ACCP60 S2 使用Java实现面向对象编程 第一章.docx

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ACCP60S2使用Java实现面向对象编程第一章

1.1用面向对象设计电子宠物系统

1.1.1为什么使用面向对象

现实世界就是“面向对象的”。

现实世界中的任何事物都可以看作是“对象”，比如人、建筑、交通工具、学习用品等。

而事物都有自己的属性和行为。

比如人，它具有各种属性：

姓名、性别、身高、体重、籍贯等，还可以做很多事情：

吃饭、睡觉、劳动、锻炼等。

各个事物之间还会发生各种联系，人用木材可以做成一套家具，人用笔可以写出文章等。

面向对象就是采用“现实模拟”的方法设计和开发程序。

计算机软件开发规模越来越大，解决的问题也越来越复杂，导致软件开发时间、软件开发成本、软件维护费用甚至软件开发质量等日益难以控制。

而面向对象技术利用“面向对象的思想”去描述“面向对象的世界”，实现了虚拟世界和现实世界的一致性，符合人们的思维习惯，使得客户和软件设计开发人员之间、软件设计开发人员内部交流更加顺畅，同时还带来了代码重用性高、可靠性高等优点，大大提高了软件尤其是大型软件的设计和开发效率。

问答

问题：

面向过程和面向对象有什么区别？

解答：

我们要举办一次北大青鸟的联欢晚会。

如果采用面向过程的话，就是全体人员合唱青鸟之歌→主持人宣布晚会开始→领导讲话→主持人过场→演员一表演→主持人过场→演员二表演……→最后一位演员表演→主持人宣布晚会结束，即从头至尾、自上而下的实现功能。

而如果采用面向对象实现的话，首先分析晚会需要哪些类：

领导、主持人和演员。

然后分析各种类的行为：

主持人有宣布晚会开始、过场、宣布晚会结束，当然也有唱青鸟之歌。

领导有讲话、唱青鸟之歌。

演员主要就是表演节目，也有唱青鸟之歌。

然后就利用设计好的类创建对应对象，调用相应的方法（行为）来逐步进行晚会。

面向过程的核心概念是函数，以功能为中心，实现了函数级别的代码重用。

面向对象的核心概念是封装了属性和方法（行为）的类，以数据为中心，实现了类级别的代码重用。

面向对象因为采用了类，具有继承和多态特性，可以进一步重用代码和简化编程，而面向过程中没有继承和多态特性。

1.1.2使用面向对象进行设计

下面就开始电子宠物系统的设计和开发之路吧，这一章的任务是用类来描述宠物，然后实现领养宠物功能。

首先需要根据需求进行面向对象的设计。

问题：

我们要设计一个电子宠物系统，其中领养宠物功能的详细需求如下。

根据控制台提示，输入领养宠物的昵称。

根据控制台提示，选择领养宠物的类型，有两种选择：

狗狗和企鹅。

如果类型选择狗狗，要选择狗狗的品种，有两种选择：

“聪明的拉布拉多犬”或者“酷酷的雪纳瑞”。

如果类型选择企鹅，要选择企鹅的性别：

“Q仔”或“Q妹”。

所领养宠物的健康值默认是100，表示非常健康。

所领养宠物和主人的亲密度默认是0，表示和主人还不熟悉。

在控制台打印出宠物信息，包括昵称、健康值、亲密度、品种或性别，表示领养成功。

如何依据需求，使用面向对象思想来设计我们的电子宠物系统呢？

分析

面向对象设计的过程就是抽象的过程，我们分三步来完成。

第一步：

发现类。

第二步：

发现类的属性。

第三步：

发现类的方法。

面向对象设计的过程就是抽象的过程，根据业务需求，关注与业务相关的属性和行为，忽略不必要的属性和行为，由现实世界中“对象”抽象出软件开发中的“对象”，如图1.2所示。

图1.2面向对象设计的过程就是抽象的过程

接下来我们就按照发现类、发现类的属性和发现类的方法的步骤完成设计。

我们可以通过在需求中找出名词的方式确定类的属性，找出动词的方式确定方法。

并根据需求实现业务的相关程度进行筛选。

第一步：

发现类。

需求中名词有控制台、宠物、昵称、狗狗、企鹅、类型、品种、聪明的拉布拉多犬、酷酷的雪纳瑞、性别、Q仔、Q妹、健康值、亲密度和主人等。

根据仔细筛选，发现可以作为类的名词有宠物、狗狗、企鹅和主人。

本章要实现领养宠物功能，主要用到两个类：

狗狗（Dog）和企鹅（Penguin）。

宠物和主人在完善设计和增加功能时再使用。

第二步：

发现类的属性。

需求中动词主要有输入、选择、领养、打印等。

某些明显与设计无关、不重要的词语可以直接忽略。

通过仔细筛选，发现可作为属性的名词有昵称、健康值、亲密度品种和性别，还有一些名词是作为属性值存在的，例如聪明的拉布拉多犬、酷酷的雪纳瑞是品种的属性值，Q仔和Q妹是性别的属性值。

根据需求，定义狗狗类的属性有昵称（name）、健康值（health）、亲密度（love）和品种（strain）。

企鹅类的属性有昵称（name）、健康值（health）、亲密度（love）和性别（sex）。

狗狗和企鹅的某些属性，例如年龄、体重、颜色等与领养业务需求无关，不予设置。

第三步：

发现类的方法。

通过仔细筛选，发现类的方法主要是打印宠物信息。

狗狗和企鹅的方法主要就是打印出自己的信息，取名为print（）。

至于狗狗睡觉、洗澡等行为，企鹅吃饭、游泳等行为，与领养业务需求无关，现在先不为其设定方法，在后续业务中若有需求再添加。

设计是一个逐步调整、完善的过程，类图是面向对象设计的“图纸”，使用“图纸”进行设计方便沟通和修改。

将设计的结果通过类图来表示，如图1.3和图1.4所示。

图1.3Dog类图图1.4Penguin类图

小结

抽象时遵循的原则。

属性、方法的设置是为了解决业务问题的。

关注主要属性、方法。

如没有必要，无增加额外的类、属性与方法。

1.2通过创建对象实现领养宠物功能

1.2.1创建类的对象

已经设计出了类及其属性和方法，下面需要把类图表示的内容转变为Java的类代码。

狗狗类的代码如示例1所示。

示例1

/**

*宠物狗狗类。

*@author北大青鸟

*/

publicclassDog{

Stringname=“无名氏”;//昵称，默认值是“无名氏”

inthealth=100;//健康值，默认值是100

intlove=0;//亲密度

Stringstrain=“聪明的拉布拉多犬”;//品种

/**

*输出狗狗信息

*/

publicvoidprint（）{

System.out.println（“宠物的自白：

\n我的名字叫”+this.name+”，健康值”+this.health+“，和主人的亲密度是”+this.love+“，我是一只”+this.strain+“。

”）;

}

}

企鹅类的代码如示例2所示。

示例2

/**

*宠物企鹅

*@author北大青鸟

*/

publicclassPenguin{

Stringname=“无名氏”;//昵称

inthealth=100;//健康值

intlove=0;//亲密度

Stringsex=“Q仔”;//性别

/**

*输出企鹅信息

*/

publicvoidprint（）{

System.out.println（“宠物的自白：

\n我的名字叫”+this.name+”，健康值”+this.health+“，和主人的亲密度是”+this.love+“，性别是”+this.sex+“。

”）;

}

}

从示例1和示例2中我们学习了类的基本结构，其主要由属性和行为组成，成为类的成员变量（或者成员属性）和成员方法，同成为类的成员（除此之外，类的成员还包括构造方法、代码块等）。

问题

已经有了狗狗和企鹅类，如何领养宠物呢？

分析

领养宠物的步骤如下

根据控制台提示输入宠物的类型、昵称等内容。

根据输入内容创建相应的宠物对象。

打印出宠物信息表，示领养成功。

通过测试类来创建具体的宠物对象并输出信息，如示例3所示。

示例3

importjava.util.Scanner;

/**

*领养宠物

*@author北大青鸟

*/

publicclassText{

publicstaticvoidmain（String[]args）{

Scannerinput=newScanner（System.in）;

System.out.println（“欢迎您来到宠物店！

”）;

//1.输入宠物名称

System.out.println（“请输入要领养宠物的名字：

”）;

Stringname=input.next（）;

//2.选择宠物

System.out.println（“请选择要领养的宠物类型：

（1.狗狗2.企鹅）”）;

switch（input.nextInt（））{

case1:

//2.1如果是狗狗

//2.1.1选择狗狗的品种

System.out.println（“请选择狗狗的品种：

（1.聪明的拉布拉多犬”+“2.酷酷的雪纳瑞）”）;

Stringstrain=null;

if（input.nextInt（）==1）{

strain=”聪明的拉布拉多犬”;

}else{

strain=“酷酷的雪纳瑞”;

}

//2.1.2创建狗狗对象并赋值

Dogdog=newDog（）;

dog.name=name;

dog.strain=strain;

//2.1.3输入狗狗信息

dog.print（）;

break;

case2:

//2.2如果是企鹅

//2.2.1选择企鹅性别

System.out.println（“请选择企鹅的性别：

（1.Q仔2.Q妹）”）;

Stringsex=null;

if（input.nextInt（）==1）

sex=”Q仔”;

else

sex=“Q妹”

//2.2.2创建企鹅对象并赋值

Penguinpgn=newPenguin（）;

pgn.name=name;

pgn.sex=sex;

//2.2.3输出企鹅信息

pgn.print（）;

}

}

}

运行结果如图1.5和图1.6所示。

图1.5领养狗狗运行结果

图1.6领养企鹅运行结果

从示例3中我们学习了Java中对象的创建和成员的调用方法，语法和C#中是相同的。

通过构造方法来创建对象，例如“Penguinp=newPenguin（）;”。

通过对象名.属性名的方式调用属性，例如“p.name=”qq”;”。

通过对象名.方法名的方式调用方法，例如“p.print（）;”。

类（Class）和对象（Object）是面向对象中的两个核心概念。

类是对某一类事物的描述，是抽象的、概念上的定义。

对象是实际存在的该事物的个体，是具体的、现实的。

类和对象就好比模具和铸件的关系，建筑物图纸和建筑物实物的关系。

我们可以由一个类创建多个对象。

示例1是一个Dog类的代码，示例2是一个Penguin类的代码。

但是如果要实现我们的需求，只有类是不行的，还需要创建对应类的实例，也就是对象。

在示例3中我们根据输入的数据创建了宠物对象并输出宠物信息。

规范

类名、属性名、方法名以及常量名的命名规范如下。

类名有一个或几个单词组成，每个单词的第一个字母大写，如Dog、StringBuffer。

属性名和方法名有一个或几个单词组成，第一个单词首字母小写，其他单词首字母大写，例如health、stuName、println（）、getMessage（）。

常量名由一个或几个单词组成，所有字母大写，如PI、SEX_MALE。

问题

如果我们创建了很多企鹅对象，他们的性别分别取值为“Q仔”或“Q妹”，但是后来要求变化，规定企鹅的性别只能取值“雄”或“雌”，此时已创建的每个企鹅对象的性别都要做相应修改，修改量很大，且代码可能分散在多个文件，不易查找，有没有更好的解决办法呢？

分析

可以定义两个常量SEX_MALE和SEX_FEMAL，分别取值为“Q仔”和“Q妹”，再给企鹅赋值时直接将常量名SEX_MALE或SEX_FEMALE赋值给sex属性。

如果以后要修改sex为“雄”或“雌”时，不管已创建了多少个对象，只需要修改两个常量的值就可以了，这样就方便很多。

finalStringSEX_MALE=“Q仔”:

SEX_MALE是常量，值只能是“Q仔”，但是必须在创建对象后，通过对象名.SEX_MALE方式使用，很不方便。

staticfinalStringSEX_MALE=“Q仔”：

SEX_MALE是常量，值只能是“Q仔”，可以在创建对象后，通过对象名.SEX_MALE方式，也可以直接通过类名.SEX_MALE方式使用，建议采用此种方式。

给企鹅类添加两个静态常量SEX_MALE和SEX_FEMALE，如示例4所示。

示例4

//**

*宠物企鹅类，使用静态常量。

*/

publicclassPenguin{

Stringname=“无名氏”;//昵称

inthealth=100;//健康值

intlove=0;//亲密度

staticfinalStringSEX_MALE=“Q仔”;

staticfinalStringSEX_FEMALE=“Q妹”;

Stringsex=SEX_MALE;//性别

/**

*输入企鹅的信息

*/

publicvoidprint（）{

System.out.println（“宠物的自白：

\n我的名字叫”+this.name+“，健康值是”+this.health+“，和主人的亲密度是”+this.love+“，性别是”+this.sex+“。

”）;

}

}

编写测试类，创建三个企鹅对象并对其性别赋值，如示例5所示。

示例5

/**

*测试静态常量的使用。

*@author北大青鸟

*/

publicclassText{

publicstaticvoidmain（String[]args）{

Penguinpgn=null;

pgn=newPenguin（）;

System.out.println（“第一个企鹅的性别是”+pgn.sex+“。

”）;

pgn.sex=Penguin.SEX_FEMALE;

System.out.println（“第二个企鹅的性别是”+pgn.sex+“。

”）;

pgn=newPenguin（）;

pgn.sex=Penguin.SEX_MALE;

System.out.println（“第三个企鹅的性别是”+pgn.sex+“。

”）；

}

}

运行结果如图1.7所示。

图1.7输出企鹅的性别

如果要改变企鹅的性别取值为“雄”和“雌”，只需要修改Penguin类中的两个常量的值即可，如示例6所示，而创建对象的类如示例5所示，不用做任何修改。

示例6

/**

*宠物企鹅类，使用静态常量

*/

publicclassPenguin{

Stringname=“无名氏”;

inthealth=100;

intlove=0;

staticfinalStringSEX_MALE=“雄”;

staticfinalStringSEX_FEMALE=“雌”

Stringsex=SEX_MALE;

/**

*输出企鹅信息

*/

publicvoidprint（）{

System.out.println（“宠物的自白：

\n我的名字叫”+this.name+“，健康值是”+this.health+“，和主人的亲密度是”+this.love+“，性别是”+this.sex+“。

”）;

}

}

再次运行示例5，运行结果如图1.8所示。

图1.8修改常量值后运行结果

static可以用来修饰属性、方法和代码块。

static修饰的变量属于这个类所有，即由这个类创建的所有对象共用同一个static变量。

通常把static休士顿属性和方法称为类属性（类变量）、类方法。

不使用static修饰的属性和方法，属于单个对象，通常称为实例属性（实例变量）、实例方法。

类属性、类方法可以通过类名和对象名访问，实例属性，实例方法只能通过对象名访问。

final可以用来修饰属性、方法和类。

用final修饰的变量称为常量，其值固定不变。

关于final的具体内容会在第二章详细讲解。

1.2.2构造方法及其重载

问题

在示例3中先创建对象，再给属性赋值，通过多个语句实现。

例如：

Penguinpgn=newPenguin（）;

pgn.name=name;

pgn.sex=sex;

能不能在创建对象的时候就完成复制操作呢？

分析：

能！

就是通过带参数的构造方法

下面就让我们先认真理解一条熟悉的陌生语句吧。

Penguinpgn=newPenguin（）;

在Penguin类中增加一个无参的Penguin（），如实例7所示，看看会出现什么情况。

示例7

/**

*宠物企鹅类，测试无参构造方法。

*@author北大青鸟

*/

publicclassPenguin{

Stringname=“无名氏”;

inthealth=100;

intlove=0;

Stringsex=“Q仔”;

/**

*无参数的构造方法

*/

publicPenguin（）{

name=“囡囡”;

love=20;

sex=“Q妹”;

System.out.println（“执行构造方法”）;

}

/**

*输出企鹅的信息

*/

publicvoidprint（）{

System.out..println（“宠物的自白：

\n我的名字叫”+this.name+“，健康值是”+this.health+“，和主人的亲密度是”+this.love+“，性别是”+this.sex+“。

”）;

}

/**

*测试无参构造方法的使用

*/

publicstaticvoidmain（String[]args）{

Penguinpgn=null;

pgn=newPenguin（）;

pgn.print（）;

}

}

运行结果如图1.9所示。

图1.9显示构造方法被执行

其中Penguin（）就是Penguin类的构造方法，从执行结果可以看到当执行语句pgn=newPenguin（）时就会执行Penguin（）中的代码。

没有Penguin（）时，系统会提供一个空的penguin（）。

构造方法（Constructor）是一个特殊的方法，它用于创建类的对象，因此一个类必须包含至少一个构造方法，否则就无法创建对象。

构造方法的名字和类名相同，没有返回值类型。

构造方法的作用主要就是在创建对象时执行一些初始化操作，如给成员属性赋初值。

让我们通过MyEclipse的断点追踪法来追踪构造方法的执行过程，从而更清楚、更直观的理解该过程。

首先在示例7的main方法的“pgn=newPenguin（）;”语句来设置断点，然后以调试方式运行该程序，进入调试透视图并在断点处暂停，如图1.10所示。

图1.10构造方法执行过程

（一）

按调试窗口中的单步跳入按钮（或按F5键），进入Penguin类，连续按单步跳过按钮（或按F6键），首先执行Penguin类的属性定义语句一次给各属性赋初值，如图1.11所示。

继续按单步跳过按钮（或按F6键），会一次执行构造方法中的语句，用构造方法中的值替代属性初始值，如图1.12所示。

执行完构造方法内语句后，会跳回到如图1.10所示界面，表示创建对象成功，并把对象引用赋值给变量pgn，至此构造方法执行完毕。

问题：

示例7中通过构造方法完成了对象成员属性的赋值，但属性值已经在构造方法中写死了，能不能在创建对象的时候完成不同属性的动态赋值呢？

分析：

能！

就是通过带参数的构造方法，这就涉及到了构造方法的重载。

为Penguin类增加两个有参的构造方法，如示例8所示。

示例8

/**

*宠物企鹅类，指定多个构造方法

*@author北大青鸟

*/

publicclassPenguin{

Stringname=“无名氏”;

inthealth=100;

intlove=0;

Stringsex=“Q仔”;

/**

*无参构造方法

*/

publicPenguin（）{

name=“囡囡”;

love=20;

sex=“Q妹”;

System.out.println（“执行构造方法”）;

}

/**

*两个参数构造方法

*/

publicPenguin（Stringname,Stringsex）{

this.name=name;

this.sex=sex;

}

/**

*四个参数构造方法

*/

publicPenguin（Stringname,inthealth,intlove,Stringsex）{

this.name=name;

this.health=health;

this.love=love;

this.sex=sex;

}

/**

*输出企鹅信息

*/

publicvoidprint（）{

System.out.println（"宠物的自白：

\n我的名字叫"+this.name+"，健康值是"+this.health+"，和主人的亲密度是"+this.love+"，性别是"+this.sex+"。

"）;

}

/**

*测试构造方法的使用。

*/

publicstaticvoidmain（String[]args）{

Penguinpgn=null;

pgn=newPenguin（）;

pgn.print（）;

pgn=newPenguin（"亚亚","企鹅"）;

pgn.print（）;

pgn=newPenguin（"美美",80,20,"Q仔"）;

pgn.print（）;

}

}运行结果如图1.13所示。

示例8中共有三个构造方法，方法名相同，参数列表不同，这成为构造方法的重载。

可以通过构造方法重载来实现多种初始化行为，我们在创建对象的时候可以根据需要选择合适的构造方法。

下面我们把示例8中无参数的构造方法注释掉，看看会出现什么情况。

运行结果如图1.14所示。

为什么会出现这个错误呢？

同C#一样，在没有给类提供任何构造方法时，系统会提供一个无参的方法为空的默认构造方法。

一旦提供了自定义构造方法，系统将不会再提供这个默认构造方法。

如果要使用它，程序员必须手动添加。

强烈建议此时为Java类手动提供默认构造方法。

学习了创建对象，如何销毁对象呢？

在Java中，对象