項目3 面向對象核心技術

面向對象核心技術項目三高等院校公共課系列精品教材Java開發(fā)綜合實戰(zhàn)主動拓寬視野，把握事物的共性，著眼于事物之間的關系繼承優(yōu)秀傳統(tǒng)文化并創(chuàng)新，多形態(tài)呈現(xiàn)正能量人文精神思政目標能夠使用繼承類和重寫方法實現(xiàn)對象多樣化能夠使用方法重載和類轉型實現(xiàn)多態(tài)能夠使用抽象類、接口和內部類實現(xiàn)多重繼承技能目標面向對象編程有三大基本特性：封裝、繼承和多態(tài)。封裝的載體是類，封裝細節(jié)，能提高代碼的安全性和復用性。繼承和多態(tài)本身也是很抽象的概念，需要讀者有較寬廣的視野，能站在對象共性的高度，把握不同對象的細節(jié)和相互關系，從而構建高效和具有良好擴展性和維護性的程序架構。本項目主要介紹繼承和多態(tài)在Java程序中的實現(xiàn)方法，以及抽象類、接口和內部類在面向對象編程中的應用。項目導讀任務1繼承與多態(tài)任務2抽象類與接口任務3內部類知識梳理繼承與多態(tài)任務1任務1繼承與多態(tài)任務引入通過上一個項目的學習，小白了解了面向對象編程的一些基本概念和操作，要編寫出面向對象的程序代碼，還需要掌握繼承和多態(tài)的實現(xiàn)方法。在Java中，實現(xiàn)類的繼承和多態(tài)有哪些常用方法呢？知識準備繼承是一種由已有的類創(chuàng)建新類的機制。利用繼承，可以先定義一個共有屬性的一般類，根據(jù)這個一般類再定義具有特殊屬性的新類。多態(tài)是指同一個行為具有多種不同表現(xiàn)形式。簡單來說，就是“對外一種定義，內部多種實現(xiàn)”。Java中的多態(tài)有兩種意義：操作名稱的多態(tài)和基于繼承實現(xiàn)的多態(tài)；實現(xiàn)多態(tài)有三個必要條件：繼承、重載和向上轉型。一、實現(xiàn)繼承子類可以繼承父類原有的屬性和方法，也可以增加自己特有的屬性和方法。例如，正方形是一種特殊的四邊形，正方形類繼承了四邊形類的所有屬性和方法，還擴展了一些正方形特有的屬性和方法。在類的聲明中，使用關鍵字extends聲明一個類繼承另一個類，定義一個子類一個類可以有多個子類，子類又可以作為父類派生其他子類。任務1繼承與多態(tài)注意：Java僅支持單繼承，也就是說一個類只可以有一個直接的父類。二、方法重寫重寫（override）也稱為覆蓋，是指在子類中定義一個方法，該方法的名稱和參數(shù)列表與父類的成員方法相同，但修改或重新編寫了實現(xiàn)內容、返回值類型或訪問權限修飾符。也就是說，在Java中重寫方法必須滿足以下兩個條件：子類方法名和父類方法名必須相同參數(shù)類型、個數(shù)、順序必須完全相同任務1繼承與多態(tài)注意：重寫父類成員方法的返回值類型是基于JavaSE5.0版本以上編譯器的新功能。重寫父類方法時，不能降低方法的訪問權限，也就是說，只能從小范圍向大范圍改變。例如，訪問權限從高到低為public、protected、private，可以將protected修改為public，但不能修改為private。案例——描述不同交通工具的時速本案例通過繼承類與重寫方法，描述不同交通工具的行駛速度。任務1繼承與多態(tài)運行結果三、操作隱藏的父類成員super有兩個功能：（1）調用父類的成員變量和方法，（2）調用父類的構造方法。語法格式如下：super.變量名：調用父類的成員變量。super.方法名(參數(shù)列表)：調用父類的成員方法。super(參數(shù)列表)：調用父類的有參構造方法。如果沒有參數(shù)，則調用父類的無參構造方法，此時可以省略不寫。任務1繼承與多態(tài)案例——蝴蝶與動物的關系本實例重寫父類的成員方法，并使用super關鍵字調用父類的構造方法、成員變量和成員方法，演示super關鍵字的使用方法。任務1繼承與多態(tài)

運行結果四、使用final關鍵字在某些情況下，出于安全考慮，不希望類中的方法被重寫覆蓋或修改，這種情況下可以使用關鍵字final進行聲明。關鍵字final表示不可改變，不僅可修飾方法，還可修飾類以及類的成員變量。語法格式如下：（1）修飾類（2）修飾類的成員方法（3）修飾類的成員變量任務1繼承與多態(tài)五、方法重載實現(xiàn)多態(tài)方法重載（overload）是面向對象編程多態(tài)特性的一種表現(xiàn)形式，具體是指在同一個類中定義多個名字相同但參數(shù)不同的方法。同一個方法名就是對外的統(tǒng)一接口，參數(shù)列表不同導致內部實現(xiàn)也不同。在Java中，重載方法必須滿足以下條件：方法名相同，包括大小寫方法的參數(shù)列表必須不同，可以是參數(shù)的類型、個數(shù)或順序不同方法的返回類型、修飾符可以相同，也可以不同任務1繼承與多態(tài)注意：“方法重載”與“方法重寫”從字面上看很相似，但意義大不相同。除參數(shù)列表的要求不一樣之外，方法重載可用于同一個類的所有方法，且一個方法在所在的類中可以被重載多次；但方法重寫只能用于繼承自父類的方法，且只能被子類重寫一次。案例——查看聯(lián)系人信息本案例通過重載構造方法，根據(jù)聯(lián)系人信息的完整程度輸出相應的聯(lián)系人信息。任務1繼承與多態(tài)運行結果六、對象上轉型如果一個類有很多子類，并且這些子類都重寫了父類中的某個方法，當把子類創(chuàng)建的對象的引用放到一個父類的對象中時，就得到了該對象的一個上轉型對象。由于不同的子類在重寫父類的方法時可能產生不同的行為，因此上轉型對象在調用這個方法時就具有多種形態(tài)。對象上轉型的目的是使父類可以調用子類重寫的父類的方法，但父類并不能調用子類中獨有的屬性和方法，也就是說子類會失去其特有的屬性和功能。由于向上轉型是從一個較具體的類轉換到較抽象的類，因此是安全的，程序會自動完成。任務1繼承與多態(tài)注意：不能直接將父類創(chuàng)建的對象的引用賦值給子類聲明的對象。如果子類重寫了父類的靜態(tài)方法，則子類對象的上轉型對象只能調用父類的靜態(tài)方法。案例——描述植物的開花時節(jié)本案例通過類轉型描述不同植物的開花時節(jié)，演示使用類轉型簡化代碼，體現(xiàn)多態(tài)性的方法。任務1繼承與多態(tài)運行結果抽象類與接口任務2任務引入通過上一個任務的學習，小白了解了繼承和多態(tài)的原理和實現(xiàn)方法，但他并沒有淺嘗輒止。勤于思考的他想到了一個很實際的問題，如果繼承關系鏈較長，具體的子類好定義，最初的那個父類要包含所有子類的共性，又該如何定義呢？Java只支持單向繼承，如果有的子類需要繼承多個父類的方法，這種情況又該如何解決呢？知識準備在繼承關系中，父類應包含所有子類的共性。如果類的繼承關系鏈較長，則子類會越來越具體，反之，位于頂層的父類會越抽象、通用，有的甚至沒有具體的實現(xiàn)方法，以至于不能生成具體的實例。在Java中，這種不能描述一個具體的對象的類稱為抽象類，例如植物類。任務2抽象類與接口一、抽象類與抽象方法Java使用關鍵字abstract修飾抽象類。抽象類在繼承體系中常位于頂層，不能被實例化。抽象類中使用abstract修飾的方法稱為抽象方法。抽象類中可以包含成員變量、構造方法、抽象方法和具體方法中的全部項或部分項。任務2抽象類與接口注意：構造方法不能定義為抽象方法，用static修飾的類方法也不能定義為抽象方法。二、聲明與實現(xiàn)接口如果一個抽象類中的所有方法都是抽象方法，就可以使用接口來定義這個類。接口是一系列抽象方法的聲明集合，是一個完全抽象的類，沒有方法的實現(xiàn)，具體實現(xiàn)由實現(xiàn)接口的類確定。因此這些方法可以在不同的地方被不同的類實現(xiàn)，從而表現(xiàn)出不同的行為（功能）。接口使用關鍵字interface聲明，語法格式如下：[public]interface接口名稱[extends父接口名列表]{//接口體}接口的訪問權限可選值為public，如果省略，則使用默認的訪問權限。任務2抽象類與接口實例——計算形狀的周長和面積本實例聲明一個接口，定義計算形狀周長和面積的抽象方法，然后定義兩個類實現(xiàn)該接口，分別輸出圓形和三角形的周長和面積。任務2抽象類與接口運行結果內部類任務3小白在學習網(wǎng)友分享的Java項目時，發(fā)現(xiàn)有的程序代碼在一個類的內部竟然也定義了一個類。通過請教網(wǎng)友，他知道這種類稱為“內部類”。在Java中，內部類的主要作用是什么呢？如何定義內部類呢？知識準備在Java程序開發(fā)中，為了更加準確地描述結構體的作用，允許嵌套程序類，即在一個類的內部定義普通類、抽象類或接口，這些在類內部定義的類結構稱為內部類，內部類所在的類稱作外部類。根據(jù)內部類的位置、修飾符和定義的方式可以將內部類分為成員內部類、局部內部類、靜態(tài)內部類和匿名內部類。任務3內部類任務引入一、成員內部類所謂成員內部類，就是在一個類內部定義，作為類的成員的類。其中，OuterClass類是外部類，InnerClass類是內部類。成員內部類可用static、public、protected和private修飾，而外部類只能使用public或缺省修飾符。需要注意的是，成員內部類中不能定義靜態(tài)變量。在這里，可能有讀者會有疑問，為便于維護程序，通常一個.java文件中只定義一個類。任務3內部類提示：內部類在訪問外部類的成員時，可以采用“外部類.this.屬性”的形式，明確地表明訪問的屬性是外部類的屬性。案例——銷售部的組織結構本案例利用成員內部類表示某企業(yè)銷售部的組織結構。任務3內部類

運行結果二、局部內部類如果內部類定義在一個類的方法中或者一個作用域中，稱為局部內部類。它與成員內部類的區(qū)別在于，局部內部類可看作是方法中的一個局部變量，因此不能有public、protected、private以及static修飾符，其訪問也僅限于方法內或者該作用域內。任務3內部類案例——計算階乘本案例使用局部內部類計算給定整數(shù)的階乘。通過該案例演示定義局部內部類的方法。任務3內部類運行結果提示：本例中factorial()的返回值為long類型，因此在調用成員方法compute()并代入?yún)?shù)計算整數(shù)的階乘時，要注意計算結果的范圍。如果計算結果超出long類型的取值上限，顯示結果可能為負數(shù)或0。三、靜態(tài)內部類靜態(tài)內部類與成員內部類和局部內部類相似，也是定義在一個類結構中的類，只不過靜態(tài)內部類需要使用關鍵字static修飾。定義靜態(tài)內部類的語法格式如下：修飾符classOuterClass{staticclassInnerClass{//類體}}與類的靜態(tài)成員屬性類似，靜態(tài)內部類不需要依賴于外部類對象就可以實例化。在外部類或外部類的非靜態(tài)方法中創(chuàng)建靜態(tài)內部類對象的語法格式如下：內部類內部類對象=new內部類();任務3內部類案例——歡迎新同學本案例利用靜態(tài)內部類輸出歡迎新同學的文本信息，演示定義靜態(tài)內部類，以及利用靜態(tài)內部類訪問外部類的靜態(tài)成員和非靜態(tài)成員的方法。任務3內部類運行結果四、匿名內部類匿名內部類是在接口和抽象類的應用上發(fā)展起來的。所謂匿名內部類，就是沒有具體名稱的內部類，通常用于類體非常?。ㄖ挥泻唵螏仔校?，且只需要使用一次的類，作為參數(shù)傳遞給方法，用于實現(xiàn)一個接口或實現(xiàn)一個類。在Swing編程中，經(jīng)常使用這種方式綁定事件，編寫事件監(jiān)聽的代碼，不但方便，而且代碼容易維護。在Java中創(chuàng)建匿名內部類的語法格式如下：new接口名或抽象類名(){//類體};任務3內部類案例——自我介紹本案例首先創(chuàng)建一個接口，定義自我介紹的方法。然后使用匿名內部類實現(xiàn)接口，輸出自我介紹內容。任務3內部類運行結果五、Lambda表達式Lambda表達式是指應用在SAM（SingleAbstractMethod，含有一個抽象方法的接口）環(huán)境下的一種簡化定義形式，用于簡化匿名內部類的定義結構。在Java中，Lambda表達式的基本語法形式如下：(參數(shù),參數(shù),…)->{方法體}; //定義方法體(參數(shù),參數(shù),…)->語句; //直接返回結果其中，參數(shù)與要重寫的抽象方法的參數(shù)一一對應；方法體中具體實現(xiàn)抽象方法。任務3內部類案例——簡單的加法運算本案例從控制臺獲取要進行加法運算的兩個整數(shù)，然后利用Lambda表達式輸出這兩個整數(shù)的計算結果。通過本案例演示Lambda表達式的使用方法。任務3內部類運行結果項目總結本章項目實戰(zhàn)將新建一個實體模型Goods存放商品的名稱、數(shù)量和入庫價格，并重載Goods的構造方法。然后在操作界面中使用類成員的setter()方法和getter()方法訪問商品對象的屬性。（1）復制并粘貼“進銷存管理系統(tǒng)V2.0”，在CopyProject對話框中修改項目名稱為“進銷存管理系統(tǒng)V3.0”，然后單擊Copy按鈕關閉對話框。（2）在PackageExplorer窗格中右擊項目名稱“進銷存管理系統(tǒng)V3.0”，從彈出的快捷菜單中選擇New→Package命令，新建一個名為model的包。（3）右擊model包，從彈出的快捷菜單中選擇New→Class命令，新建一個名為Go