本周主题：面向对象程序设计（二）

   JAVA面向对象三大特性：

​​一、Java 封装​​

​​二、Java 继承​​

​​三、Java 多态​​

一、Java 封装

1、封装的概念

在面向对象程式设计方法中，封装（英语：Encapsulation）是指一种将抽象性函式接口的实现细节部份包装、隐藏起来的方法。

封装可以被认为是一个保护屏障，防止该类的代码和数据被外部类定义的代码随机访问。

要访问该类的代码和数据，必须通过严格的接口控制。

封装最主要的功能在于我们能修改自己的实现代码，而不用修改那些调用我们代码的程序片段。

适当的封装可以让程式码更容易理解与维护，也加强了程式码的安全性。

2、封装的优点

  1. 良好的封装能够减少耦合。
  2. 类内部的结构可以自由修改。
  3. 可以对成员变量进行更精确的控制。
  4. 隐藏信息，实现细节。

3、实现Java封装的步骤

  1. 修改属性的可见性来限制对属性的访问（一般限制为private），属性设置为私有的，只能本类才能访问，其他类都访问不了，如此就对信息进行了隐藏。
  2. 对每个值属性提供对外的公共方法访问，也就是创建一对赋取值方法，用于对私有属性的访问。即提供get()和set()方法。

4、举个例子：

    1、对Student类中的成员变量进行封装：

/**
 * 文件名：Student.java
 * 功能描述：类的封装演示，get()、set()使用方法
 *
 */
class Student{
    private String name;    //姓名
    private char sex;        //性别
    private int age;        //年龄
    
    public Student() {
        
    }
    
    public Student(String name,char sex,int age) {
        setName(name);
        setSex(sex);
        setAge(age);
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public void setSex(char sex) {
        if (sex == '男' || sex == '女')
            this.sex = sex;
        else {
            System.out.println("性别必须为【男】或【女】！");
            this.sex = '男';
        }
    }
    
    public char getSex() {
        return sex;
    }
    
    public int getAge() {
        return age;
    }

    public void setAge(int age) {
        if (age>=18 && age <= 60) {
            this.age = age;
        }
        else {
            this.age = 18;
            System.out.println("年龄不合法！");
        }

    }
    
    public void show(){
        System.out.printf("姓名：%s, 性别：%s, 年龄：%d\n",name,sex,age);
    }

}

    2、 测试类：

/**
 * 文件名：StudentTest.java
 * 功能描述：类的封装测试用例
 *
 */
public class StudentTest {
    public static void main(String[] args) {
        
        String name = "张三丰";
        char sex = '男';
        int age = 21;
        
        Student stu1=new Student(name,sex,age);
        stu1.show();
    }
}

    3、运行结果： 

第八周Java作业_java

二、Java 继承

1、继承的概念

继承是java面向对象编程技术的一块基石，因为它允许创建分等级层次的类。

继承就是子类继承父类的特征和行为，使得子类对象（实例）具有父类的实例域和方法，或子类从父类继承方法，使得子类具有父类相同的行为。

生活中的继承：

第八周Java作业_封装_02

兔子和羊属于食草动物类，狮子和豹属于食肉动物类。

食草动物和食肉动物又是属于动物类。

所以继承需要符合的关系是：is-a，父类更通用，子类更具体。

虽然食草动物和食肉动物都是属于动物，但是两者的属性和行为上有差别，所以子类会具有父类的一般特性也会具有自身的特性。

2、类的继承格式

在 Java 中通过 extends 关键字可以申明一个类是从另外一个类继承而来的，一般形式如下：

class 父类 { 

} 

class 子类 extends 父类 { 

}

3、继承类型

需要注意的是 Java 不支持多继承，但支持多重继承。

4、继承的特性

  • 子类拥有父类非 private 的属性、方法。
  • 子类可以拥有自己的属性和方法，即子类可以对父类进行扩展。
  • 子类可以用自己的方式实现父类的方法。
  • Java 的继承是单继承，但是可以多重继承，单继承就是一个子类只能继承一个父类，多重继承就是，例如 A 类继承 B 类，B 类继承 C 类，所以按照关系就是 C 类是 B 类的父类，B 类是 A 类的父类，这是 Java 继承区别于 C++ 继承的一个特性。
  • 提高了类之间的耦合性（继承的缺点，耦合度高就会造成代码之间的联系越紧密，代码独立性越差）。

5、继承关键字

继承可以使用 extends 和 implements 这两个关键字来实现继承，而且所有的类都是继承于 java.lang.Object，当一个类没有继承的两个关键字，则默认继承object（这个类在 java.lang 包中，所以不需要 import）祖先类。

  1. extends 关键字
  2. implements关键字
  3. super 与 this 关键字
  4. final关键字

6、举个例子

案例分析：

/*
某公司雇员示例：
需求：
        程序员　：姓名，工号，薪水，工作内容，开发语言
        项目经理：姓名，工号，薪水，工作内容，还有奖金
        对给出需求进行数据建模
分析：

        在这个问题领域中，先找出涉及的对象。

        通过名词进行提炼：
        程序员：
            属性：姓名，工号，薪水，开发语言
            行为：工作
        项目经理：
            属性：姓名，工号，薪水，奖金
            行为：工作

        程序员和经理不存在直接继承关系
        但是程序员和经理却具有共性内容
        因此可设计一个共同的抽象类（雇员类Employee），由它派生并实现程序员类（Programmer）和经理类（Manager）
*/

父类---Employee（雇员）

/**
 * 文件名：Employee.java
 * 功能描述：雇员类（抽象类）
 */
abstract class Employee {
    String name; //姓名
    String id;   //工号
    double pay;  //薪水

    Employee(String name,String id,double pay) {
        this.name = name;
        this.id = id;
        this.pay = pay;
    }
    
    void showInfo() {
        System.out.println(String.format("工号:%s,姓名:%s,薪水:%,.2f",id,name,pay));
    }

    public abstract void work();
}

子类1---Manager（经理）

/**
 * 文件名：Manager.java
 * 功能描述：经理类
 */
class Manager extends Employee {
    double bonus; //奖金
    public Manager(String name,String id,double pay,double bonus) {
        super(name,id,pay);
        this.bonus = bonus;
    }

    public void work() {
        System.out.println(this.getClass()+":");
        showInfo();
        System.out.println(String.format("我是一名经理，我的奖金是：%,.2f",bonus));
    }
}

子类2---Programmer（程序员）

/**
 * 文件名：Programmer.java
 * 功能描述：程序员类
 */
class Programmer extends Employee{
    String developmentLanguage; //开发语言
    public Programmer(String name,String id,double pay,String developmentLanguage) {
        super(name,id,pay);
        this.developmentLanguage = developmentLanguage;
    }

    public void work() {
        System.out.println(this.getClass()+":");
        showInfo();
        System.out.println(String.format("我是一名程序员，我的开发语言是：%s",developmentLanguage));
    }

}

测试类---ClassTest 

/**
 * 文件名：AbstractTest.java
 * 功能描述：对Employee/Manager/Programmer进行测试
 */
public class AbstractTest {
    public static void main(String[] args) {
        Manager m = new Manager("张三丰子", "1001", 12000.00, 6000.00);
        m.work();

        Programmer p = new Programmer("小宇飞刀", "2001", 9500.00,"Java");
        p.work();
    }
}

 运行结果：

  

第八周Java作业_封装_03

三、Java 多态

1、多态的概念

多态是同一个行为具有多个不同表现形式或形态的能力。

多态就是同一个接口，使用不同的实例而执行不同操作，如图所示：

第八周Java作业_封装_04

多态性是对象多种表现形式的体现。

现实中，比如我们按下 F1 键这个动作：

  • 如果当前在 Flash 界面下弹出的就是 AS 3 的帮助文档；
  • 如果当前在 Word 下弹出的就是 Word 帮助；
  • 在 Windows 下弹出的就是 Windows 帮助和支持。

同一个事件发生在不同的对象上会产生不同的结果。

2、多态的优点

  • 1. 消除类型之间的耦合关系
  • 2. 可替换性
  • 3. 可扩充性
  • 4. 接口性
  • 5. 灵活性
  • 6. 简化性

3、多态存在的三个必要条件

  • 继承
  • 重写
  • 父类引用指向子类对象

4、多态的实现方式

  • 方式一：重写
  • 方式二：接口
  • 方式三：抽象类和抽象方法

5、举个例子

改造上一Demo

对上一个例子中的测试类进行改造，利用类多态特性，使用同一个对象变量对不同的对象方法进行调用。Employee.java、Manager.java和Programmer.java的内容不变。

/**
 * 文件名：AbstractTest.java
 * 功能描述：对Employee/Manager/Programmer进行测试
 */
public class AbstractTest {
    public static void main(String[] args) {
        Manager m = new Manager("张三丰子", "1001", 12000.00, 6000.00);
        m.work();

        Employee em = m;//声明了一个Employee的变量并赋值，它是Manager和Programmer的父类
        //因为Employee中并无bonus成员，故必须对em进行类型判断，只有类型转换后才能访问bonus成员
        if(em instanceof Manager) {
            ((Manager) em).bonus = 3500;
        }
        em.work();

        em = new Programmer("小宇飞刀", "2001", 9500.00,"Java");
        em.work();

    }
}

运行结果：

   

第八周Java作业_父类_05

 

四、演示DEMO源代码在github上的仓库地址：

​​https://github.com/xieyunc/java_demo.git​​