所有的类都是可见的，与类是否是处于同一个包无关。
因此，类B和类C均可以访问和引用类A。
而处于包Example2的类C需要导入类A所在的包Example1才可访问类A。
至于类B，只能对同一个包的类可见。
在这个图例中类B只对类A可见。
至于Example2包中的类C，它只可以访问类A而不能访问类B。
如果类C强行引用类B，会超出类B的可访问权限，导致编译错误。
图4-2类控制访问示例
4.1.4类的成员
类的成员包括类的成员变量和成员方法。
注意有时也可以称成员变量为数据成员。
用类的成员变量描绘类的属性，用成员方法描绘类的功能和操作。
1．成员变量的定义
[访问控制符][static][final][transient][volatile]数据类型变量名；
同上“[]部分”表示可选项，访问控制符包括了public、private、protected等关键字。
static、final、transient和volatile是非访问控制修饰符，用于说明类的成员变量的性质。
例如，关键static说明成员变量是静态数据，关键字final修饰符使得变量成为常量，transient变量说明成员变量不能被序列化，关键字volatile的修饰使得变量能从主存读取，进行异步修改。
对于数据类型，它可以是基本数据类型如int、char等，也可以是Java语言提供的类如java.util.Date、java.lang.String，也可以是用户自定义的类如上面定义的Student类。
变量名必须符合标识符命名规则。
在面向对象程序设计语言中，有一个默认规则就是变量名可以由一个或多个英文单词构成，其中第一个单词的第一个字符必须小写，如是由多个单词构成，其他单词的第一个字符必须大写，其他字符小写，例如变量名studentName。
表4-1基本类型的默认值
基本类型
默认值
boolean
false
int
char
‘\u0000’（null）
long
0L
byte
（byte）0
float
0.0f
short
（short）0
double
0.0d
变量名在定义的同时可以进行初始化。
如果数据类型是基本数据类型，可以直接将初始值赋值给成员变量，要是没有声明初始值，系统会根据数据类型的不同自动为成员变量赋一个初始值，表4-1列出了各基本类型的默认值。
如果数据类型是一个类，可以通过操作符new创建一个对象赋值给成员变量，形如“类名成员变量=new类名（[行参表]）”例如:
name=newString（"
张三"
）;
2．成员方法的定义
[访问控制符][static][final][abstract][native][synchronized]返回值数据类型方法名（[参数表]）[throws异常名表]
{方法体
类的成员方法的访问控制符决定其他类是否可以该方法，控制符有public、private和protected；
其他非访问修饰符有static、final、abstract、native、synchronized等，这些修饰符说明了成员方法的某些特性。
例如,final关键字可以说明成员方法是一个不可以修改的最终方法；
abstract关键字说明该方法是抽象方法，没有方法体；
native可以说明方法是一个本地方法；
synchronized说明成员方法是一个同步方法等。
返回值类型数据类型的要求同类的成员变量的数据类型，可以是基本数据类型，也可以是类。
方法名必须符合标识符命名规则。
方法名可以由一个或多个英文单词构成，其中第一个单词的第一个字符必须小写，如是由多个单词构成，其他单词的第一个字符必须大写，其他字符小写，例如方法名chooseCourse。
方法体包括方法的局部变量声明和执行语句。
例4.1定义一个圆形类，它可以实现圆面积的计算。
publicclassCircle{
doubleradius;
publicCircle（）{}
publicCircle（double_radius）{
radius=_radius;
}
publicdoublegetArea（）{
return3.14*radius*radius;
//返回面积；
}
publicstaticvoidmain（Stringargs[]）{
Circlecircle=newCircle（3）;
//定义一个半径为3的circle对象
System.out.println（"
半径为3的圆面积为：
"
+circle.getArea（））;
//求面积；
System.exit（0）;
3．成员访问控制
成员访问控制符有三种public、private和protected，它们和成员的默认访问方式（包私有：
package-private）一起构成了成员的访问方式。
通过它们，有效的控制其他类对类的成员变量和成员方法的访问。
（1）public
用public关键字修饰成员变量或成员方法，即为公有成员变量或共有成员方法。
所有的类可以对类的公有成员进行访问。
请观察例4.2的程序代码。
例4.2定义一个长方形的类Rectangle，利用一个测试主类RectangleTest求面积。
publicclassRectangle{//定义一个Rectangle
publicintlength;
//定义长度，公共变量
publicintwidth;
//定义宽度，公共变量
publicRectangle（）{//无参构造方法
}
publicRectangle（intl,intw）{//有参构造方法，l表示长度，w表示宽度
length=l;
width=w;
publicintgetArea（）{
returnlength*width;
publicclassRectangleTest{//定义测试类
publicstaticvoidmain（Stringargs[]）{
Rectanglerectangle=newRectangle（3,4）;
//初始化对象rectangle,长为3，宽为4
长="
+rectangle.length）;
//输出长度
宽="
+rectangle.width）;
//输出宽度
面积"
+rectangle.getArea（））;
//输出面积
观察程序RectangleTest.java，可以发现其中的main方法中创建了一个Rectangle的对象rectangle，由于rectangle对象的成员变量length和width是公共成员变量，所以在程序中rectangle.length和rectangle.width成员变量可以被直接引用。
同样，由于rectangle对象的成员方法getArea（）也是共有的，因此在测试类RectangleTest.java中对该方法也可以直接调用。
（2）private
用关键字private修饰的成员变量是私有变量。
私有变量是不能被其他类和其他类的对象进行直接访问的，它只能被定义它的类直接访问。
一般，在设计类时推荐将数据成员定义为私有成员，这样数据成员的变化不会影响到其他类，有效的实现了数据的封装，数据对外界是不可见。
假设将例4.2的Rectangle.java进行修改，将表示长和宽的公共成员变量length和width改成私有变量，形式如下：
publicclassRectangle{
privateintlength;
//定义长度，私有变量：
privateintwidth;
//定义宽度，私有变量
publicRectangle（）{}//默认构造方法
publicRectangle（intl,intw）{//有参构造方法，l表示长度，w表示宽度
publicintgetArea（）{
这时，调试测试主类RectangleTest，会发现程序出现编译错误，见下列程序代码。
原因在于定义的类Rectangle的两个私有数据成员（length和width）只在类Rectangle有效，其他类没有访问权限，不能直接访问。
publicclassRectangleTest{//定义测试类RectangleTest
Rectanglerectangle=newRectangle（3,4）;
//输出长度，编译错误
//输出宽度，编译错误
//输出面积
（3）protected
关键字protected是保护访问控制符。
用于定义保护访问成员，它不仅使得类成员对同一个包的类可见，而且对该类的不在同一个包的子类可见。
图4-3protected成员的示例
（4）默认访问方式
默认访问方式是指没有任何访问控制符的类成员，也称这种访问方式为包私有（package-private）访问方式。
对于这些类成员，它们对同一个包的类是可见的。
//A.java
packageP1;
publicclassA{
publicA（）{}
voidtestA（）{//包私有
TestA"
//B.java
publicclassB{
Aa=newA（）;
publicB（）{}
voidtestB（）{
a.testA（）;
//合法
TestB"
观察上述两个文件A.java和B.java。
这两个文件分别定义了同在包P1中的类A和类B。
类B可以访问类A的默认访问成员方法testA（）。
如果包P2中定义一个类C，形式如下：
packageP2;
importP1.*;
publicclassC{
publicC（）{}
voidtestC（）{
//错误
TestC"
这时，可以发现在类C调用类A中的默认访问方式的方法testA（）会发生编译错误。
因为，类A中的成员方法testA（）仅在包P1中可见。
4．类静态成员
类的定义中可以看到，类的成员可以用关键字static修饰。
一旦用static关键字修饰类的成员，这些类的成员就是静态成员。
带有static的成员数据便成为静态成员数据。
同样，凡是用static关键字修饰的成员方法认为是静态成员方法。
无论是静态成员数据还是静态成员方法，它们的共同的性质是不能被实例化，可直接用类进行调用。
这是因为，static修饰符所表示的这些静态成员属于类并不属于类对象的特性，静态成员对于所有的类对象而言是共享的成员。
因此，静态成员方法中不能访问对象的状态，只能访问类的静态成员或显式提供的参数。
在具体使用类的静态成员可以通过类名直接调用，形如：
“类名.静态成员”。
这种调用方式与非静态成员只能通过创建对象来访问类的成员（形如：
“对象名.成员”）是完全不同的。
例4.3类的静态成员的示例。
publicclassStaticMember{
staticintcounter;
publicStaticMember（）{
counter++;
//定义计数器
publicstaticvoidshowMessage（）{
System.out.println（"
信息输出"
+counter+"
次"
StaticMember.showMessage（）;
//通过类名访问静态成员方法
StaticMembersm1=newStaticMember（）;
sm1.showMessage（）;
//通过对象名访问静态成员方法
StaticMembersm2=newStaticMember（）;
sm2.showMessage（）;
sm1.showMessage（）;
//访问同一个数据counter
System.exit（0）;
图4-4例4.3的运行结果
5．本地方法
用关键字native修饰的方法是本地方法，它表示该方法并不是用Java语言编写，而是用其他语言如C/C++/汇编语言编写的方法。
这些方法通过JNI（JavaNativeInterface：
Java本地接口）与Java程序进行连接，扩展Java程序的功能。
本地方法概念的提出为解决Java语言无法处理的问题提供了新的思路。
例4.4本地方法的示例。
publicclassNativeExample{//NativeExample.java
static{
System.loadLibrary（"
NativeMethod"
//装载库文件NativeMethod.dll
publicnativevoidshowMessage（）;
//定义一个本地方法
NativeExamplene=newNativeExample（）;
ne.showMessage（）;
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