Java程序設計（第3版） 課件 -第二部分 類之間的關系

第二部分類之間的關系第8章關聯(lián)關系關聯(lián)關系的表示關聯(lián)關系是一種“有”的關系，也就是說，如果A類的一個屬性是B類，那么就可以說A類對象“有”一個B類對象，即A類關聯(lián)B類。Java語言中，如果A類關聯(lián)B類，那么表現(xiàn)形式如下：簡言之，A類關聯(lián)B類，即B類對象作為A類對象的屬性存在。如果實例化A類對象，那么就會為之實例化一個B類對象。所以說關聯(lián)關系是“有”的關系，即每個A類對象都有一個B類對象作為其屬性存在。關聯(lián)關系的方向關聯(lián)關系可以分為單向關聯(lián)和雙向關聯(lián)兩種，如果有A類和B類，所謂單向關聯(lián)即B類作為A類的屬性存在，但A類不是B類的屬性。如以下代碼：第8章關聯(lián)關系關聯(lián)關系的多重性除了從方向上考慮，還可以從多重性方面考慮關聯(lián)關系。常見的關聯(lián)關系有一對一關聯(lián)和一對多關聯(lián)。例如，如果一個員工對象只能在一個部門中，那么員工和部門之間就是一對一的關聯(lián)關系；如果一個員工可以同時掛職在多個部門，那么員工和部門之間就是一對多的關聯(lián)關系。現(xiàn)實中，一對多的關聯(lián)關系遠多于一對一的關聯(lián)關系，例如，一個系有多個專業(yè)，一個專業(yè)有多個班，一個班有多名學生，一名學生選多門課程等。顯而易見，如果A類和B類是一對多的關聯(lián)關系，那么就需要在A類中引用多個B類的對象。而如何對多個B類對象進行管理，是必須解決的問題。解決一對多的關聯(lián)關系，“多”的這方對象一定需要用另外一個對象進行“持有”，或者稱為“容納”，否則無法進行管理。Java語言中能承擔“數(shù)據(jù)容器”任務的對象有兩種：數(shù)組和集合。第8章關聯(lián)關系數(shù)組1．數(shù)組的定義數(shù)組是類型相同的元素的集合，可以存儲任何數(shù)據(jù)類型，但是只有類型相同的元素才可存到一個數(shù)組中。2．數(shù)組的類型數(shù)組是引用類型。數(shù)組中存儲的元素可能是基本數(shù)據(jù)類型，也可能是引用類型，但是數(shù)組對象本身是引用類型，即對象。3．數(shù)組的聲明Java語言中，數(shù)組的聲明方式有兩種。如以下代碼：第8章關聯(lián)關系數(shù)組的創(chuàng)建及長度聲明數(shù)組后，數(shù)組對象還只是一個空指針，不能使用。要使用數(shù)組，必須先創(chuàng)建數(shù)組。本節(jié)主要介紹數(shù)組的創(chuàng)建方法。1．數(shù)組的創(chuàng)建數(shù)組是引用類型，因此也需要使用new關鍵字創(chuàng)建，創(chuàng)建時必須指定數(shù)組的長度，長度是數(shù)組中能存儲的元素個數(shù)。如以下代碼：上述代碼中，數(shù)組i被創(chuàng)建為一個長度為3的int型數(shù)組對象，emp1被創(chuàng)建為長度為2的Employee數(shù)組對象。數(shù)組創(chuàng)建后，即為數(shù)組的元素分配了內(nèi)存空間，并為每個元素進行了初始化，初始值為元素對應的數(shù)據(jù)類型的默認值。例如，數(shù)組i中的3個元素均被初始化為0，數(shù)組emp1中的兩個元素均被初始化為null。第8章關聯(lián)關系數(shù)組的創(chuàng)建及長度2．數(shù)組的長度創(chuàng)建數(shù)組時必須指定數(shù)組的長度，而且長度值會直接初始化到內(nèi)存中。例如，雖然c=newchar[5];創(chuàng)建的數(shù)組c長度為5，但是分配的內(nèi)存空間卻是6塊，其中除了5個數(shù)組元素外，另一個空間存儲了數(shù)組的長度，如圖所示。訪問數(shù)組的長度不需要調用方法，使用數(shù)組的length屬性即可。如c.length直接返回數(shù)組c的長度，值為5。第8章關聯(lián)關系數(shù)組元素的訪問數(shù)組是用來存儲其他變量的對象，所以在實際應用中，不可避免地需要訪問數(shù)組中的元素。往往使用索引訪問數(shù)組中的元素，索引值從0開始。如以下代碼：上述代碼中的數(shù)組a的長度為3，所以可以使用索引0、1、2訪問數(shù)組的第一個到第三個元素，進行賦值等操作。除了對數(shù)組中的元素進行賦值，還常常遍歷數(shù)組中的元素。遍歷數(shù)組中的元素有兩種方式：一種是傳統(tǒng)for循環(huán)，另一種是增強for循環(huán)。如以下代碼：第8章關聯(lián)關系數(shù)組的賦值數(shù)組必須進行賦值才能使用，本節(jié)將介紹數(shù)組賦值的3種方式。1．聲明的同時，使用new關鍵字創(chuàng)建。如以下代碼：第8章關聯(lián)關系使用new關鍵字創(chuàng)建數(shù)組時，將為數(shù)組元素賦默認值。如數(shù)組eArray1的長度為2，其中的兩個元素是Employee類型，元素值被賦為引用類型的默認值null。2．聲明的同時，直接使用{}賦值。如以下代碼：可以在聲明數(shù)組的同時，使用{}對數(shù)組中的元素直接賦值。如eArray2的兩個元素被賦值為newEmployee("Grace")和newEmployee("Alice")對象。3．使用new[]{}直接賦值。如以下代碼：除了可以使用{}直接對數(shù)組元素賦值，還可以使用new[]{}為數(shù)組元素賦值。區(qū)別在于，{}必須在聲明數(shù)組的同時賦值，而new[]{}不僅可以在聲明數(shù)組的同時賦值，還可以在數(shù)組聲明后，在其他語句行中為數(shù)組賦值。多維數(shù)組聲明一個二維int型數(shù)組可以有以下3種方式。建議使用第一種方式進行聲明，具有較好的可讀性。如圖所示的是一個二維數(shù)組的創(chuàng)建過程。第8章關聯(lián)關系數(shù)組的復制在JDKAPI的System類中，提供了一個復制數(shù)組的靜態(tài)方法。代碼如下：該方法可以從一個源數(shù)組的特定位置，將指定個數(shù)的元素復制到目標數(shù)組的指定位置。如以下代碼：第8章關聯(lián)關系Arrays類JavaAPI的java.util包中提供了數(shù)組的工具類Arrays。該類中的所有方法都是靜態(tài)方法，可以對數(shù)組進行操作，主要有以下幾種。1．二分查找（binarySearch）本類中提供了大量的二分查找方法，可以在數(shù)組中查找指定值的元素，返回該元素的索引值。如：2．填充（fill）本類中提供了大量的填充方法，可以對數(shù)組中指定范圍的元素使用指定的值填充。如：3．排序（sort）本類中提供了大量的排序方法，可以對數(shù)組中的元素進行排序。如：第8章關聯(lián)關系依賴關系是類與類之間另一種常見的關系?？梢詫⑦@種關系理解為“USE-A”關系，即“使用”關系。Java語言中依賴關系的表示依賴關系是一種“使用”關系，如果A類對象的某個方法的參數(shù)是B類對象，那么就可以說A類依賴B類。如以下代碼：第9章依賴關系上述代碼中，A類方法f的形式參數(shù)類型是B類類型，也就是說，A類對象如果要使用方法f，那么必須有一個B類對象作為參數(shù)方可實現(xiàn)，這種情形被稱為A類依賴B類。依賴與關聯(lián)的區(qū)別關聯(lián)關系是面向對象程序設計中常用的復用策略，依賴關系相對于關聯(lián)關系是一種“簡單”的關系，本節(jié)將比較兩種關系的不同。1．關聯(lián)關系是“HAS”關系，依賴關系是“USE”關系A類關聯(lián)B類，指的是B類對象作為A類對象的屬性存在，稱為“HAS”關系。A類依賴B類，指的是B類對象作為A類對象的方法參數(shù)存在，稱為“USE”關系。2．生命周期不同如果A類關聯(lián)B類，那么創(chuàng)建A類對象時就會實例化B類對象，直到A類對象被銷毀，所關聯(lián)的B類對象才被銷毀，即只要A類對象存在，B類對象就存在。而如果A類依賴B類，那么只有當A類對象調用到相應方法時，B類對象才被臨時創(chuàng)建，方法執(zhí)行結束，B類對象即被回收，A類和B類之間的依賴關系是一種瞬時關系。第9章依賴關系Java語言的繼承在Java語言中，如果B類是在A類的基礎上衍生出來的，即B類不僅擁有A類的所有屬性和方法，還擴展了新的屬性或方法，那么就可以讓B類繼承A類，以達到重復使用A類的目的?？梢哉f，繼承關系是關聯(lián)關系之外的另一種面向對象的復用策略。Java語言中，類與類之間使用關鍵字extends來表示繼承關系。如以下代碼：由于圓形和三角形都是圖形，都具有圖形的屬性和方法，所以圓形和三角形可以作為圖形的子類存在。上述代碼中，形狀Shape是父類，定義了方法draw。而圓形Circle和三角形Triangle是Shape類的子類，使用extends關鍵字繼承了父類Shape。如此一來，Circle和Triangle也擁有了方法draw，而且Circle和Triangle又分別擴展了新的方法，用來獲取直徑和面積。值得注意的是，Java語言中類與類之間的繼承關系是單繼承，即一個類最多只能繼承一個父類，而一個父類可以同時有多個子類。單繼承可以避免調用混亂。第10章繼承關系繼承中構造方法的調用面向對象的語言中，一切都以對象為基礎，類的使用都是從創(chuàng)建對象開始的，而創(chuàng)建對象都離不開調用構造方法。在繼承關系中，創(chuàng)建子類對象時構造方法的調用順序需遵守一定的規(guī)則。方法覆蓋方法覆蓋（override）也稱方法重寫，是繼承中非常重要的知識點。如果子類需要修改從父類繼承到的方法的方法體，就可以使用方法覆蓋。方法覆蓋允許子類對父類中的方法進行重寫，子類對象能夠自動調用子類重寫的方法。接下來通過Employee類的例子介紹方法覆蓋。抽象類1．抽象類往往用來做父類抽象類不能被實例化，往往用來做父類，定義子類中公有的屬性和方法。子類繼承抽象類后，可以復用其中的屬性和方法。2．抽象類可以作為數(shù)據(jù)類型使用抽象類不能創(chuàng)建對象。3．抽象類可以使用類名直接調用其靜態(tài)成員如果抽象類中存在靜態(tài)成員，依然可以使用抽象類的類名直接調用。抽象類不能創(chuàng)建對象。4．抽象類需要有構造方法抽象類雖然不能被實例化，但是依然需要有構造方法。因為抽象類往往作為父類使用，而子類的構造方法總要調用父類的構造方法。如果沒有為抽象類顯式聲明構造方法，抽象類也存在默認無參的構造方法。第10章繼承關系抽象方法抽象類里常常會聲明抽象方法，本節(jié)將介紹抽象方法的概念和使用。前面章節(jié)中提及了子類Sales覆蓋了父類Employee中的setSalary方法，假設Engineer類也需要覆蓋Employee類中的setSalary方法，代碼如下：第10章繼承關系抽象方法1．抽象方法與抽象類之間的關系有抽象方法的類一定是抽象類，抽象類中卻不一定有抽象方法。抽象方法是沒有方法體的方法，那么抽象方法所在的類就無法實例化，所以有抽象方法的類一定是抽象類。只要一個類不應該被實例化，就可以聲明為抽象類，與其是否有抽象方法無關，所以抽象類中不一定有抽象方法。2．抽象方法往往被子類實現(xiàn)“怎么做”往往在子類中實現(xiàn)。如果子類忽略父類中的抽象方法，不去加以實現(xiàn)，根據(jù)“有抽象方法的類一定是抽象類”的原則，子類就必須聲明為抽象類，否則將出現(xiàn)編譯錯誤。第10章繼承關系多態(tài)性多態(tài)指聲明形式一致，實現(xiàn)方式卻不同。Java語言中的多態(tài)性有以下3種體現(xiàn)。1．方法重載前面章節(jié)介紹了方法重載的概念。方法重載指一個類中有多個同名但是不同參數(shù)的方法。例如，Employee類中的兩個setSalary方法，名稱完全相同，區(qū)別在于參數(shù)不同。調用重載方法時，Java虛擬機將根據(jù)參數(shù)自動綁定到對應的方法。2．方法覆蓋前面章節(jié)介紹了方法覆蓋的概念。方法覆蓋是繼承關系中的概念，子類可以重寫父類中的方法，子類中的方法必須與父類中的方法名稱相同、參數(shù)相同、返回值類型相同，且子類中的方法的訪問權限不能比父類中的小，可以等同或擴大。使用子類對象調用被子類覆蓋的方法時，將自動綁定到對應子類中的方法，如果調用沒有被子類覆蓋的方法，則調用父類中的方法。3．多態(tài)參數(shù)多態(tài)參數(shù)是多態(tài)性的另一種體現(xiàn)，也是使用較多的一種方式。多態(tài)參數(shù)，即方法的形式參數(shù)類型是父類類型，而傳遞的實際參數(shù)可以是任意子類的對象。第10章繼承關系第10章繼承關系this和super關鍵字this和super是Java語言中的兩個關鍵字，其中super是在繼承關系中使用的關鍵字，此節(jié)對兩個關鍵字進行介紹。1．this關鍵字this關鍵字有兩種使用方式。一種使用方式是作為本類當前的引用，用來調用本類的屬性和方法，常見的是用來區(qū)分同名的方法參數(shù)和屬性。2．super關鍵字super關鍵字都在子類中使用，有兩種使用方式。一種使用方式是作為父類的引用，用來調用父類中的屬性或方法。如Sales類需要覆蓋父類Employee中的setSalary(double)方法，使薪資調整方式不變，僅增加記錄日志功能。也就是說，子類Sales的setSalary(double)方法首先調用父類中的setSalary(double)方法，然后增加日志功能。這時候就可以使用super關鍵字來調用父類中的方法第10章繼承關系final在繼承中的使用final修飾變量后，變量成為常量，賦值后不能被修改。另外，final還可以修飾類和方法。如果一個類被final修飾，則稱為終極類，該類不允許被繼承。API中有大量final類，如String類。如果一個方法被final修飾，則稱為終極方法，該方法不能被子類覆蓋。如果一個類中的所有方法都是final方法，那么等同于類聲明為final類嗎？答案是否定的。即使一個類中的所有方法都是final方法，該類還是可以作為父類被繼承，final方法也可以被子類對象使用，只不過不能被覆蓋。而類聲明為final后，就不能做父類了，也不能被繼承。第10章繼承關系static、abstract、final修飾符總結1．static靜態(tài)屬性：靜態(tài)屬性不綁定到某個對象，屬于整個類，且存儲空間不變，可以直接使用類名調用。靜態(tài)方法：靜態(tài)方法與靜態(tài)屬性類似，不綁定到某個對象，是所有對象共享的方法，可以直接使用類名調用。靜態(tài)塊：靜態(tài)塊在類加載時被調用，且只能被調用一次。2．a(chǎn)bstract抽象類：抽象類是不能被實例化的類，往往用來做父類。抽象方法：沒有方法體的方法是抽象方法，往往在子類中實現(xiàn)。有抽象方法的類一定是抽象類。3．finalfinal類：final類不能被繼承。final屬性：final屬性為常量，賦值后不能被修改。賦值方式有兩種，一種是聲明時賦值，另一種是在構造方法中賦值。final方法：final方法不能被子類覆蓋。關聯(lián)和繼承如果A類的某些方法需要“借助”B類的方法實現(xiàn)，那么就可以將B類作為A類的屬性，即關聯(lián)。關聯(lián)關系通過把已存在的類作為屬性的方式，達到重復使用的目的。如以下代碼：第10章繼承關系上述代碼中，B類作為A類的屬性存在，那么A類的所有方法都可以調用B類的方法，從而達到復用B類的目的。如果需要為某個類創(chuàng)建一個特殊化的版本，即某個類是一個通用的類，而需要開發(fā)的類在通用的基礎上，還需要一些特殊化處理，這時就需要使用繼承。如本章中使用的例子：Employee類、Sales類、Engineer類。其中Employee類是一個通用的類，而Sales類和Engineer類是對Employee類的特殊化處理。在實際應用中，關聯(lián)關系比繼承關系使用得更為廣泛，但很多初學者很容易將關聯(lián)關系錯誤地用成繼承關系。在選擇使用關聯(lián)還是繼承時，關鍵要思考兩個類到底是“HAS-A”關系還是“IS-A”關系，切忌盲目地使用繼承。Object類中定義了一些常用的方法，任何子類都可以直接使用或者進行方法覆蓋。下面介紹Object類中的兩個主要方法。1．toString方法toString方法可以將任何一個對象轉換成字符串返回，返回值的生成算法為getClass().getName()+'@'+Integer.toHexString(hashCode())。toString方法可以被很多方法自動調用，如System.out.println方法，輸出一個引用類型對象時，將默認調用該對象的toString方法，輸出toString方法的返回值。API中的很多類覆蓋了toString方法，實現(xiàn)了新的算法。如String類的toString方法返回的就是字符串的字符序列。如以下代碼：第10章繼承關系2．equals方法Object類中的equals方法用來比較兩個引用的虛地址。當且僅當兩個引用在物理上是同一個對象時，返回值為true，否則將返回false。如以下代碼：第10章繼承關系接口的定義Java語言中，可以使用interface關鍵字來聲明接口。接口的特點是，沒有變量，所有方法都是抽象方法。可以將接口看成一個特殊的抽象類，特殊之處在于接口中的任何方法都必須是抽象的，而且不能聲明變量。接口編譯后，也生成.class文件。以下代碼演示接口的聲明形式：上述代碼聲明了接口Flyer，該接口中聲明了一個靜態(tài)常量TYPE，沒有任何變量；同時聲明了3個抽象方法，沒有任何具體方法。第11章實現(xiàn)關系類與接口之間的關系：實現(xiàn)接口是抽象的，其中沒有任何具體方法和變量，所以不能進行實例化。接口定義的是多個類都要實現(xiàn)的操作，即“做什么”。類可以實現(xiàn)接口，從而覆蓋接口中的方法，實現(xiàn)“怎么做”。類實現(xiàn)接口通過使用關鍵字implements完成，然后就擁有了接口中的常量和抽象方法，所以該類必須實現(xiàn)接口定義的抽象方法，否則類將是抽象類，無法進行實例化。第11章實現(xiàn)關系接口的作用接口將Java中抽象的概念進一步發(fā)揮。接口的本質是一個“純粹”的抽象類，即所有方法都是抽象的。接口中只定義“做什么”，將多個類型都需要實現(xiàn)的功能進行統(tǒng)一規(guī)范，而“怎么做”都由各實現(xiàn)類完成，實現(xiàn)可擴展的效果。接口的作用如下。1．實現(xiàn)多重繼承由于Java類要求單繼承，如果沒有接口的概念，子類一旦繼承那些“純粹”的抽象類，便不能再繼承其他類。所以Java語言將“純粹”的抽象類定義為一種類型，即接口。類可以同時繼承父類以及實現(xiàn)接口，也就是說，extends和implements關鍵字可以同時使用，而且一個類可以同時實現(xiàn)多個接口，從而實現(xiàn)對“純粹”的抽象類的多重繼承，解決了類與類單繼承的局限性。2．實現(xiàn)多態(tài)性接口不能創(chuàng)建對象，但是可以作為類型存在，因此可以實現(xiàn)多態(tài)參數(shù)。第11章實現(xiàn)關系接口的語法細節(jié)接口本質上是抽象類，所以具備類的特征，但是也有其特殊性。本節(jié)將從多個方面總結接口的一些細節(jié)特征。1．接口的訪問權限類（專指外部類）的訪問權限有兩種：public權限和default權限。類如果不顯式聲明public權限，則默認為default權限。然而，接口的訪問權限只能是publi