【開發(fā)語言及實現平臺或實驗環(huán)境】
Windows2000 或XP，JDK1.5以上版本與Eclipse集成開發(fā)環(huán)境
【實驗目的】
理解Java語言是如何體現面向對象編程基本思想，
了解類的封裝方法，以及如何創(chuàng)建類和對象.
了解成員變量和成員方法的特性。
掌握OOP方式進行程序設計的方法
了解類的繼承性和多態(tài)性的作用。
了解Java 中包（package）、接口（interface）的作用。
掌握包、接口的使用方法。
【實驗任務】
編寫一個體現面向對象思想的程序。
編寫一個創(chuàng)建對象和使用對象的方法程序。
編寫不同成員變量修飾方法的程序。
編寫不同成員方法修飾的程序。
編寫體現類的繼承性（成員變量，成員方法，成員變量隱藏）的程序。
編寫體現類多態(tài)性（成員方法重載，構造方法重載）的程序。
了解Java 系統(tǒng)包的結構。
掌握創(chuàng)建自定義包的方法。
掌握使用系統(tǒng)接口的技術和創(chuàng)建自定義接口的方法。
【實驗內容或實驗步驟】
1．程序功能：通過兩個類StaticDemo、LX3_4 說明靜態(tài)變量/方法與實例變量/方法的區(qū)別。
2．編寫類文件LX3_4.java，程序源代碼如下。
class StaticDemo {
static int x;
int y;
public static int getX() {
return x;
}
public static void setX(int newX) {
x = newX;
}
public int getY() {
return y;
}
public void setY(int newY) {
y = newY;
}
}
public class LX3_4 {
public static void main(String[] args) {
System.out.println("靜態(tài)變量x="+StaticDemo.getX());
System.out.println("實例變量y="+StaticDemo.getY()); // 非法，編譯時將出錯
StaticDemo a= new StaticDemo();
StaticDemo b= new StaticDemo();
a.setX(1);
a.setY(2);
b.setX(3);
b.setY(4);
System.out.println("靜態(tài)變量a.x="+a.getX());
System.out.println("實例變量a.y="+a.getY());
System.out.println("靜態(tài)變量b.x="+b.getX());
System.out.println("實例變量b.y="+b.getY());
}
}
3．對上面的源程序進行編譯，會出現如圖3.4 所示的出錯提示。
4．將源程序中的出錯語句刪除或使用解釋符//隱藏起來，例如，
//System.out.println("實例變量y="+StaticDemo.getY());
5．重新編譯并運行該程序，結果如圖3.5 所示。
static 聲明的成員變量/方法被視為類的成員變量/方法，而不把它當作實例對象的成員變量/方法。換句話說，靜態(tài)變量/方法是類固有的，可以直接引用，其它成員變量/方法僅僅被聲明，生成實例對象后才存在，才可以被引用。基于這樣的事實，也把靜態(tài)變量/方法稱為類變量/方法，非靜態(tài)變量稱為實例變量/方法。
從實驗結果可以得出以下幾點結論：
·類的靜態(tài)變量可以直接引用，而非靜態(tài)變量則不行。類的靜態(tài)變量相當于某些程序語言的全局變量。
·靜態(tài)方法只能使用靜態(tài)變量，不能使用實例變量。因為對象實例化之前，實例變量不可用。
·類的靜態(tài)變量只有一個版本，所有實例對象引用的都是同一個版本。
·對象實例化后，每個實例變量都被制作了一個副本，它們之間互不影響。
（四） 方法中參數傳遞的練習
在其它語言中，函數調用或過程調用時參數有傳值調用和傳地址調用之分。在Java 中，方法中的參數傳遞可以分為傳值調用或對象方法調用等方式。傳值調用即傳遞的參數是基本數據類型，調用方法時在方法中將不能改變參數的值，這意味著只能使用它們。對象調用是指先調用對象，再調用對象的方法，這種方式可以修改允許存取的成員變量。所以，如果不想改變參數的值，可以采用傳值調用的方法。如果想改變參數的值，可采用對象調用的方法，間接修改參數的值。
1.編寫一個傳值調用的程序文件LX3_5.java。
（1）程序功能：程序首先給整型變量x 和y 賦一個初值10，然后使用傳值調用方式調用方法ff1對x 和y 做乘方及輸出x 和y 的乘方值，最后再輸出x 和y 的乘方值。
（2）程序源代碼如下。
class LX3_5 {
public static void main(String[] args) {
int x=10, y=10;
ff1(x, y);
System.out.println("x="+x+", y="+y);
}
static void ff1(int passX, int passY) {
passX=passX*passX;
passY=passY*passY;
System.out.println("passX="+passX+", passY="+passY);
}
}
（3）編譯LX3_5.java，其運行結果如圖3.6 所示。
（4）分析其運行結果
這個程序沒有實現預期的結果，原因是ff1 方法采用了傳值調用。調用ff1 方法時，將產生兩個參數passX 和passY，x 和y 的值被傳遞給這兩個參數。盡管在方法中計算了參數的平方，但從ff1方法返回后，參數消失，此時x 和y 的值仍是初值。
2．編寫一個調用對象方法的程序文件LX3_6.java。
（1）程序功能：通過調用對象的方法在方法調用后修改了成員變量的值。
（2）LX3_6.java 程序源代碼如下。
class LX3_6 {
public static void main(String[] args) {
Power p=new Power();
p.ff2(10,10);
System.out.println("方法調用后 x="+p.x+", y="+p.y);
}
}
class Power{
int x=10, y=10;
void ff2(int passX, int passY) {
System.out.println("初始時 x="+x+", y="+y);
x=passX*passX;
y=passY*passY;
System.out.println("方法調用中 x="+x+", y="+y);
}
}
（3）編譯LX3_6.java，其運行結果如圖3.7 所示。
（五） 類的繼承性練習
1． 進一步理解繼承的含義
新類可從現有的類中產生，并保留現有類的成員變量和方法并可根據需要對它們加以修改。新類還可添加新的變量和方法。這種現象就稱為類的繼承。
當建立一個新類時，不必寫出全部成員變量和成員方法。只要簡單地聲明這個類是從一個已定義的類繼承下來的，就可以引用被繼承類的全部成員。被繼承的類稱為父類或超類（superclass），這個新類稱為子類。
Java 提供了一個龐大的類庫讓開發(fā)人員繼承和使用。設計這些類是出于公用的目的，因此，很少有某個類恰恰滿足你的需要。你必須設計自己的能處理實際問題的類，如果你設計的這個類僅僅實現了繼承，則和父類毫無兩樣。所以，通常要對子類進行擴展，即添加新的屬性和方法。這使得子類要比父類大，但更具特殊性，代表著一組更具體的對象。繼承的意義就在于此。
2． 創(chuàng)建公共類LX3_7_P
（1）編寫程序文件LX3_7_P.java，源代碼如下。
public class LX3_7_P
{
protected String xm; //具有保護修飾符的成員變量
protected int xh;
void setdata(String m,int h) //設置數據的方法
{
xm =m;
xh = h;
}
public void print() //輸出數據的方法
{
System.out.println(xm+", "+xh);
}
}
（2）編譯LX3_7_P.java，產生類文件LX3_7_P.class。
3．創(chuàng)建繼承的類
（1）程序功能：通過LX3_7_P 類產生子類LX3_8，其不僅具有父類的成員變量xm（姓名）、xh（學號），還定義了新成員變量xy（學院）、xi（系）。在程序中調用了父類的print 方法，同時可以看出子類也具有該方法。
（2）編寫LX3_8.java 程序，源代碼如下。
class LX3_8 extends LX3_7_P{
protected String xy;
protected String xi;
public static void main(String args[])
{
LX3_7_P p1 = new LX3_7_P();
p1.setdata("帥零",12321) ;
p1.print();
LX3_8 s1 = new LX3_8() ;
s1.setdata("郭麗娜",12345); //調用父類的成員方法
s1.xy="經濟管理學院"; //訪問本類的成員變量
s1.xi="信息管理系"; //訪問本類的成員變量
s1.print();
System.out.print(s1.xm+", "+s1.xy+", "+s1.xi);
}
}
（3）編譯并運行程序，其結果如圖3.8 所示。
3．了解成員變量的隱藏方式
所謂隱藏是指子類重新定義了父類中的同名變量，在子類Line 中重新定義了x 為x1，y 為y1，隱藏了父類Point 中的兩個成員變量x 和y。子類執(zhí)行自己的方法時，操作的是子類的變量，子類執(zhí)行父類的方法時，操作的是父類的變量。在子類中要特別注意成員變量的命名，防止無意中隱藏了父類的關鍵成員變量，這有可能給程序帶來麻煩。
4．了解成員方法的覆蓋方式
（1）方法覆蓋的定義與作用
通過繼承子類可以繼承父類中所有可以被子類訪問的成員方法，但如果子類的方法與父類方法同名，則不能繼承，此時稱子類的方法覆蓋了父類的方法，簡稱為方法覆蓋（override）。方法覆蓋為子類提供了修改父類成員方法的能力。例如，子類可以修改層層繼承下來的Object 根類的toString 方法，讓它輸出一些更有用的信息。下面的程序顯示了在子類Circle 中添加toString 方法，用來返回圓半徑和圓面積信息。
（2）編寫覆蓋Object 類toString 方法的程序文件LX3_9.java，源代碼如下。
class Circle {
private int radius;
Circle(int r) {
setRadius(r);
}
public void setRadius(int r) {
radius=r;
}
public int getRadius() {
return radius;
}
public double area() {
return 3.14159*radius*radius;
}
public String toString() {
return "圓半徑："+getRadius()+" 圓面積："+area();
}
}
public class LX3_9{
public static void main(String args[]) {
Circle c=new Circle(10);
System.out.println(""n"+c.toString());
}
}
（3）編譯并運行程序，其結果如圖3.9 所示
（4）程序結構分析。
程序添加了toString 方法并修改了它的返回值。由于toString 和繼承下來的Object 類的方法名相同、返回值類型相同，因此覆蓋了超類Object 中的toString 方法。
方法覆蓋時要特別注意：
用來覆蓋的子類方法應和被覆蓋的父類方法保持同名、相同的返回值類型，以及相同的參數個數和參數類型。
5．This、super 和super()的使用
（1）程序功能：說明this、super 和super()的用法。程序首先定義Point（點）類，然后創(chuàng)建點的子類Line（線）。最后通過LX3_10 類輸出線段的長度。
程序中通過super(a,b)調用父類Point 的構造方法為父類的x 和y 賦值。在子類Line 的setLine方法中，因為參數名和成員變量名相同，為給成員變量賦值，使用this 引用，告訴編譯器是為當前類的成員變量賦值。在length 和toString 方法中使用父類成員變量時，使用super 引用，告訴編譯器使用的是父類的成員變量。
（2）使用this、 super 和super()的程序文件LX3_10.java，源代碼如下。
class Point {
protected int x, y;
Point(int a, int b) {
setPoint(a, b);
}
public void setPoint(int a, int b) {
x=a;
y=b;
}
}
class Line extends Point {
protected int x, y;
Line(int a, int b) {
super(a, b);
setLine(a, b);
}
public void setLine(int x, int y) {
this.x=x+x;
this.y=y+y;
}
public double length() {
int x1=super.x, y1=super.y, x2=this.x, y2=this.y;
return Math.sqrt((x2-x1) * (x2-x1) + (y2-y1) * (y2-y1));
}
public String toString() {
return "直線端點：[" + super.x + "," + super.y + "] [" +
x + "," + y + "] 直線長度：" + this.length();
}
}
public class LX3_10{
public static void main(String args[]) {
Line line=new Line(50, 50);
System.out.println(""n"+line.toString());
}
}
（3）編譯并運行程序，結果如圖3.10 所示。
六 類的多態(tài)性練習
1． 理解類的多態(tài)性
類的繼承發(fā)生在多個類之間，而類的多態(tài)只發(fā)生在同一個類上。在一個類中，可以定義多個同名的方法，只要確定它們的參數個數和類型不同。這種現象稱為類的多態(tài)。
多態(tài)使程序簡潔，為程序員帶來很大便利。在OOP 中，當程序要實現多個相近的功能時，就給相應的方法起一個共同的名字，用不同的參數代表不同的功能。這樣，在使用方法時不論傳遞什么參數，只要能被程序識別就可以得到確定的結果。
類的多態(tài)性體現在方法的重載（overload）上，包括成員方法和構造方法的重載。
2． 方法的重載
方法的重載是指對同名方法的不同使用方式。
（1）程序功能：對不同的數進行排序輸出。在IntSort 類中定義3 個同名的方法sort，
（2）編寫LX3_11.java 文件，源代碼如下（自己編寫程序代碼）。
3．構造方法的重載
構造方法的名稱和類同名，沒有返回類型。盡管構造方法看起來和一般的成員方法沒有差別，但它不是方法，也不是類的成員。因此，構造方法不能直接調用，只能由new 操作符調用。
構造方法對于類是十分重要的，對象的初始化任務要靠構造方法來完成。
重載構造方法的目的是提供多種初始化對象的能力，使程序員可以根據實際需要選用合適的構造方法來初始化對象。
（1） 編寫構造方法RunDemo 的重載程序文件LX3_12，源代碼如下。
class RunDemo {
private String userName, password;
RunDemo() {
System.out.println("全部為空!");
}
RunDemo(String name) {
userName=name;
}
RunDemo(String name, String pwd) {
this(name);
password=pwd;
check();
}
void check() {
String s=null;
if (userName!=null)
s="用戶名："+userName;
else
s="用戶名不能為空！";
if (password!="12345678")
s=s+" 口令無效！";
else
s=s+" 口令：********";
System.out.println(s);
}
}
public class LX3_12 {
public static void main(String[] args) {
new RunDemo();
new RunDemo("劉新宇");
new RunDemo(null,"邵麗萍");
new RunDemo("張馳","12345678");
}
}
（2）編譯并運行程序，結果如圖3.12 所示。
（3）三個構造方法，其中
第一個無參構造方法RunDemo() 的實際作用是對成員變量賦缺省初值，由于userName和password都是String 類，所以它們的缺省初值為null。
第二個構造方法RunDemo(String) 只有一個參數，用來對成員變量userName 賦初值。
第三個構造方法RunDemo(String, String) 有兩個參數，并有更多的內容，首先調用this(name)，其實際作用就是調用當前類的構造方法RunDemo(String name)；然后對成員變量password 賦值；最后調用check 方法來檢查userName 和password，類似于一般程序的口令驗證。重載構造方法的執(zhí)行由對象根據實際參數的個數、類型和順序確定。
【思考】
2．程序的結構。類與對象的關系。對象創(chuàng)建、使用、銷毀的過程。
3. 方法的參數傳遞有哪些方式？區(qū)別時什么？
4. 說明什么是構造方法。
5. 說明程序中有多個類時如何確定源程序文件的名稱。
6. 說明類的繼承和多態(tài)有什么作用，在使用上應該注意什么問題。