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1、Java程序设计系列讲座2 OOP之封装性,黄绍辉 厦门大学计算机科学系 E-mail: ,面向对象程序设计基本思想,对象的基本概念 对象是系统中用来描述客观事物的一个实体，它是构成系统的一个基本单位。一个对象由一组属性和对这组属性进行操作的一组服务组成。 对象是问题域或实现域中某些事物的一个抽象，它反映该事物在系统中需要保存的信息和发挥的作用；它是一组属性和有权对这些属性进行操作的一组服务的封装体。 客观世界是由对象和 对象之间的联系组成。,类的基本概念,类是具有相同属性和服务的一组对象的集合。分类的原则是抽象。 在面向对象的编程语言中，类是一个独立的程序单位，它应该有一个类名并包括属性说明
2、和服务说明两个主要部分。 类与对象的关系 就如模具和铸件 的关系，类的实 例化结果就是对 象，而对一类对 象的抽象就是类。,关于OOPObject Oriented Programming,对象是基本编程单位。与此对应，Java使用类（class）表示对象，一个class就是一个类； 对象由一组属性和一组服务两部分组成（两部分不必都存在）。与此对应，Java使用一组成员变量（member variable）表示属性，一组成员函数（member method）表示服务。,OOP的例子,例如我们要表示一个遥控器对象，它起码有两个属性：外壳，按钮。它起码有两个功能：换台，调音量。使用Java来设计这
3、个对象，它看起来就是这个样子： class 遥控器 外壳成员按钮成员换台函数()调音量函数() ,OOP的基本特征,封装性 把对象的属性和服务结合成一个独立的相同单位，并尽可能隐蔽对象的内部细节。 继承性 从一个已有的类来构造新类，除了保留原有的类的特性，还增加了一些新特性。已有的类称为父类superclass，新类称为子类subclass。 多态性 在父类中定义的属性或服务被特殊类继承之后，可以具有不同的数据类型或表现出不同的行为。,OOP-Part I 封装性,从C语言开始出发,任务：在程序中实现对时间的一些操作 思路：时间是一个整体，包括时/分/秒，为了在程序中表示一个具体的时间，这三个
4、部份缺一不可。 最自然的，可以采用三个整型变量来存储这三个部份，例如： int hour; int minute; int second;,C程序示例,void main() int hour,minute,second;hour=12;minute=12;second=12;printf(“Time is %d:%d:%d”,hour,minute,second); ,如果有很多个时间,void main() int hour1,minute1,second1; int hour2,minute2,second2; int hour3,minute3,second3; printf(“Tim
5、e1 is %d:%d:%d”,hour1,minute1,second1); printf(“Time2 is %d:%d:%d”,hour2,minute2,second2); printf(“Time3 is %d:%d:%d”,hour3,minute3,second3); ,如果用数组,void main() int hour100,minute100,second100; for(int i=0;i100;i+) printf(“Time%d is %d:%d:%d”,(i+1),houri,minutei,secondi); 问题1:万一数组不够大怎么办？ 问题2:如果hour/
6、minute/second的下标弄混了怎么办？,解决方案,问题1只能通过动态分配内存解决，使用静态分配是不能彻底解决问题的。 问题2的解决可以求助于结构，这样就可以将三个量作为一个整体来处理。 struct MyTime int hour;int minute;int second; ;,C语言的增强版,void main() struct MyTime time1; time1.hour=12;time1.minute=12;time1.second=12;printf(“Time is %d:%d:%d”,time1.hour,time1.minute,time1.second); 注意这
7、里其实struct MyTime已经可以算是一个对象了，因为它拥有自己的成员；所以每一个这种结构的变量，例如time1，都是这个对象的实例；如果还有一个time2，那么time1和time2的成员是互不相关的。,强行改造成Java程序,struct MyTime int hour;int minute;int second; ; void main() struct MyTime time1; time1.hour=12;time1.minute=12;time1.second=12;printf(“Time is %d:%d:%d”,time1.hour,time1.minute,time1
8、.second); ,public class Main public static void main(String args),class MyTime int hour; int minute; int second; ,MyTime time1=new MyTime();,System.out.print(“Time is “ + time1.hour+”:”+time1.minute+”:”+time1.second);,新的任务,现在要添加一个函数用来处理时间，我们希望调用这个函数后，能够得到一个新的时间，如： AddOneHour;/小时数加1 为了实现上述的函数，C中可以选择的
9、设计方案有2个： 生成新时间对象，然后覆盖到旧对象上，此时需要函数能够返回新对象： struct MyTime AddOneHour(struct Mytime t) 在旧对象上修改，此时需要将旧对象的指针传入，但是不再需要返回值： void AddOneHour(struct Mytime* t),C语言版本的AddOneHour,struct MyTime AddOneHour(struct Mytime t) struct MyTime temp = t;temp.hour +;return temp; void AddOneHour(struct Mytime* t) t-hour +
10、; ,使用示例： struct MyTime t; t = AddOneHour(t);,使用示例： struct MyTime t; AddOneHour(,关于上面两个函数的探讨,前面说过，struct MyTime已经可以看成是对象了，从上面的两个函数可以看出，为了修改对象的属性，比较好的作法，是（通过指针）直接修改对象本身的属性，代码简单，效率也高。 但是C毕竟是面向过程的语言，实现 “对象的加工”或者叫“对象的服务”，需要借助struct MyTime之外的函数AddOneHour完成。 OOP语言的第一个方便之处，就是把属性和服务整合到同一个对象中，这给编程带来了极大的方便，例如：
11、,Java版本的AddOneHour,class MyTime int hour; int minute; int second; void AddOneHour() hour+; ,使用示例： MyTime t=new MyTime(); t.AddOneHour();,把属性和服务整合到同一个对象内部的最大好处，是你不再需要将一个结构作为一个参数传入到外部的处理函数，也不需要考虑将处理后的结果从函数传出，甚至贴代码的时候，都不用担心会少贴一个函数,看出封装的好处了吗？,C的结构可以存储数据，但是不能包含函数，因此必须在其它的地方定义函数。这个做法可能导致以下后果： 调用不方便，参数要传入传
12、出毕竟是比较麻烦的 可能和别人写的函数产生冲突（例如重名） 代码的重用和修改不方便 Java可以将数据和处理函数一起封装，因此数据以及对数据的加工都可以在同一个对象当中完成。,总结一下封装性,OOP中，对象就是对一组变量和相关方法的封装，其中变量表明了对象的状态，方法表明了对象具有的行为。 简单一点说，封装性指的是：属性和函数都放在同一个对象的内部。 对Java而言就是：一个class可以内部可以有多个成员变量和多个成员函数；成员函数可以直接访问成员变量，并对其进行修改。 通过对象的封装，实现了模块化和信息隐藏。,跑步进入OOP有个例子,从简单对象入手,对象不是很深奥的东西，一个对象在Java
13、里面就是一个class而已。例如随便写一个对象： class Point /首字母大写是Java建议的对象命名规则int x,y; 这个Point对象可以用来表示平面上的一个点。注意Java并不要求对象一定要有成员函数，所以这个对象已经很完整，只是还不够好用而已，接下来我们会逐步完善它。,对象的用法,要使用一个已有的对象不是太难，但是你要做足以下的两件事情： 使用对象的名字声明一个变量 创建对象的一个实例 用上面的Point做例子，就是这样： 使用对象的名字声明一个变量 Point p; 创建对象的一个实例 p = new Point(); 接下来这个p就拥有了Point的全部资源，例如它有两
14、个成员变量，叫x,y，而且还是整型的。,对象的用法,对象的声明和创建可以合成一步： Point p = new Point(); 当然也可以隔了很多步： Point p; /* 中间有很多很多很多行，但是和p无关 */ p = new Point(); 只有一个准则：对象在创建之前是不能使用的，所以new很重要。,对象与实例,前面说到，对象必须创建才能使用，所以你必须这样创建p：Point p = new Point(); 这里引入几个术语：Point 是类名，也是对象名，或者干脆叫对象p 是对象的实例，也就是Point的实例 你可以理解对象是一个图章，它每盖章一次（new一次）生成一个p，p
15、就是一个实例。,一个完整例子：Test.java,class Point int x,y; public class Test public static void main(String args) Point p = new Point();System.out.println(“p.x=”+p.x+“ p.y=”+p.y);p.x = 1; p.y = 2;System.out.println(“p.x=”+p.x+“ p.y=”+p.y); ,插播一下：数组,使用对象,我们刚刚学会两招： 招式一：对象可以同时拥有属性和函数； 招式二：对象要new以后才能使用 下面我们来用这两招对付Ja
16、va的一个常用对象：数组。 和C语言不同，Java把数组设计成了对象，所以根据我们的招式二，Java的数组必须先new才能使用。如果你能够意识到这一点，那么恭喜你，OOP入门成功,数组入门1,1 声明一个数组 dataType arrayRefVar; 或 dataType arrayRefVar; 例如：double myList; 2 创建一个数组 arrayRefVar = new dataTypearraySize; 如：myList = new double10;,数组入门2,声明并创建一个数组 dataType arrayRefVar = new dataTypearraySize; 或 dataType arrayRefVar = new dataTypearraySize; 例如：double myList = new double10;,
