Java程序設(shè)計（第3版） 課件 -第一部分 Java語言的類

第一部分Java語言的類第1章Java語言概述本章主要介紹Java語言的特點、開發(fā)環(huán)境的安裝以及如何編譯運行一個簡單的Java類。通過學(xué)習(xí)本章，讀者將能快速上手，揭開Java語言的面紗。Java語言的特點1．可移植性可移植性又稱跨平臺性、平臺無關(guān)性，即“一次編寫，處處運行”，可以說是Java語言較為閃光的特點，在任何場合介紹Java語言，都少不了這一特點。2．面向?qū)ο驤ava語言是一門面向?qū)ο螅╫bjectoriented）的語言，也就是說，Java程序都以對象為基本組成單元。3．自動垃圾回收J(rèn)ava語言的垃圾回收機制采用后臺線程自動完成的方式，不需要程序員通過代碼完成，稱為“自動垃圾回收”。4．魯棒性魯棒性又稱健壯性（robustness）。5．簡單性Java語言取消了指針，內(nèi)存管理通過后臺線程自動進(jìn)行；不再使用goto語句，不支持多繼承。第1章Java語言概述面向?qū)ο蟮幕靖拍?．對象Java是面向?qū)ο蟮恼Z言，即使用Java語言開發(fā)應(yīng)用，從需求到設(shè)計，再到編程實現(xiàn)，都以對象為驅(qū)動。一個真正的面向?qū)ο蟮膽?yīng)用是嚴(yán)格反映現(xiàn)實世界的，即在現(xiàn)實的業(yè)務(wù)系統(tǒng)中存在的實際對象，計算機應(yīng)用系統(tǒng)中都有相應(yīng)的語言對象。反之也成立，即在現(xiàn)實業(yè)務(wù)系統(tǒng)中不存在的對象，計算機應(yīng)用系統(tǒng)中也不應(yīng)該存在該對象。2．類類是對象的藍(lán)圖，對象都是通過類創(chuàng)建出來的，這個過程也稱為實例化。Java應(yīng)用都由若干類組成，而在運行過程中，都通過類實例化出的若干對象相互協(xié)作，從而實現(xiàn)業(yè)務(wù)邏輯。3．引用Java語言取消了指針，卻有一個概念類似于指針，即引用（reference）。Java語言中沒有明確的指針定義，實質(zhì)上用來創(chuàng)建對象的每個語句返回的都是一個類似指針的引用，只不過大多時候在Java中不用關(guān)心如何操作這個“指針”。引用也可以被稱為“虛地址”，如果兩個對象的引用相同，那么在物理內(nèi)存上就認(rèn)為是一個對象。如果兩個對象的引用不同，那么在物理內(nèi)存上就認(rèn)為是兩個對象。對對象的屬性、方法的調(diào)用，都是通過引用來實現(xiàn)的。第1章Java語言概述第一個Java類環(huán)境搭建1．安裝JDK2．安裝開發(fā)工具Java源代碼可以在任意文本編輯器中編寫，但在開發(fā)企業(yè)級應(yīng)用過程中，一般會采用IDE（集成開發(fā)環(huán)境）工具以提高效率，如Eclipse等。在學(xué)習(xí)Java語言的初期，不必使用IDE工具，建議使用簡單的編輯器，以強化對語言基礎(chǔ)的理解和掌握，如EditPlus編輯器。編譯運行Java類1．編譯代碼2．編譯3．運行第2章Java類的組成類要學(xué)習(xí)Java類的組成，首先要了解Java類的聲明形式。類的聲明形式如下（【】代表可選項）：其中public是訪問權(quán)限修飾符，Employee是類名。訪問權(quán)限修飾符的相關(guān)知識將在后面章節(jié)詳細(xì)介紹。該類的類體目前為空，類體往往包括屬性、方法、構(gòu)造方法、塊、內(nèi)部類等元素。第2章Java類的組成屬性類是對象的模板，對象都會有不同的屬性，所以類中應(yīng)該聲明該類所具有的屬性。屬性即對象的數(shù)據(jù)，如員工的姓名、薪水、數(shù)量，都是員工類的屬性。屬性的聲明形式如下（【】代表可選項）：其中，private是訪問權(quán)限修飾符的一種，表示私有權(quán)限；static是修飾符的一種，表示靜態(tài)變量，二者都不是必須使用的。String、double、int均為數(shù)據(jù)類型，name、salary、count均為屬性名稱，其中count的初值為0。第2章Java類的組成方法方法的聲明形式對象除了具有屬性外，還有自己的行為，即方法。所以類里除了要聲明屬性，還要聲明方法。如員工對象可以修改姓名、修改薪水、查看姓名、查看薪水，這些就是Employee類應(yīng)該聲明的方法。方法的聲明形式如下（【】代表可選項）：第2章Java類的組成方法重載假設(shè)Employee的薪水調(diào)整還有一種方案，即根據(jù)員工級別，按照一定比例調(diào)整，那么在Employee類中增加如下方法：至此，Employee類中就有兩個名為setSalary的方法，只不過參數(shù)不同。在Java語言的類中，有多個同名但是不同參的方法，稱為“方法重載（overload）”。所謂不同參數(shù)，可能是形式參數(shù)的個數(shù)不同，也可能是類型不同。方法重載能夠增強程序的可讀性。如Employee類中的setSalary(charlevel)方法，命名為setSalary2也可以，不會影響使用，但是可讀性將會降低。兩個方法都跟薪資調(diào)整有關(guān)，只是算法不同、參數(shù)不同，所以應(yīng)該使用同樣的名稱，提高可讀性。第2章Java類的組成構(gòu)造方法要想使用Java類，就必須創(chuàng)建類的對象，即對類進(jìn)行實例化。而要創(chuàng)建對象，就必須使用構(gòu)造方法，因此，構(gòu)造方法在Java類中有舉足輕重的作用。構(gòu)造方法的聲明形式如下（【】代表可選項）：構(gòu)造方法有兩個顯著特征：①名稱必須與類名相同，且對大小寫敏感；②沒有返回值類型。聲明Employee類中無參的構(gòu)造方法的形式如下：值得注意的是，任何一個Java類都默認(rèn)有一個如上所示的無參構(gòu)造方法。也就是說，即使Employee類中沒有聲明無參的構(gòu)造方法，照樣可以直接使用。如第2.2節(jié)展示的Employee類，其中沒有任何構(gòu)造方法的聲明，但是可以使用如下代碼：第2章Java類的組成塊塊是在Java類中不太常見的一種元素。塊的聲明形式與方法體類似，分實例塊和靜態(tài)塊（static塊）兩種。static的具體含義將在相關(guān)章節(jié)詳細(xì)展開。1．實例塊實例塊的聲明形式如下：2．靜態(tài)塊靜態(tài)塊的聲明形式如下：靜態(tài)塊與實例塊的區(qū)別在于，靜態(tài)塊是只運行一次，而實例塊是每次創(chuàng)建對象時都會運行。因此，靜態(tài)塊往往用來包含該類必須執(zhí)行且只執(zhí)行一次的代碼。第2章Java類的組成內(nèi)部類內(nèi)部類（innerclass）即在類體中聲明的類，包含內(nèi)部類的類被稱為外部類（outerclass）。內(nèi)部類作為外部類的成員存在，可以像方法一樣使用外部類的屬性和方法。內(nèi)部類具有類的特征，可以聲明屬性、方法、構(gòu)造方法等，需要創(chuàng)建對象才能使用類中的方法或?qū)傩缘瘸蓡T。如以下代碼中的Inner類即Outer類的內(nèi)部類：第3章訪問權(quán)限修飾符包要理解訪問權(quán)限修飾符，首先需要掌握包的概念。包在物理上是文件夾，在邏輯上是有邏輯關(guān)系的類的集合。包的作用有兩個方面：①避免類重名；②控制訪問權(quán)限。要為一個類指定包，在類文件的第一行用package語句聲明即可。如以下代碼：Java程序中的類、屬性、方法都需要使用訪問權(quán)限修飾符，本章將詳細(xì)講解訪問權(quán)限修飾符的使用。上述代碼中，使用packagecom.etc.chapter03語句指定了包。編譯Employee后，其類文件將被編譯在com/etc/chapter03目錄下。包名是名稱空間的一部分，也就是說，Employee類的名稱將不再是Employee，而是com.etc.chapter03.Employee。如果在其他包里調(diào)用Employee類，需要使用import語句將其引入。如以下代碼：第3章訪問權(quán)限修飾符4種訪問權(quán)限修飾符Java語言有4種訪問權(quán)限修飾符，權(quán)限從大到小依次如下。1．公共權(quán)限：public此種權(quán)限可修飾類、屬性、方法；可以被任意類訪問。2．受保護的權(quán)限：protected此種權(quán)限可修飾屬性、方法；可以被同包類訪問，如果不是同包類，則必須是該類的子類才可以訪問。3．同包權(quán)限：default此種權(quán)限可修飾類、屬性、方法，并不使用關(guān)鍵字default，意思是不寫訪問權(quán)限修飾符時，默認(rèn)情況下的權(quán)限；只能被同包類訪問。4．私有權(quán)限：private此種權(quán)限可修飾屬性、方法；只能在本類中訪問?？梢?，類（專指外部類）只可以使用同包權(quán)限或公共權(quán)限，而屬性、方法卻可以使用4種權(quán)限中的任意一個。第3章訪問權(quán)限修飾符封裝性封裝性是一種信息隱藏技術(shù)，往往有兩個含義：①對象的全部屬性和全部方法結(jié)合在一起，形成一個不可分割的獨立單位；②盡可能隱藏對象的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。具體表現(xiàn)是，在Java類中，屬性都盡量使用private權(quán)限，這樣可以保證屬性不會被任意修改；而對屬性的操作都封裝到方法中，方法往往使用public權(quán)限。如以下代碼：第4章數(shù)據(jù)類型基本數(shù)據(jù)類型基本數(shù)據(jù)類型不需要通過new關(guān)鍵字來創(chuàng)建，而是可以直接賦值，數(shù)據(jù)值存放在棧（stack）內(nèi)，在空間的分配和釋放上都有較高的效率。基本數(shù)據(jù)類型有4類，共8種。1．整型：byte/short/int/long整型有4種，分別為字節(jié)型（byte），長度為8位；短整型（short），長度為16位；整型（int），長度為32位；長整型（long），長度為64位。整數(shù)默認(rèn)以int類型存儲。2．浮點型：float/double浮點型有兩種，分別為單精度浮點型（float），長度為32位；雙精度浮點型（double），長度為64位。小數(shù)默認(rèn)以double類型存儲。如floatf=2.3;將有編譯錯誤，因為2.3默認(rèn)為double類型，將高精度數(shù)值直接賦給低精度變量會出現(xiàn)編譯錯誤。解決辦法有兩種：①floatf=2.3f;這種方式使用后綴f指定2.3的類型為float；②floatf=(float)2.3;這種方式稱為強制類型轉(zhuǎn)換，強制將2.3轉(zhuǎn)換為float類型。3．字符型：char字符型用于表示一個單一的字母，在Java語言中不常用，一般使用單引號包含字母，如charc='a';。4．邏輯型：boolean邏輯型也叫布爾型，有兩個值，分別是true（表示真）和false（表示假）。需要注意的是，在Java語言中，0和1不再表示邏輯值，僅表示數(shù)值。Java語言中的基本數(shù)據(jù)類型長度都是固定的，不會隨著平臺不同而改變。第4章數(shù)據(jù)類型引用類型第4章數(shù)據(jù)類型字符串類型字符串（String）是常用的數(shù)據(jù)類型，那么String到底是什么類型？首先需要明確的是，String是引用類型，即String類型的變量都是對象，而不是基本數(shù)據(jù)類型。但是String可以像基本數(shù)據(jù)類型那樣直接使用=賦值，如Strings="hello";。String是JavaAPI中的類，屬于java.lang包，該類提供了多個構(gòu)造方法，所以String對象也可以與其他類型的對象一樣，通過使用new關(guān)鍵字調(diào)用構(gòu)造方法來創(chuàng)建，如Strings=newString("hello");。要真正理解String類，首先要明確String類是一個不可變（immutable）類，所謂不可變類，即實例在初始化賦值后，就不能被修改。如Strings1="hello";，s1被賦值為hello，在整個生命周期內(nèi)該值無法被修改，即使使用s1="world";，賦值也并不是將hello替代為world，而是將新的實例world重新賦值給s1引用，s1不再引用hello。第4章數(shù)據(jù)類型包裝器類型在API的java.lang包中有8個類，即Byte、Short、Integer、Long、Float、Double、Character、Boolean。這8個類對應(yīng)8個基本數(shù)據(jù)類型，可以將每種基本數(shù)據(jù)類型包裝成引用類型，稱為包裝器（wrapper）類型。JDK5.0及以后版本實現(xiàn)了自動裝箱、自動拆箱，基本數(shù)據(jù)類型和包裝器類型可以直接轉(zhuǎn)換。如以下代碼：第4章數(shù)據(jù)類型值傳遞面向?qū)ο蟮南到y(tǒng)依靠對象之間互相協(xié)作調(diào)用對象的方法來實現(xiàn)業(yè)務(wù)功能。很多方法都有形式參數(shù)，調(diào)用時就需要將實際參數(shù)賦給形式參數(shù)，可以理解為值傳遞的本質(zhì)就是賦值的過程，是將實際參數(shù)賦給形式參數(shù)的過程。1．基本數(shù)據(jù)類型：傳遞的是復(fù)制的值基本數(shù)據(jù)類型之間進(jìn)行賦值時，僅僅對值（value）進(jìn)行復(fù)制。2．引用類型：傳遞的是引用引用類型變量之間是對引用（reference）進(jìn)行賦值。第5章高級類特性static修飾符static被稱為靜態(tài)，可以用來修飾類的屬性或方法，本節(jié)詳細(xì)介紹static屬性和方法的作用及使用。1．static屬性如果類的某個屬性，不管創(chuàng)建多少個對象，其存儲空間只有唯一的一個，那么這個屬性就應(yīng)該用static修飾，被稱為靜態(tài)屬性或類屬性。static屬性是類的所有對象共享的屬性，即不管創(chuàng)建了多少個對象，靜態(tài)屬性在內(nèi)存中只有一個。static屬性可以用對象調(diào)用，也可以直接用類名調(diào)用。Employee類的count屬性用來保存Employee類的對象的個數(shù)，該屬性是Employee類的所有對象共享的屬性，所以被聲明為static屬性，在內(nèi)存中只有一個count，每次創(chuàng)建對象都對同一個count加1。不用static修飾的屬性稱為實例屬性，每創(chuàng)建一個對象都會為該對象初始化一個實例屬性。2．static方法如果某個方法不需要與某個特定的對象綁定，那么該方法可以使用static修飾。static方法可以用對象調(diào)用，也可以直接用類名調(diào)用。3．總結(jié)static可以修飾類的屬性和方法，稱為靜態(tài)屬性、靜態(tài)方法，或者類屬性、類方法。static屬性和方法都不再與某個對象綁定，而是所有對象共享，所以可以用對象名或類名調(diào)用靜態(tài)屬性和方法。實際開發(fā)中，多數(shù)情況都直接用類名調(diào)用靜態(tài)屬性和方法。非靜態(tài)屬性和方法都必須與某個特定對象綁定，隨著對象的創(chuàng)建而被初始化，只能用某個特定對象調(diào)用。由于非靜態(tài)屬性和方法都是與某個特定對象相關(guān)的，所以要保證程序正常運行，就要保證調(diào)用的每個非靜態(tài)屬性和方法都很明確其屬于哪個對象。而靜態(tài)方法不屬于任何一個對象，所以不能直接使用非靜態(tài)屬性和方法。final修飾符final修飾符的使用范圍較廣，可以修飾類、屬性、方法。本節(jié)先介紹final屬性，final類和final方法均與繼承有關(guān)，參見后續(xù)章節(jié)。final修飾屬性，屬性就由變量成為常量，分為編譯期常量和運行期常量兩種。1．編譯期常量編譯期常量在聲明的同時必須賦值，且賦值后不能改變。2．運行期常量運行期常量在聲明時不初始化，而在運行期初始化，并且初始化后不能修改。第5章高級類特性Java類中的變量總結(jié)根據(jù)聲明位置不同，Java類中的變量可分為兩種：①在類中聲明的變量，稱為屬性或數(shù)據(jù)成員；②在方法中聲明的變量，稱為局部變量或臨時變量。下面從各個方面比較兩種變量的不同。1．作用域?qū)傩缘淖饔糜驗檎麄€類；局部變量的作用域為聲明該變量的方法或代碼塊。2．生命周期屬性分為非靜態(tài)屬性和靜態(tài)屬性兩種，非靜態(tài)屬性隨著對象創(chuàng)建而被初始化，直到對象被銷毀才被回收，靜態(tài)屬性隨著類加載而被初始化，類被銷毀才被回收；局部變量在調(diào)用方法時被臨時初始化，方法返回即被回收。3．初始化屬性可以在聲明的時候不賦初值，創(chuàng)建對象的時候自動初始化，根據(jù)數(shù)據(jù)類型不同賦不同的初始值，其中整型為0，浮點型為0.0，布爾型為false；局部變量不能自動初始化，必須在聲明的時候賦初值才能被使用，否則將發(fā)生編譯錯誤。4．訪問權(quán)限屬性可以使用任何一種訪問權(quán)限修飾符，往往使用private權(quán)限；局部變量不能使用訪問權(quán)限修飾符。5．static屬性可以使用static修飾成類屬性，類中的所有對象共享；局部變量不能使用static修飾。6．final屬性和局部變量均可以使用final修飾，使得變量成為常量。第5章高級類特性操作符1．算術(shù)操作符算術(shù)操作符可以對基本數(shù)據(jù)類型進(jìn)行數(shù)學(xué)運算，包括加（+）、減（-）、乘（*）、除（/）、取余（%）、自加（++）、自減（--）。加、減、乘、除、取余都很簡單，在此詳細(xì)講解自加、自減。++或--可以對變量進(jìn)行自加1、自減1的運算，如++或--在變量后，則“先取值后運算”；如在變量前，則“先運算后取值”。其中運算的意思是對變量加1或減1，取值的意思是將變量當(dāng)前值賦給表達(dá)式。2．位操作符位操作符作用于基本數(shù)據(jù)類型的二進(jìn)制位，包括與（AND）&，或（OR）|，異或（XOR）^，取反（NOT）~，移位操作符<<、>>>、>>。運算規(guī)則如下。（1）&：兩個輸入位都為1，輸出1。（2）|：任何一個輸入位為1，輸出1。（3）^：兩個輸入位不同，輸出1。（4）~：輸入位為1，輸出0；輸入位為0，輸出1。（5）移位操作符有3種。3．比較操作符比較操作符可以對兩個操作數(shù)進(jìn)行比較，返回值為布爾值，即true或false。大多數(shù)比較操作符只能作用于基本數(shù)據(jù)類型。比較操作符有>、<、==、!=、>=、<=共6種。對基本數(shù)據(jù)類型進(jìn)行比較，即對數(shù)值的二進(jìn)制進(jìn)行比較。4．邏輯操作符Java語言中的邏輯操作符對布爾類型的數(shù)據(jù)進(jìn)行運算，有&、|、&&、||共4種。其中&和&&的返回值規(guī)則相同，兩個操作數(shù)都是true才返回true