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第四章 面向对象(上)
4.1 面向过程与面向对象
何谓“面向对象”的编程思想？
首先解释一下“思想”。
先问你个问题：你想做个怎样的人？
可能你会回答：我想做个好人，孝敬父母，尊重长辈，关爱亲朋…
你看，这就是思想。这是你做人的思想，或者说，是你做人的原则。做人有做人的原则，编程也有编程的原则。这些编程的原则呢，就是编程思想。
- 面向过程(POP) 与面向对象(OOP)
面向对象：Object Oriented Programming
面向过程：Procedure Oriented Programming
/*
* 一、学习面向对象内容的三条主线
* 1.Java 类及类的成员：属性、方法、构造器、代码块、内部类
* 2.面向对象的三大特征：封装、继承、多态性、(抽象性)
* 3.其它关键字：this、super、static、final、abstract、interface、package、import 等
*
* 二、人把大象装进冰箱
* 1.面向过程:强调的是功能行为，以函数为最小单位，考虑怎么做。
*
* ① 打开冰箱
* ② 把大象装进冰箱
* ③ 把冰箱门关住
*
* 2.面向对象:强调具备了功能的对象，以类/对象为最小单位，考虑谁来做。
* 人{
* 打开(冰箱){
* 冰箱.开门();
* }操作(大象){
* 大象.进入(冰箱);
* }关闭(冰箱){
* 冰箱.关门();
* }
* }
*
* 冰箱{
* 开门(){
* }
* 关门(){
* }
* }
*
* 大象{
* 进入(冰箱){
* }
* }
*/
面向对象的思想概述
- 程序员从面向过程的执行者转化成了面向对象的指挥者
- 面向对象分析方法分析问题的思路和步骤：
- 根据问题需要，选择问题所针对的现实世界中的实体。
- 从实体中寻找解决问题相关的属性和功能，这些属性和功能就形成了概念世界中的类。
- 把抽象的实体用计算机语言进行描述，形成计算机世界中类的定义。即借助某种程序语言，把类构造成计算机能够识别和处理的数据结构。
- 将类实例化成计算机世界中的对象。对象是计算机世界中解决问题的最终工具。
4.2 类和对象
/*
* 三、面向对象的两个要素：
* 类:对一类事物的描述，是抽象的、概念上的定义
* 对象:是实际存在的该类事物的每个个体，因而也称为实例(instance)。
* 可以理解为：类= 抽象概念的人；对象= 实实在在的某个人
* 面向对象程序设计的重点是类的设计；
* 设计类，其实就是设计类的成员。
*/
Java 类及类的成员
- 现实世界的生物体，大到鲸鱼，小到蚂蚁，都是由最基本的细胞构成的。同理，Java 代码世界是由诸多个不同功能的类构成的。
- 现实生物世界中的细胞又是由什么构成的呢？细胞核、细胞质、… 那么，Java 中用类 class 来描述事物也是如此。常见的类的成员有：
属性：对应类中的成员变量
行为：对应类中的成员方法
类与对象的创建及使用
/*
* 一、设计类、其实就是设计类的成员
* Field = 属性 = 成员变量 = 域、字段
* Method = (成员)方法 = 函数
*
* 创建类 = 类的实例化 = 实例化类
*
* 二.类和对象的使用(面向对象思想落地的实现)
* 1.创建类，设计类的成员
* 2.创建类的对象
* 3.通过“对象.属性”或“对象.方法”调用对象的结构
* 三、如果创建类一个类的多个对象，则每个对象都独立的拥有一套类的属性。(非 static 的)
* 意味着:如果我们修改一个对象的属性 a，则不影响另外一个对象属性 a 的值。
*/
//测试类
public class PersonTest {
public static void main(String[] args) {
//2.创建 Person 类的对象
//创建对象语法：类名对象名= new 类名();
Person p1 = new Person();
//Scanner scan = new Scanner(System.in);
//调用类的结构：属性、方法
//调用属性:“对象.属性”
p1.name = "Tom";
p1.age = 25;
p1.isMale = true;
System.out.println(p1.name);
//调用方法:“对象.方法”
p1.eat();
p1.sleep();
p1.talk("chinese");
//**********************
Person p2 = new Person();
System.out.println(p2.name); //null
System.out.println(p2.isMale);
//**********************
//将 p1 变量保存的对象地址值赋给 p3,导致 p1 和 p3 指向了堆空间中的一个对象实体。
Person p3 = p1;
System.out.println(p3.name);
p3.age = 10;
System.out.println(p1.age); //10
}
}
/*
* 类的语法格式：
* 修饰符 class 类名{
* 属性声明;
* 方法声明;
* }
* 说明：修饰符 public：类可以被任意访问类的正文要用{ }括起来
*/
//1.创建类，设计类的成员
class Person{
//属性:对应类中的成员变量
String name;
int age;
boolean isMale;
//方法:对应类中的成员方法
public void eat(){
System.out.println("吃饭");
}
public void sleep(){
System.out.println("睡觉");
}
public void talk(String language){
System.out.println("人可以说话，使用的是：" + language);
}
}
对象的创建和使用：内存解析
- 堆（Heap），此内存区域的唯一目的就是存放对象实例，几乎所有的对象实例都在这里分配内存。这一点在 Java 虚拟机规范中的描述是：所有的对象实例以及数组都要在堆上分配。
- 通常所说的栈（Stack），是指虚拟机栈。虚拟机栈用于存储局部变量等。局部变量表存放了编译期可知长度的各种基本数据类型（boolean、byte、char、short、int、float、long、double）、对象引用（reference 类型，它不等同于对象本身，是对象在堆内存的首地址）。方法执行完，自动释放。
- 方法区（MethodArea），用于存储已被虚拟机加载的类信息、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码等数据。
案例 1
Person p1= newPerson();
p1.name = "Tom";
p1.isMale = true;
Person p2 = new Person();
sysout(p2.name);//null
Person p3 = p1;
p3.age = 10;
案例 2
Person p1= newPerson();
p1.name = "胡利民";
p1.age = 23;
Person p2 = new Person();
p2.age = 10;
4.3类的成员之一：属性
/*
* 类中属性的使用
*
* 属性(成员变量) vs 局部变量
* 1.相同点:
* 1.1 定义变量的格式:数据类型 变量名 = 变量值
* 1.2 先声明，后使用
* 1.3 变量都有其对应的作用域
*
* 2.不同点:
* 2.1 在类中声明的位置不同
* 属性:直接定义在类的一对{}内
* 局部变量:声明在方法内、方法形参、构造器形参、构造器内部的变量
*
* 2.2 关于权限修饰符的不同
* 属性:可以在声明属性时，指明其权限，使用权限修饰符。
* 常用的权限修饰符:private、public、缺省、protected
* 目前声明属性时，都使用缺省即可。
* 局部变量:不可以使用权限修饰符。
*
* 2.3 默认初始化值的情况:
* 属性:类的属性，根据其类型，都有默认初始化值。
* 整型(byte、short、int、long):0
* 浮点型(float、double):0.0
* 字符型(char):0(或‘u0000’)
* 布尔型(boolean):false
*
* 引用数据类型(类、数组、接口):null
*
* 局部变量:没有默认初始化值
* 意味着:在调用局部变量之前，一定要显式赋值。
* 特别地:形参在调用时,赋值即可。例，45 行
*
* 2.4 在内存中加载的位置，亦各不相同。
* 属性:加载到堆空间中(非 static)
* 局部变量:加载到栈空间
*/
public class UserTest {
public static void main(String[] args) {
User u1 = new User();
System.out.println(u1.name);
System.out.println(u1.age);
System.out.println(u1.isMale);
u1.talk("俄语");
}
}
class User{
//属性(或成员变量)
String name; //不加 private 即为缺省
public int age; //不加 public 即为缺省
boolean isMale;
public void talk(String language){//language:形参，也是局部变量
System.out.println("我们使用" + language + "进行交流。");
}
public void eat(){
String food = "石头饼"; //石头饼:局部变量
System.out.println("北方人喜欢吃:" + food);
}
}
练习1
编写教师类和学生类，并通过测试类创建对象进行测试
Student类
属性:
name:String age:int major:String interests:String
方法:say() 返回学生的个人信息
Teacher类
属性:
name:String age:int teachAge:int course:String
方法:say() 输出教师的个人信息
EG:
public class School {
public static void main(String[] args) {
Student stu = new Student();
stu.name = "小明";
stu.age = 16;
Teacher tea = new Teacher();
tea.name = "王老师";
tea.age = 27;
tea.say(stu.name,stu.age);
stu.say(tea.name, tea.age);
}
}
class Student{
String name;
int age;
String major;
String interests;
void say(String name, int age){
System.out.println("这个学生是："+name+"年龄是："+age); }
}
class Teacher{
String name;
int age;
String teachAge;
String course;
void say(String name, int age){
System.out.println("这个老师是："+name+"年龄是："+age);
}
}
4.4 类的成员之二：方法
/*
* 类中方法的声明和使用
*
* 方法：描述类应该具有的功能。
* 比如：Math类：sqrt()
andom() ...
* Scanner类：nextXxx() ...
* Arrays类：sort() binarySearch() toString() equals() ...
*
* 1.举例：
* public void eat(){}
* public void sleep(int hour){}
* public String getName(){}
* public String getNation(String nation){}
*
* 2. 方法的声明：权限修饰符 返回值类型 方法名(形参列表){
* 方法体
* }
* 注意：static、final、abstract 来修饰的方法，后面再讲。
*
* 3. 说明：
* 3.1 关于权限修饰符：默认方法的权限修饰符先都使用public
* Java规定的4种权限修饰符：private、public、缺省、protected -->封装性再细说
*
* 3.2 返回值类型： 有返回值 vs 没有返回值
* 3.2.1 如果方法有返回值，则必须在方法声明时，指定返回值的类型。同时，方法中，需要使用
* return关键字来返回指定类型的变量或常量：“return 数据”。
* 如果方法没有返回值，则方法声明时，使用void来表示。通常，没有返回值的方法中，就不需要
* 使用return.但是，如果使用的话，只能“return;”表示结束此方法的意思。
*
* 3.2.2 我们定义方法该不该有返回值？
* ① 题目要求
* ② 凭经验：具体问题具体分析
*
* 3.3 方法名：属于标识符，遵循标识符的规则和规范，“见名知意”
* 3.4 形参列表:方法名可以声明0个、1个，或多个形参。
* 3.4.1 格式:数据类型1 形参1，数据类型2 形参2,...
*
* 3.4.2 我们定义方法时，该不该定义形参？
* ① 题目要求
* ② 凭经验，具体问题具体分析
* 3.5 方法体:方法功能的体现。
* 4. return关键字的使用：
* 1.使用范围:使用在方法体中
* 2.作业:① 结束方法
* ② 针对于有返回值类型的方法，使用"return 数据"方法返回所要的数据。
* 3.注意点:return关键字后不可声明执行语句。
* 5. 方法的使用中，可以调用当前类的属性或方法。
* 特殊的:方法A中又调用了方法A:递归方法。
* 方法中不能定义其他方法。
*/
public class CustomerTest {
public static void main(String[] args) {
Customer cust1 = new Customer();
cust1.eat();
//测试形参是否需要设置的问题
// int[] arr = new int[]{3,4,5,2,5};
// cust1.sort();
cust1.sleep(8);
}
}
//客户类
class Customer{
//属性
String name;
int age;
boolean isMale;
//方法
public void eat(){
System.out.println("客户吃饭");
return;
//return后不可以声明表达式
// System.out.println("hello");
}
public void sleep(int hour){
System.out.println("休息了" + hour + "个小时");
eat();
// sleep(10);
}
public String getName(){
if(age > 18){
return name;
}else{
return "Tom";
}
}
public String getNation(String nation){
String info = "我的国籍是：" + nation;
return info;
}
//体会形参是否需要设置的问题
// public void sort(int[] arr){
//
// }
// public void sort(){
// int[] arr = new int[]{3,4,5,2,5,63,2,5};
// //。。。。
// }
public void info(){
//错误的
// public void swim(){
//
// }
}
}
练习1
- 创建一个Person类，其定义如下：
public class Person {
String name;
int age;
/*
* sex:1表示为男性
* sex:0表示为女性
*/
int sex;
public void study(){
System.out.println("studying");
}
public void showAge(){
System.out.println("age:" + age);
}
public int addAge(int i){
age += i;
return age;
}
}
- 测试类
/*
* 要求:
* (1)创建Person类的对象，设置该对象的name、age和sex属性，
* 调用study方法，输出字符串“studying”，
* 调用showAge()方法显示age值，
* 调用addAge()方法给对象的age属性值增加2岁。
* (2)创建第二个对象，执行上述操作，体会同一个类的不同对象之间的关系。
*
*/
public class PersonTest {
public static void main(String[] args) {
Person p1 = new Person();
p1.name = "Tom";
p1.age = 18;
p1.sex = 1;
p1.study();
p1.showAge();
int newAge = p1.addAge(2);
System.out.println(p1.name + "的年龄为" + newAge);
System.out.println(p1.age); //20
//*******************************
Person p2 = new Person();
p2.showAge(); //0
p2.addAge(10);
p2.showAge(); //10
p1.showAge(); //20
}
}
练习2
/*
* 2.利用面向对象的编程方法，设计类Circle计算圆的面积。
*/
//测试类
public class CircleTest {
public static void main(String[] args) {
Circle c1 = new Circle();
c1.radius = 2.1;
//对应方式一:
// double area = c1.findArea();
// System.out.println(area);
//对应方式二:
c1.findArea();
//错误的调用
double area = c1.findArea(3.4);
System.out.println(area);
}
}
//圆:3.14*r*r
class Circle{
//属性
double radius;
//圆的面积方法
//方法1：
// public double findArea(){
// double area = 3.14 * radius * radius;
// return area;
// }
//方法2：
public void findArea(){
double area = Math.PI * radius * radius;
System.out.println("面积为:" + area);
}
//错误情况:
public double findArea(Double r){
double area = 3.14 * r * r;
return area;
}
}
练习3
/*
* 3.1 编写程序，声明一个method方法，在方法中打印一个10*8的*型矩形，在main方法中调用该方法。
* 3.2修改上一个程序，在method方法中，除打印一个10*8的*型矩形外，再计算该矩形的面积，
* 并将其作为方法返回值。在main方法中调用该方法，接收返回的面积值并打印。
*
* 3.3 修改上一个程序，在method方法提供m和n两个参数，方法中打印一个m*n的*型矩形，
* 并计算该矩形的面积，将其作为方法返回值。在main方法中调用该方法，接收返回的面积值并打印。
*
*/
public class ExerTest {
public static void main(String[] args) {
ExerTest esr = new ExerTest();
//3.1测试
// esr.method();
//3.2测试
//方式一：
// int area = esr.method();
// System.out.println("面积为:" + area);
//方式二:
// System.out.println("面积为:" + esr.method());
//3.3测试
System.out.println("面积为:" + esr.method(6,5));
}
//3.1
// public void method(){
// for(int i = 0;i < 10;i++){
// for(int j = 0;j < 8;j++){
// System.out.print("* ");
// }
// System.out.println();
// }
// }
//3.2
// public int method(){
// for(int i = 0;i < 10;i++){
// for(int j = 0;j < 8;j++){
// System.out.print("* ");
// }
// System.out.println();
// }
// return 10 * 8;
// }
//3.3
public int method(int m,int n){
for(int i = 0;i < m;i++){
for(int j = 0;j < n;j++){
System.out.print("* ");
}
System.out.println();
}
return m * n;
}
}
练习四
/*
* 4. 对象数组题目：定义类Student，包含三个属性：
* 学号number(int)，年级state(int)，成绩score(int)。
* 创建20个学生对象，学号为1到20，年级和成绩都由随机数确定。
* 问题一：打印出3年级(state值为3）的学生信息。
* 问题二：使用冒泡排序按学生成绩排序，并遍历所有学生信息
* 提示： 1) 生成随机数：Math.random()，返回值类型double;
* 2) 四舍五入取整：Math.round(double d)，返回值类型long。
*
*/
public class StudentTest {
public static void main(String[] args) {
//声明一个Student类型的数组
Student[] stu = new Student[20];
for(int i = 0;i <stu.length;i++){
//给数组元素赋值
stu[i] = new Student();
//给Student的对象的属性赋值
stu[i].number = i + 1;
//年级:[1,6]
stu[i].state = (int)(Math.random() * (6 - 1 + 1) + 1);
//成绩:[0,100]
stu[i].score = (int)(Math.random() * (100 - 0 + 1));
}
//遍历学生数组
for(int i = 0;i < stu.length;i++){
// System.out.println(stu[i].number + "," + stu[i].state
// + "," + stu[i].score);
System.out.println(stu[i].info());
}
System.out.println("*********以下是问题1*********");
//问题一：打印出3年级(state值为3）的学生信息。
for(int i = 0;i < stu.length;i++){
if(stu[i].state == 3){
System.out.println(stu[i].info());
}
}
System.out.println("********以下是问题2**********");
//问题二：使用冒泡排序按学生成绩排序，并遍历所有学生信息。
for(int i = 0;i < stu.length - 1;i++){
for(int j = 0;j <stu.length - 1 - i;j++){
if(stu[j].score >stu[j+1].score){
//如果需要换序，交换的是数组的元素，Student对象！！！
Student temp = stu[j];
stu[j] = stu[j+1];
stu[j+1] = temp;
}
}
}
//遍历学生数组
for(int i = 0;i < stu.length;i++){
System.out.println(stu[i].info());
}
}
}
class Student{
int number; //学号
int state; //年级
int score; //成绩
//显示学生信息的方法
public String info(){
return "学号:" + number + ",年级:" + state + ",成绩:" + score;
}
}
练习四优化
/*
* 4. 对象数组题目：定义类Student，包含三个属性：
* 学号number(int)，年级state(int)，成绩score(int)。
* 创建20个学生对象，学号为1到20，年级和成绩都由随机数确定。
* 问题一：打印出3年级(state值为3）的学生信息。
* 问题二：使用冒泡排序按学生成绩排序，并遍历所有学生信息
* 提示： 1) 生成随机数：Math.random()，返回值类型double;
* 2) 四舍五入取整：Math.round(double d)，返回值类型long。
*
* 此代码是对StudentTest.java的改进，将操作数组的功能封装到方法中。
*/
public class StudentTest2 {
public static void main(String[] args) {
//声明一个Student类型的数组
Student2[] stu = new Student2[20];
for(int i = 0;i <stu.length;i++){
//给数组元素赋值
stu[i] = new Student2();
//给Student的对象的属性赋值
stu[i].number = i + 1;
//年级:[1,6]
stu[i].state = (int)(Math.random() * (6 - 1 + 1) + 1);
//成绩:[0,100]
stu[i].score = (int)(Math.random() * (100 - 0 + 1));
}
StudentTest2 test = new StudentTest2();
//遍历学生数组
test.print(stu);
System.out.println("*********以下是问题1*********");
//问题一：打印出3年级(state值为3）的学生信息。
test.searchState(stu, 3);
System.out.println("********以下是问题2**********");
//问题二：使用冒泡排序按学生成绩排序，并遍历所有学生信息。
test.sort(stu);
//遍历学生数组
for(int i = 0;i < stu.length;i++){
System.out.println(stu[i].info());
}
}
/**
*
* @Description 遍历Student[]数组的操作
* @author subei
* @date 2020年4月15日下午8:25:36
* @param stu
*/
public void print(Student2[] stu){
for(int i = 0;i < stu.length;i++){
System.out.println(stu[i].info());
}
}
/**
*
* @Description 查找Student数组中指定年级的学习信息
* @author subei
* @date 2020年4月15日下午8:22:34
* @param stu
* @param state
*/
public void searchState(Student2[] stu,int state){
for(int i = 0;i < stu.length;i++){
if(stu[i].state == state){
System.out.println(stu[i].info());
}
}
}
/**
*
* @Description 给Student数组排序
* @author subei
* @date 2020年4月15日下午8:24:33
* @param stu
*/
public void sort(Student2[] stu){
for(int i = 0;i < stu.length - 1;i++){
for(int j = 0;j <stu.length - 1 - i;j++){
if(stu[j].score >stu[j+1].score){
//如果需要换序，交换的是数组的元素，Student对象！！！
Student2 temp = stu[j];
stu[j] = stu[j+1];
stu[j+1] = temp;
}
}
}
}
}
class Student2{
int number; //学号
int state; //年级
int score; //成绩
//显示学生信息的方法
public String info(){
return "学号:" + number + ",年级:" + state + ",成绩:" + score;
}
}
整个Java全栈系列都是笔者自己敲的笔记。写作不易，如果可以，点个赞呗！✌