第4章 面向对象的程序设计基础Java

面向对象的程序设计基础

第4章 面向对象的程序设计基础

如前所述，Java语言是一种纯面向对象的编程语言，面向对象的程序设计是以类为基础的。从本章开始，我们将从类入手，详细介绍面向对象程序设计的基本思想和方法。

本章将简要介绍面向对象的基本概念、定义类、构造对象等。

4.1 面向对象的基本概述

随着计算机应用的深入，软件的需求量越来越大，另一方面计算机硬件飞速发展也使得软件的规模越来越大，导致软件的生产、调试、维护越来越困难，因而发生了软件危机。人们期待着一种效率高、简单、易理解且更加符合人们思维习惯的程序设计语言，以加快软件的开发步伐、缩短软件开发生命周期，面向对象就是在这种情况下应运而生的。

4.1.1 类和对象

我们可以把客观世界中的每一个实体都看作是一个对象，如一个人、一辆汽车、一个按钮、一只鸟等等。因此对象可以简单定义为：“展示一些定义好的行为的、有形的实体”。当然在我们的程序开发中，对象的定义并不局限于看得见摸得着的实体，诸如一个贸易公司，它作为一个机构，并没有物理上的形状，但却具有概念上的形状，它有明确的的经营目的和业务活动。根据面向对象的倡导者Grady Booch的理论，对象具有如下特性：

1） 它具有一种状态；

2） 它可以展示一种行为； 3） 它具有唯一的标识。

对象的状态通过一系列属性及其属性值来表示；对象的行为是指在一定的期间内属性的改变；标识是用来识别对象的，每一个对象都有唯一的标识，诸如每个人都有唯一的特征，在社会活动中，使用身份证号码来识别。

我们生活在一个充满对象的世界中，放眼望去，不同形状、不同大小和颜色各异的对象；静止的和移动的对象。面对这些用途各异、五花八门的对象，我们该如何下手处理它们呢？借鉴于动物学家将动物分成纲、属、科、种的方法。我们也可以把这些对象按照它们所拥有的共同属性进行分类。例如，麻雀、鸽子、燕子等都叫作鸟。它们具有一些共同的特性：有羽毛、有飞翔能力、下蛋孵化下一代等。因此我们把它们归属为鸟类。

综上所述我们可以简单地把类定义为：“具有共同属性和行为的一系列对象”。

4.1.2 面向对象的特点

1. 什么是面向对象

面向对象的方法将系统看作是现实世界对象的集合，在现实世界中包含被归类的对象。

面向对象的程序设计基础

如前所述，面向对象系统是以类为基础的，我们把一系列具有共同属性和行为的对象划归为一类。属性代表类的特性，行为代表有类完成的操作。

例如：例如汽车类定义了汽车必须有属性：车轮个数、颜色、型号、发动机的能量等；类的行为有：启动、行驶、加速、停止等。

对象是类的一个实例，它展示了类的属性和行为。例如，李经理的那辆红旗牌轿车就是汽车类的一个对象。

2. 面向对象的特性

1）抽象

所谓抽象就是不同的角色站在不同的角度观察世界。比如，当你购买电视机时，站在使用的角度，你所关注的是电视机的品牌、外观及功能等等。然而，对于电视机的维修人员来说，站在维修的角度，他们所关注的是电视机的内部，各部分元器件的组成及工作原理等。

其实，所有编程语言的最终目的都是提供一种“抽象”方法。在早期的程序设语言中，一般把所有问题都归纳为列表或算法，其中一部分是面向基于“强制”的编程，而另一部分是专为处理图形符号设计的。每种方法都有自己特殊的用途，只适合解决某一类的问题。面向对象的程序设计可以根据问题来描述问题，不必受限于特定类型的问题。我们将问题空间中的元素称之为“对象”，在处理一个问题时，如果需要一些在问题空间没有的其他对象，则可通过添加新的对象类型与处理的问题相配合，这无疑是一种更加灵活、更加强大的语言抽象方法。

2）继承

继承提供了一种有助于我们概括出不同类中共同属性和行为的机制，并可由此派生出各个子类。

例如，麻雀类是鸟类的一个子类，该类仅包含它所具有特定的属性和行为，其他的属性和行为可以从鸟类继承。我们把鸟类称之为父类（或基类），把由鸟类派生出的麻雀类称之为子类（或派生类）。

在Java中，不允许类的多重继承（即子类从多个父类继承属性和行为），也就是说子类只允许有一个父类。父类派生多个子类，子类又可以派生多个子子类，… 这样就构成了类的层次结构。

3）封装

封装提供了一种有助于我们向用户隐藏他们所不需要的属性和行为的机制，而只将用户可直接使用的那些属性和行为展示出来。

例如，使用电视机的用户不需要了解电视机内部复杂工作的具体细节，他们只需要知道诸如：开、关、选台、调台等这些设置与操作就可以了。

4）多态

多态指的是对象在不同情况下具有不同表现的一种能力。

例如，一台长虹牌电视机是电视机类的一个对象，根据模式设置的不同，它有不同的表现。若我们把它设置为静音模式，则它只播放画面不播放声音。

在Java中通过方法的重载和覆盖来实现多态性。

面向对象的程序设计基础

3. 面向对象的好处

今天我们选择面向对象的程序设计方法，其主要原因是：

1）现实的模型

我们生活在一个充满对象的现实世界中，从逻辑理念上讲，用面向对象的方法来描述现实世界的模型比传统的过程方法更符合人的思维习惯。

2）重用性

在面向对象的程序设计过程中，我们创建了类，这些类可以被其他的应用程序所重用，这就节省程序的开发时间和开发费用，也有利于程序的维护。

3）可扩展性

面向对象的程序设计方法有利于应用系统的更新换代。当对一个应用系统进行某项修改或增加某项功能时，不需要完全丢弃旧的系统，只需对要修改的部分进行调整或增加功能即可。可扩展性是面向对象程序设计的主要优点之一。

4.2 类

面向对象的程序设计是以类为基础的，Java程序是由类构成的。一个Java程序至少包含一个或一个以上的类。

4.2.1 定义类

如前所述，类是对现实世界中实体的抽象，类是一组具有共同特征和行为的对象的抽象描述。因此，一个类的定义包括如下两个方面：

定义属于该类对象共有的属性（属性的类型和名称）； 定义属于该类对象共有的行为（所能执行的操作即方法）。 类包含类的声明和类体两部分，其定义类的一般格式如下：

[访问限定符] [修饰符] class 类名 [extends 父类名] [implements 接口名列表>]//类声明 { //类体开始标志

[类的成员变量说明] //属性说明 [类的构造方法定义]

[类的成员方法定义] //行为定义 } //类体结束标志

对类声明的格式说明如下：

1） 方括号“[]”中的内容为可选项，在下边的格式说明中意义相同，不再重述。 2） 访问限定符的作用是：确定该定义类可以被哪些类使用。可用的访问限定符如下：

a) public 表明是公有的。可以在任何Java程序中的任何对象里使用公有的类。

该限定符也用于限定成员变量和方法。如果定义类时使用public进行限定，则类所在的文件名必须与此类名相同（包括大小写）

b) private表明是私有的。该限定符可用于定义内部类，也可用于限定成员变量

面向对象的程序设计基础

和方法。

c) protected 表明是保护的。只能为其子类所访问。

d) 默认访问 若没有访问 …… 此处隐藏：16924字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……