第3章 面向对象上补充案例.docx
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第3章面向对象上补充案例
第三章补充案例
案例3-1定义学生类
一、案例描述
1、考核知识点
编号：
00103002
名称：
类和对象
2、练习目标
掌握类定义的方式
掌握如何在类中定义成员变量和成员方法
3、需求分析
在面向对象的思想中最核心就是对象，在程序中创建对象的前提是需要定义一个类。
为了让初学者掌握类的定义方式，本案例将设计一个表示学生的类，该类具有表示姓名的属性name和表示年龄的属性age，同时还具有表示说话行为的方法speak（），用于输出学生的姓名和年龄。
4、设计思路（实现原理）
1）使用class关键字定义一个表示学生类型的类，类名为Student。
2）在Student类中定义两个成员变量name和age，分别用来表示姓名和年龄。
其中，name的数据类型为String，变量age的数据类型为int。
3）在Student类中定义一个表示说话行为的speak（）方法，用于输出学生的姓名和年龄。
二、案例实现
classStudent{
Stringname;
intage;
voidspeak（）{
"我的名字是"+name+"，今年"+age+"岁"）;
}
}
三、案例总结
1、Java语言严格区分大小写，class和Class是不同的，在定义类时只能使用class关键字
2、在Student类中，成员变量name是String类型，String表示一个字符串，后面的章节会详细讲解
3、思考一下：
自己定义一个手机（Phone）类，在类中定义品牌（brand）和价格（price）属性，定义打电话的call（）方法，代码如下所示
publicclassPhone{
Stringbrand;
doubleprice;
voidcall（）{
"hi,howareyoudoing"）;
}
}
案例3-2同一对象被多个变量引用
一、案例描述
1、考核知识点
编号：
00103003
名称：
对象创建与使用
2、练习目标
掌握如何创建类的对象
掌握如何使用两个或者多个变量引用同一个实例对象。
3、需求分析
在程序中，一个对象可能在多处使用，这样就可能需要有多个变量来引用这个对象。
为了让初学者更好地掌握对象的创建和使用，本案例将基于案例3-1，创建三个学生对象，它们的引用变量分别是s1、s2和s3，首先分别使用s1和s2引用，为name和age赋值，然后调用speak（）方法，最后将s2变量赋值给s3，s3也调用speak（）方法。
4、设计思路（实现原理）
1）编写Example01类
2）在main（）方法中，创建Student类的第一个对象，其引用变量为s1，使用s1调用name和age变量分别为它们赋值为“张三”和“19”，然后调用speak（）方法。
3）创建Student类的第二个对象，其引用变量为s2，使用s2分别为name和age赋值为“李四”和“20”，然后调用speak（）方法。
4）创建Student类的第三个对象，其引用变量为s3，将s2的值赋给s3，然后使用s3调用speak（）方法。
二、案例实现
publicclassExample01{
publicstaticvoidmain（String[]args）{
Students1=newStudent（）;
="张三";
=19;
（）;
Students2=newStudent（）;
="李四";
=20;
（）;
Students3=newStudent（）;
s3=s2;
（）;
}
}
运行结果如图3-1所示。
图3-1运行结果
三、案例总结
1、Students3=s2这句代码的作用是将s2引用的内存地址赋值给s3，换句话说，就是使变量s3和s2引用了同一个Student对象，因此（）方法和（）方法打印的结果相同。
为了更加深刻地了解这句代码的含义，下面通过一张内存图来演示，具体如图3-2所示。
图3-2内存图
2、可以使用两个或者多个变量引用同一个实例对象，只要通过其中一个变量对该对象的属性进行修改，使用其它引用变量访问时，访问的都是修改后的属性。
案例3-3类的封装
一、案例描述
1、考核知识点
编号：
00103004
名称：
类的封装
2、练习目标
了解为什么要对类进行封装
了解如何实现类的封装
3、需求分析
在案例3-2中，s1对象的年龄是可以随便赋值的，如果将age的值赋值为-30，显然违背了事实。
为了解决这类问题，我们需要对类进行封装，防止外界对类中的成员变量随意访问。
为了让初学者更好地掌握类的封装，本案例将使用private关键字对成员变量name和age进行私有化，同时分别提供一个setName（Stringn）和setAge（inta）方法用于外界的访问，其中setAge（inta）中需要对age进行判断。
4、设计思路（实现原理）
1）编写测试类Example02，将属性age的值设为-30，演示不合理现象。
2）对Student类进行修改，将name和age属性使用private修饰，然后定义getName（）、setName（Stringn）、getAge（）和setAge（inta）四个对外访问name和age的方法。
3）在setAge（inta）方法中对传入的参数进行检查，如果输入值为负数，则打印出“设置的年龄不合法”，如果不为负数，才将其设置为age属性的值。
4）对Example02类进行修改，在main（）方法中创建Student类的实例对象，通过调用对象的setName（Stringn）和setAge（inta）方法来设置的name属性和age属性值，并调用speak（）方法。
二、案例实现
1、定义Example02类，代码如下所示：
publicclassExample02{
publicstaticvoidmain（String[]args）{
Students1=newStudent（）;
="小新";
=-30;
（）;
}
}
运行结果如图3-3所示。
图3-3运行结果
从上图可以看出，当将age的值设置为-30后，程序不会报错，但却违背了现实。
2、对Student类进行封装，其代码如下：
classStudent{
privateStringname="张三";
privateintage=19;
publicStringgetName（）{
returnname;
}
publicvoidsetName（Stringn）{
name=n;
}
publicintgetAge（）{
returnage;
}
publicvoidsetAge（inta）{
法名（[参数…]）的方式调用普通的成员方法，但是在普通的成员方法中不能使用this（[参数…]）的方式来调用构造方法。
案例3-7垃圾回收机制
一、案例描述
1、考核知识点
编号：
00103008
名称：
垃圾回收机制
2、练习目标
掌握垃圾回收机制的特点
掌握垃圾回收相关的方法
3、需求分析
垃圾对象会占用一定的内存空间，当垃圾对象积累到一定程度后，Java虚拟机会自动进行垃圾回收。
但是，如果希望程序可以及时通知Java虚拟机回收垃圾对象，可以通过（）方法强制启动垃圾回收器回收垃圾。
为了让初学者熟悉垃圾回收机制，本案例将演示如何通过（）方法强制启动垃圾回收器回收垃圾。
4、设计思路（实现原理）
1）对Student类进行修改，在类中对finalize（）方法进行重写。
2）编写测试类Example07，创建若干个Student对象，然后调用（）方法通知垃圾回收期回收垃圾，为了确保可以看到垃圾回收的过程，可以在类中编写一个简单的循环语句，延长程序执行时间。
二、案例实现
1、对Student类进行修改，代码如下所示：
classStudent{
publicvoidfinalize（）{
"垃圾对象被回收了"）;
}
}
2、定义Example07类，代码如下所示：
publicclassExample07{
publicstaticvoidmain（String[]args）{
newStudent（）;
newStudent（）;
（）;
for（inti=0;i<1000000;i++）{
态方法名”的方式访问，也可以通过“对象引用变量.静态方法名”的方式访问，例如本例中的静态变量className，通过或者这两种方式访问都是可以的，不过更推荐使用前一种方式。
3、思考一下：
定义一个Person类，在类中定义两个String类型的成员变量name和nationality（国籍），变量nationality使用static关键字修饰为静态变量，其值为“中国”。
定义Example09类，在类的main（）方法中创建Person类的两个实例对象，并打印出这两个对象的姓名和国籍。
（1）定义Person类，代码如下所示：
classPerson{
Stringname;
staticStringnationality="中国";
}
（2）定义Example09类，代码如下所示：
publicclassExample09{
publicstaticvoidmain（String[]args）{
Personlily=newPerson（）;
="丽丽";
Personlucy=newPerson（）;
="露西";
+"的国籍是"+;
+"的国籍是"+;
}
}
运行结果如图3-14所示。
图3-4运行结果
案例3-9静态方法中访问类的成员
一、案例描述
1、考核知识点
编号：
00103010
名称：
静态方法
2、练习目标
了解在静态方法中只能访问类的静态成员，而不能访问非静态成员。
3、需求分析
在程序中经常会调用方法，但静态方法之间、静态方法和非静态方法之间，它们是否能够互相调用呢请编写一个测试类，在类中定义若干个静态方法和非静态方法，通过方法之间的相互调用，演示静态方法和非静态方法的调用情况。
4、设计思路（实现原理）
1）编写Example10类，在类中定义两个静态方法staticMethod1（）、staticMethod2（），两个非静态方法nonStaticMethod1（）、nonStaticMethod2（）
2）在Example10类中，针对定义的四个方法进行互相调用，观察调用情况。
二、案例实现
1、定义Example10类，在类中定义上述的四个方法和一个main（）方法，代码如下所示：
publicclassExample10{
staticvoidstaticMethod1（）{
"静态方法1"）;
}
staticvoidstaticMethod2（）{
"静态方法2"）;
}
voidnonStaticMethod1（）{
"非静态方法1"）;
}
voidnonStaticMethod2（）{
"非静态方法2"）;
}
publicstaticvoidmain（String[]args）{
}
}
2、对静态方法staticMethod1（）进行修改，在方法中访问静态方法staticMethod2（）。
在main（）方法中调用静态方法staticMethod1（），代码如下所示：
publicclassExample10{
staticvoidstaticMethod1（）{
"静态方法1"）;
staticMethod2（）;
}
staticvoidstaticMethod2（）{
"静态方法2"）;
}
voidnonStaticMethod1（）{
"非静态方法1"）;
}
voidnonStaticMethod2（）{
"非静态方法2"）;
}
publicstaticvoidmain（String[]args）{
（）;
}
}
运行结果如图3-15所示。
图3-5运行结果
从运行结果可以看到，程序正常执行，这说明在静态方法中可以访问静态方法。
3、对静态方法staticMethod1（）进行修改，在方法中访问非静态方法nonStaticMethod1（），代码如下所示：
publicclassExample10{
staticvoidstaticMethod1（）{
"静态方法1"）;
nonStaticMethod1（）;
}
staticvoidstaticMethod2（）{
"静态方法2"）;
}
voidnonStaticMethod1（）{
"非静态方法1"）;
}
voidnonStaticMethod2（）{
"非静态方法2"）;
}
publicstaticvoidmain（String[]args）{
（）;
}
}
运行结果如图3-16所示。
图3-6运行结果
从错误提示信息可以看到，发生错误的原因是在静态方法中访问了非静态的方法。
4、在staticMethod1（）方法中，将代码“nonStaticMethod1（）”注释掉，并对非静态方法nonStaticMethod1（）进行修改，在方法中分别调用静态方法statiMethod1（）和非静态方法nonStaticMethod2（）。
在main（）方法中创建Example09的实例对象，调用nonStaticMethod1（）方法，代码如下所示：
publicclassExample10{
staticvoidstaticMethod1（）{
"静态方法1"）;
部类.静态成员”的方式访问静态变量staticField和静态方法staticMethod（），代码如下所示：
publicclassExample13{
publicstaticvoidmain（String[]args）{
}
}
运行结果如图3-20所示。
图3-7运行结果
3、对类Example13进行修改，在main（）方法中创建静态内部类Inner的实例对象，使用类型的变量inner引用，通过变量inner访问非静态变量nonStaticField和非静态方法nonStaticMethod（），代码如下所示：
publicclassExample13{
publicstaticvoidmain（String[]args）{
inner=new（）;
（）;
}
}
运行结果如图3-21所示。
图3-8运行结果
三、案例总结
静态内部类中可以定义静态成员和非静态成员，如果要访问非静态成员，必须通过静态内部类的对象或者对象的引用变量。
如果要访问静态成员，则可以直接通过“外部类.静态内部类.静态成员”的方式，不需要创建静态内部类的实例对象。
案例3-13方法内部类访问局部变量
一、案例描述
1、考核知识点
编号：
00103015
名称：
方法内部类
2、练习目标
掌握方法内部类中访问的局部变量需要使用final关键字修饰
3、需求分析
在方法内部类中可以访问外部类的成员变量，同样，在方法内部类中也可以访问其所在方法中定义的局部变量，但是局部变量必须使用final关键字来修饰。
为了方便初学者学习方法内部类，本案例将编写一个方法内部类，演示如何在方法内部类中访问局部变量。
4、设计思路（实现原理）
1）编写Example14类，在类中定义一个test（）方法，test（）方法中定义一个int类型的局部变量num，其值为5。
2）在test（）方法中定义一个方法内部类Inner，在Inner类中定义一个show（）方法，方法中访问局部变量num。
在test（）方法中创建内部类Inner的实例对象，调用其show（）方法。
3）在Example14的main（）方法中，创建Example14的实例对象，使用变量e引用该对象，通过变量e调用test（）方法。
二、案例实现
1、定义Example14类，代码如下所示：
publicclassExample14{
voidtest（）{
intnum=5;
classInner{
voidshow（）{
"局部变量num的值为"+num）;
};
}
Innerinner=newInner（）;
（）;
}
publicstaticvoidmain（String[]args）{
Example14e=newExample14（）;
（）;
}
}
运行结果如图3-22所示：
图3-9错误提示信息
从错误提示信息可以看到，发生错误的原因是方法内部类中访问的局部变量num没有被声明为最终类型，即没有使用final关键字修饰。
对程序进行修改，将局部变量num使用final关键字修饰，再次运行程序，运行结果如图3-23所示。
图3-10运行结果
三、案例总结
方法内部中访问的局部变量必须使用final关键字修饰，否则程序在编译时会发生错误。
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