·本章學習目標
本章介紹面向對象程序設計的核心內容，是學習這門課程的難點所在。
了解OOP的基本理論，基本概念和基本方法。
掌握類的繼承和接口的概念及具體用法。
掌握類的封裝、多態性（方法的重載、覆蓋）。
掌握靜態成員變量和靜態成員方法的意義以及引用或調用的方法。
了解包的概念。
·本章學習內容
類和對象的概念
面向對象的特性
類變量和類方法
封裝和修飾符的使用
內部類
接口
包層次的理解和使用
3.1 面向對象程序設計基礎
3.1.1面向對象概述
面向機器的程序：專門為特定的硬件系統。
面向過程的程序：數據結構和算法，主要以解決問題的過程來編寫程序。
面向對象的程序：不僅關心個體的解決過程，而且還關心包含這些過程的復雜系統。
3.1.2面向對象的基本概念
1、類與對象
類（Class）：一種復雜的數據類型，它是將數據和與數據相關的操作封裝在一起的集合體，是普通數據類型的擴展。它不但包含數據，還包含對數據進行操作的方法（Method），方法反映了數據的行為。
對象（Object）：類的實例，它是類的變量，即類在內存中具體的內存分配。
Java編寫程序就是編寫一個個的類，然后生成一個個的對象。
對象與類是密切相關的，沒有脫離對象的類，也沒有不依賴類的對象。
2、成員
成員即類中包含的部分。用來描述類（對象）的屬性（靜態描述對象的特征）和方法（動態描述對象的特征）。
成員變量：類中的數據，用來刻畫類的屬性。
成員方法：類中一系列的操作（函數），用于描述類的行為。
注意：在Java語言中，一切事物都為對象。
3、類的核心特征
封裝：隱藏類的實現細節（具體的代碼）。提供類的訪問接口。
繼承：代碼復用，不用改變原代碼。用以擴充類的功能。使類具有新的特性。
多態：多種形態。指一個程序中使用相同名字定義了不同的方法。類的實現具有多種形態的特征，具體包括方法的重載和覆蓋。
3.1.3面向對象程序設計的優點
提高了程序的可重用性和可維護性；
對數據的封裝，提高了數據的獨立性；
提高了開發效率，降低修改難度；
對復雜的系統提出了新的解決問題的思路和方案。
3.2 類與對象
3.2.1類的聲明和類主體
Java類的定義格式包括類聲明和類主體：
<類聲明>{ <類主體> }
注：類聲明包括該類的名稱、訪問權限、與其他類的關系等；類主體定義該類的成員。
1、類的聲明
類聲明的格式如下：
[<修飾符>] class 類名 [extends <父類名>][implements <接口名列表>] { <類主體> }
2、類主體
類主體包含成員變量和成員方法兩部分：
<類聲明> {
<成員變量的聲明>
<成員方法的聲明及實現>
}
【例】創建一個名為Person的類，它包含name、age兩個成員變量和eat、work兩個成員方法。
public class Person {
String name;
int age;
public void eat(){
System.out.println("eat...");
}
public void work(){
System.out.println("work...");
}
}
3.2.2創建對象與構造方法
1、創建與使用對象
定義類之后需要創建類的對象才能使用類的功能。
對象的生命周期是：創建、使用、銷毀
類名 對象名; //聲明對象變量
對象名=new 類名(); 創建實際的對象
定義好對象后就可以訪問對象的方法和變量了，必須遵守先定義創建然后再使用。
創建和使用對象時應注意：
通過“.”運算符實現對成員變量的訪問和對成員方法的調用。并不是所有的成員都能夠訪問，修飾符可以設定訪問權限
對象名.方法；
對象名.成員變量；
對象為類的成員時，使用前必須要先創建。
對象作為參數傳遞的時候為引用調用。
調用方法中沒有參數，方法采用空的圓括號；如果有參數，就要在其中提供所有的相符合的參數。
方法可以有返回值或沒有，有返回值必須要return語句。
【例】Person類的使用。
public class School {
public static void main(String[] args) {
Person p1 = new Person();
Person p2;
p2 = new Person();
p1.name = "Jack";
System.out.println("p1's name is "+p1.name);
p1.eat();
p2.work();
}
}
2、構造方法
用來構造對象的方法；在創建類的實例的時候對對象的一些成員變量進行初始化。告知系統去如何創建一個符合要求的對象。
修飾符類名([參數[，參數]]){
初始代碼塊;
}
構造方法名字與所在類相同，無返回值；如果沒有構造方法，系統會有一個默認的構造方法；只要定義了一個構造方法，系統就不會再分配默認的構造方法了。
可以有多個構造方法，但是這些構造方法的參數類型或參數列表要不同。此時發生了方法的重載。
【例】使用構造方法為Person_c類的對象賦值。
public class Person_c {
String name;
int age;
Person_c(String n,int a){
name = n;
age = a;
}
public void eat(){
System.out.println("eat...");
}
public void work(){
System.out.println("work...");
}
}
public class School {
public static void main(String[] args) {
Person_c p1 = new Person_c("Jack“,18);
Person p2 = new Person_c(“steven“,25);
System.out.println("p1's name is "+p1.name);
System.out.println("p1's age is "+p2.age);
p1.eat();
p2.work();
}
}
3.3 成員變量和成員方法
3.3.1成員變量的聲明
[<修飾符>] [static] [final] [transient] <類型> <變量名>;
static變量為類變量；無static的變量為實例變量；
final變量為常量；
transient變量為臨時變量；
類的成員變量獨立與方法，在類主體中但不在方法體中，在方法體中的是方法的局部變量。
3.3.2成員方法的定義與實現
成員方法的聲明包括方法聲明和方法體：
[<修飾符>] <返回值類型> <方法名>([參數列表])[throws <異常類>]{
<方法體>
}
方法中必須要給出方法的返回值，如果沒有返回值，返回類型為void，方法后可以跟0個或多個參數；如果沒有參數也要跟空的圓括號。
方法體內可以定義變量，稱為局部變量；生命周期只在此方法體內。不支持全局變量。
通過類的成員的訪問修飾符，來達到對類的成員的控制。
3.3.3類的封裝
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權限修飾
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同一類
|
同一包
|
不同包的子類
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所有類
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public
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是
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是
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是
|
是
|
|
protected
|
是
|
是
|
是
|
|
|
默認
|
是
|
是
|
|
|
|
private
|
是
|
|
|
|
公有的：可以被所有的類的對象使用。
保護的：被同一類中的其他成員、子類的成員、同一包中的其他類訪問。不能被其他包中的非子類訪問。
默認的：只能被同一包中的其他類和同一類中的其他成員訪問。
私有的：只能被同一類中的成員訪問。不能被其他類和其子類訪問。
3.3.4實例成員和類成員
1、實例變量和類變量
不使用static修飾的變量為實例變量，創建類的對象會為對象的實例變量分配內存單元。
使用static修飾的變量稱為類變量或靜態變量，只為該類的第一對象分配內存單元，其后所有創建的對象共享這一變量。
2、實例方法和類方法
不使用static修飾的方法為實例方法，實例方法可以訪問類變量，也可以訪問實例變量。只能通過對象名調用。
使用static修飾的方法稱為類方法或靜態方法，類方法只能訪問類變量。不能訪問實例變量，類方法既可以通過類名調用，也可以通過對象名來調用。
【例】實例成員與類成員的應用。
public class Person_s {
String name;
static int age;
Person_c(String n,int a){
name = n;
age = a;
}
public static void printAge(){
System.out.println(age);
}
public void printName(){
System.out.println(name);
}
}
public class School {
public static void main(String[] args) {
Person_s p1 = new Person_s("Jack“,18);
Person p2 = new Person_s(“steven“,25);
p1.printAge();
p2.printName();
Person_s.printAge();
//Person_s.printName(); //報錯
}
}
3.4 類的繼承和多態
3.4.1類的繼承
1、繼承的概念
由已知的類創建新類，新類在原有的類的基礎上擴展了功能。通過繼承機制，子類能復用父類的代碼，同時又允許子類添加自己特有的變量和方法，這樣減少了代碼的重復，提高了代碼的質量和可靠性。
由繼承得到的新類稱為子類，被繼承的類稱為超類（父類）。
2、實現類的繼承
[<修飾>] class <子類名> extends <父類名>
Ø 繼承的原則：
子類繼承父類的實例成員和類成員（變量和方法）；
子類不能繼承父類的構造方法，但可以調用父類的構造方法；
子類可以增加自己的成員。子類中聲明了和父類同名同參的方法或變量，則發生了覆蓋；
子類重新定義父類的成員方法，則發生了重載；
子類不能刪除父類的成員。
子類對父類成員的訪問原則：
子類不能訪問父類中private的成員；
子類可以訪問父類中public和protected的成員；
子類可以訪問同一包中父類的默認權限的成員；
子類不能訪問不同包中父類具有默認權限的成員。
Ø this和super的使用方法：
在Java中，this用來代表當前正在操作的對象。通過this變量可以引用當前對象的成員變量和方法。
在當前對象內調用：this.成員
在Java中，super用來代表父類。通過super可以引用被子類覆蓋的成員：
super.成員
注意：Java不支持多繼承，即子類只能有一個父類。
3.4.2類的多態
多態是指一個標識符具有多種語義。
1、方法的重載
同一個類中具有許多同名不同參數列表的方法。
要求：
參數必須不同：個數不同或類型不同或二者都不同；
返回值可以相同也可以不同。
2、方法的覆蓋
子類與父類的方法同名同參時，此時子類的方法不能繼承父類的該方法，子類的方法覆蓋了父類的方法。
要求：
子類不能覆蓋父類中聲明為final或static的方法；
子類必須覆蓋父類中的abstract的方法，或者子類也聲明為abstract。
3.4.3最終類和抽象類
1、最終類
不能被繼承（不能有子類）的類，使用final來修飾這個類。
如果想保護類中的方法不被子類覆蓋，可以用final修飾這個方法為最終方法。
使用final修飾的變量為常量。
2、抽象類
使用abstract修飾的類為抽象類。
抽象類不能實例化。（不能創建抽象類的對象）
抽象類的子類必須實現父類中所有的抽象方法，或者將自己也定義為抽象的。
一個類不能既是抽象類又是最終類。
通過設定方法為抽象方法可以保證該方法在子類中的覆蓋（實現），抽象方法只有方法聲明而沒有方法體。
抽象方法不能是靜態方法，也不能是最終方法。而且必須在abstract的類中聲明。
3.5 包
3.5.1引用java包
包是一種區別類名的機制，是類的組織形式。
引用已經存在的包的兩中形式：
1、前綴引用
java.util.Date today=new java.util.Date();
2、使用import語句
import java.util.*;
3.5.2自定義java包
1、包的定義
package 包名;
package 包名1.包名2;
2、設置包的路徑
設置包所在的文件夾，建立包等級，每一個包對應一個文件夾，并且報名與對應的文件夾名稱相同。
并將包所在的路徑設置到classpath變量中。并修改編譯相應的源文件。
3.6 接口和內部類
3.6.1接口
在Java中接口與類有些類似，二者不同之處在于：
接口中定義的變量都是final static類型的，而且接口中定義的方法都是抽象方法。
Java中類的繼承不支持多重繼承，即一個類只能有一個父類，但是一個類卻可以繼承（實現）多個接口。因此，聲明一個類時不但可以繼承一個父類，同時還允許實現多個接口。這可理解為變相的多重繼承，彌補了Java的缺陷。
1、接口的聲明
與類的聲明相似，格式為：
[ <修飾符>] interface <接口名> [ extends <接口名>]{
常量聲明；
抽象方法；
}
修飾符只有兩種情況：public和省略修飾符；
常量全部隱含為final或static，必須設置初值；
接口中的方法都是抽象方法，抽象方法是只有方法聲明而沒有方法體的。直接以分號結束。
2、實現接口
實現接口類似繼承，在定義類的時候用implements關鍵字來實現一個接口。
class <類名> implements <接口名>
如果一個類實現一個接口則必須實現接口中的所有方法（完成方法體），且方法必須聲明為public。如果確實沒有必要實現該方法，也需要將方法完成為空方法。
Java運行多個類實現同一個接口，這些類之間可以是毫無關系的；且一個類可以實現多個接口。
單重繼承與多重實現機制
3.6.2內部類
1、概念
內部類就是在類的內部定義的類，可以為類的成員，也可以是方法中定義，還可以在表達式中定義。
包含內部類的類稱為外部類。
Ø 內部類的使用：
用在定義他的語句中或語句塊中，也可以使用。
可以使用類的成員，也可以使用其所在的方法的局部變量，可以定義為abstract。
若被聲明為static則成了頂層類，不能再使用局部變量
如果內部類中有static 成員，則該內部類為static。
Ø 使用內部類的原因以及優缺點：
在事件驅動的程序中經常的使用。
3.6.2內部類的分類
內部類的分類：
非靜態成員內部類：作為外部類的成員
靜態內部類：作為內部類的靜態成員
局部內部類：在方法中定義的內部類
匿名內部類：沒有名稱，只有類體的局部內部類
3.6.3內部類的使用
在外部類的外部和內部使用成員內部類：
在外部類的外部和內部使用靜態內部類：
在方法中定義和使用局部內部類：
匿名內部類的使用：
·小結
面向對象的特征
繼承、多態的含義
接口和抽象類的區別
包的使用