《Java中的類與對象》課件

《Java中的類與對象》本課件將深入淺出地講解Java中的類與對象，幫助你掌握面向對象編程的核心概念和基本技能，為你的Java編程之路打下堅實的基礎。課程導言面向對象編程面向對象編程(OOP)是一種重要的編程范式，它通過將程序分解為相互關聯的“對象”來構建軟件系統(tǒng)。OOP強調將數據和操作數據的方法封裝在一起，并通過“類”來定義對象的模板。Java中的類與對象Java語言完全支持面向對象編程，它的核心概念就是類和對象。類是對現實世界事物的抽象描述，而對象則是類的具體實例。什么是類類是對現實世界中事物的抽象描述，它定義了該事物所具有的屬性和行為。類就像是“藍圖”或“模板”，用來創(chuàng)建具有相同特征和功能的對象。例如，我們可以用“貓”類來描述現實世界中的貓，這個類包含了“毛色”、“叫聲”、“奔跑”等屬性和行為。類的結構類名類名應該遵循駝峰命名法，首字母大寫，例如：Cat。屬性屬性描述了類的特征，它們就像是類的“成員變量”。例如，Cat類可以有color、age、name等屬性。方法方法描述了類的行為，它們就像是類的“成員函數”。例如，Cat類可以有meow()、run()等方法。屬性的定義屬性的定義格式如下：訪問修飾符數據類型屬性名;例如，定義一個名為Cat的類，它包含以下屬性：publicclassCat{publicStringcolor;publicintage;publicStringname;}在上面的代碼中，color、age和name是屬性名，分別對應著字符串類型、整數類型和字符串類型的數據。屬性的訪問我們可以通過“對象名.屬性名”的方式訪問類的屬性。例如，我們先創(chuàng)建Cat類的實例，然后訪問它的屬性：CatmyCat=newCat();myCat.color="黑色";myCat.age=2;myC="咪咪";在這里，myCat是Cat類的實例，我們可以通過myCat.color、myCat.age、myC來訪問該對象的屬性。方法的定義方法的定義格式如下：訪問修飾符返回值類型方法名(參數列表){//方法體}例如，定義一個名為Cat的類，它包含一個名為meow()的方法：publicclassCat{publicvoidmeow(){System.out.println("喵喵喵");}}在上面的代碼中，meow()是方法名，它的返回值類型是void，表示該方法不返回任何值。方法的調用我們可以通過“對象名.方法名()”的方式調用類的成員方法。例如，調用Cat類的meow()方法：CatmyCat=newCat();myCat.meow();在上面的代碼中，myCat是Cat類的實例，我們通過myCat.meow()調用該對象的meow()方法。構造方法構造方法是一種特殊的方法，它用于初始化類的實例。構造方法的名稱必須與類名相同，并且沒有返回值類型。例如，定義一個名為Cat的類，它包含一個構造方法：publicclassCat{publicCat(){System.out.println("一只小貓誕生了！");}}當我們創(chuàng)建Cat類的實例時，會自動調用構造方法：CatmyCat=newCat();這將輸出語句：一只小貓誕生了！構造方法的重載構造方法可以重載，即在同一個類中，可以定義多個具有相同名稱但參數列表不同的構造方法。例如，我們定義兩個構造方法：publicclassCat{publicCat(){System.out.println("一只普通的小貓誕生了！");}publicCat(Stringname){System.out.println("一只名叫"+name+"的小貓誕生了！");}}現在我們可以通過不同的構造方法創(chuàng)建不同的對象：Catcat1=newCat();Catcat2=newCat("咪咪");這將分別輸出語句：一只普通的小貓誕生了！和一只名叫咪咪的小貓誕生了！this關鍵字this關鍵字代表當前對象，它可以用來訪問當前對象的屬性和方法。例如，在構造方法中，可以使用this關鍵字來區(qū)分局部變量和成員變量：publicclassCat{privateStringname;publicCat(Stringname){=name;}}在這里，代表的是當前對象的成員變量，而name則是構造方法的參數。封裝的概念封裝是一種重要的面向對象編程原則，它將數據和操作數據的代碼封裝在一個類中，并通過接口來控制外部對數據的訪問。封裝的目的是保護數據，防止外部代碼對數據的隨意修改，提高代碼的可維護性。訪問修飾符訪問修飾符用于控制類成員的訪問權限。Java中常見的訪問修飾符有：public:公共訪問權限，任何類都可以訪問。private:私有訪問權限，只能在當前類中訪問。protected:保護訪問權限，只能在當前類和子類中訪問。default(無修飾符):默認訪問權限，只能在同一個包中訪問。封裝的實現通過將屬性設為私有（private），并使用公有的方法（public）來訪問和修改屬性，可以實現封裝。例如，我們可以將Cat類的color屬性設為私有，并定義兩個公有的方法getColor()和setColor()來獲取和設置顏色：publicclassCat{privateStringcolor;publicStringgetColor(){returncolor;}publicvoidsetColor(Stringcolor){this.color=color;}}通過這種方式，外部代碼只能通過公有的方法來訪問和修改Cat類的color屬性，從而保證了數據的安全性。類的繼承繼承是面向對象編程中最重要的概念之一，它允許一個類（子類）繼承另一個類（父類）的屬性和方法，從而實現代碼的復用。繼承就像將一個類擴展到另一個類，使得子類擁有父類的所有特性，并在此基礎上添加新的特性。繼承的特點代碼復用子類繼承了父類的屬性和方法，避免了重復編寫代碼，提高了代碼的效率。代碼可維護性當需要修改父類時，子類也會自動繼承修改后的特性，減少了修改的范圍，提高了代碼的可維護性。多態(tài)性繼承是實現多態(tài)性的基礎，多態(tài)性是指使用相同的方法，但根據對象的不同類型，執(zhí)行不同的行為。方法重寫在子類中，可以重寫父類的方法，即定義一個與父類方法同名、參數列表相同、返回值類型相同的方法。重寫方法可以讓子類根據自己的需要，實現與父類方法不同的功能。例如，我們定義一個名為Dog的類，它繼承了Animal類，并且重寫了Animal類的makeSound()方法：publicclassDogextendsAnimal{@OverridepublicvoidmakeSound(){System.out.println("汪汪汪");}}現在，當我們調用Dog對象的makeSound()方法時，將輸出汪汪汪，而不是父類Animal的makeSound()方法中的默認聲音。super關鍵字super關鍵字用于訪問父類的成員變量或方法。在子類的方法中，可以使用super關鍵字來調用父類的同名方法，例如：publicclassDogextendsAnimal{@OverridepublicvoidmakeSound(){super.makeSound();//調用父類的makeSound()方法System.out.println("汪汪汪");}}在上面的代碼中，super.makeSound()調用了父類Animal的makeSound()方法，然后輸出子類自己的聲音汪汪汪。多態(tài)的概念多態(tài)性是面向對象編程中的重要特性之一，它允許同一個方法根據調用該方法的對象的不同類型而執(zhí)行不同的行為。多態(tài)性使代碼更加靈活和可擴展，因為它允許我們以統(tǒng)一的方式處理不同類型的對象。多態(tài)的實現多態(tài)性可以通過繼承和接口來實現。在繼承中，子類重寫了父類的方法，從而實現多態(tài)性。在接口中，不同類實現了同一個接口方法，也實現了多態(tài)性。例如，我們定義一個接口Animal，它包含makeSound()方法，然后定義兩個類Dog和Cat，分別實現Animal接口：interfaceAnimal{voidmakeSound();}classDogimplementsAnimal{@OverridepublicvoidmakeSound(){System.out.println("汪汪汪");}}classCatimplementsAnimal{@OverridepublicvoidmakeSound(){System.out.println("喵喵喵");}}在上面的代碼中，雖然Dog和Cat都是Animal接口的實現類，但是它們執(zhí)行makeSound()方法時，會輸出不同的聲音。這就是多態(tài)性。抽象類抽象類是一種特殊的類，它不能被實例化，只能被繼承。抽象類通常用來定義一些通用的方法和屬性，這些方法和屬性可能需要在子類中被實現。抽象類是用來定義抽象方法的，抽象方法是只聲明了方法名和參數列表，沒有方法體。抽象類的特點抽象方法抽象類可以包含抽象方法，抽象方法沒有方法體，需要在子類中實現。不能實例化抽象類不能直接實例化，只能通過子類來實例化。提高代碼可擴展性抽象類可以定義通用的方法和屬性，方便子類繼承和擴展。接口的概念接口是一種特殊的抽象類，它只包含常量和抽象方法的定義，不包含任何屬性和非抽象方法。接口用來定義一個類應該具備哪些行為，而具體的實現由該類來完成。接口就像一個協議，它定義了一系列的規(guī)則，所有實現該接口的類都必須遵守這些規(guī)則。接口的特點只包含常量和抽象方法接口只能定義常量（用final修飾）和抽象方法。不能實例化接口不能直接實例化，只能通過實現類來實例化。多繼承一個類可以實現多個接口，而一個類只能繼承一個父類。接口的實現通過implements關鍵字來實現接口。實現接口的類必須實現接口中定義的所有抽象方法。例如，我們定義一個接口Animal，它包含makeSound()方法：interfaceAnimal{voidmakeSound();}然后定義一個類Dog，實現Animal接口：classDogimplementsAnimal{@OverridepublicvoidmakeSound(){System.out.println("汪汪汪");}}在上面的代碼中，Dog類實現了Animal接口，并重寫了makeSound()方法，從而實現了接口的定義。接口與抽象類接口和抽象類都是用來實現多態(tài)性的重要機制。接口強調的是行為規(guī)范，而抽象類則強調的是代碼復用。接口和抽象類可以共同使用，以提高代碼的可擴展性和靈活性。內部類的概念內部類是指在一個類內部定義的另一個類，內部類可以訪問外部類的所有成員，包括私有成員。內部類可以用來組織代碼，將相關的代碼封裝在一起，使代碼更加清晰和易于維護。內部類的分類1成員內部類：定義在外部類內部，但與外部類成員地位相同，可以訪問外部類的所有成員。2局部內部類：定義在外部類方法內部，只能訪問外部類的final成員變量，以及局部變量。3匿名內部類：沒有名稱的內部類，只能用在創(chuàng)建實例的地方，通常用來簡化代碼。4靜態(tài)內部類：用static修飾的內部類，只能訪問外部類的靜態(tài)成員。成員內部類成員內部類定義在外部類內部，它就像外部類的成員變量一樣，可以訪問外部類的所有成員，包括私有成員。例如，我們可以定義一個名為Outer的外部類，它包含一個成員內部類Inner：publicclassOuter{privateStringname;publicclassInner{publicvoidshow(){System.out.println("外部類的name："+name);}}}在上面的代碼中，Inner類是Outer類的成員內部類，它可以訪問Outer類中的私有成員變量name。局部內部類局部內部類定義在外部類的方法內部，它的作用域僅限于當前方法。局部內部類可以訪問外部類的所有成員，但只能訪問方法內部的final成員變量。例如，我們可以定義一個名為Outer的外部類，它包含一個方法show()，show()方法內部定義了一個局部內部類Inner：publicclassOuter{privateStringname;publicvoidshow(){finalintnum=10;classInner{publicvoiddisplay(){System.out.println("外部類的name："+name);System.out.println("方法中的num："+num);}}Innerinner=newInner();inner.display();}}在上面的代碼中，Inner類是show()方法內部的局部內部類，它可以訪問外部類的name屬性和show()方法中的num變量（因為num被定義為final）。匿名內部類匿名內部類是一種特殊的內部類，它沒有名字，只能在創(chuàng)建對象的時候使用。匿名內部類通常用來簡化代碼，它可以用來實現接口或繼承抽象類。例如，我們可以定義一個接口Animal，然后使用匿名內部類來實現它：interfaceAnimal{voidmakeSound();}publicclassMain{publicstaticvoidmain(String[]args){Animalanimal=newAnimal(){@OverridepublicvoidmakeSound(){System.out.println("喵喵喵");}};animal.makeSound();}}在上面的代碼中，我們使用匿名內部類創(chuàng)建了一個實現了Animal接口的對象。靜態(tài)內部類靜態(tài)內部類用static關鍵字修飾，它就像外部類的靜態(tài)成員一樣，可以被直接訪問。靜態(tài)內部類只能訪問外部類的靜態(tài)成員，不能訪問外部類的非靜態(tài)成員。例如，我們可以定義一個名為Outer的外部類，它包含一個靜態(tài)內部類Inner：publicclassOuter{privatestaticStringname;publicstaticclassInner{publicvoidshow(){System.out.println("外部類的name："+name);}}}在上面的代碼中，Inner類是Outer類的靜態(tài)內部類，它可以訪問Outer類中的靜態(tài)成員變量name。枚舉類型枚舉類型是一種特殊的類型，它用來定義一組有限的值。枚舉類型可以用來表示一組特定的值，例如星期、方向、顏色等。枚舉類型可以提高代碼的可讀性和可維護性，因為它們可以限制值的范圍，避免使用錯誤的值。枚舉的特點有限的值集枚舉類型可以定義一組有限的值，例如：publicenumWeek{MONDAY,TUESDAY,WEDNESDAY,THURSDAY,FRIDAY,SATURDAY,SUNDAY}自動生成常量枚舉類型中的值是自動生成的常量，它們具有類型安全性和不可變性。方便使用使用枚舉類型可以提高代碼的可讀性和可維護性，避免使用錯誤的值。枚舉的應用枚舉類型可以用來表示一組特定的值，例如：表示星期，例如Week.MONDAY。表示方向，例如Direction.NORTH。表示顏色，例如Color.RED。包的概念包是用來組織Java類的機制，將相關的類放在同一個包中，可以提高代碼的可組織性和可維護性。包就像文件夾，用來存放相關的文件，可以方便地管理和查找代碼。包的導入使用import語句來導入包。例如，導入java.util包：importjava.util.*;導入包后，就可以在程序中使用該包中的類。包的命名規(guī)范Java包的命名規(guī)范如下：包名應該全部小寫。包名應該以公司或組織的域名反轉作為前綴，例如：com.example.myproject。包名應該清晰地反映包的功能，例如：com.example.myproject.util。常用的Java類庫Java提供了豐富的類庫，可以幫助我們完成各種各樣的任務。一些常用的類庫包括：java.lang:包含了Java語言的基本類，例如String、Math、Object等。java.util:包含了各種實用類，例如Date、Calendar、Random、List、Map等。java.io:包含了文件輸入輸出類，例如File、InputStream、OutputStream等。:包含了網絡編程類，例如URL、Socket等。String類String類是Java中用于表示字符串的類。字符串是不可變的，一旦創(chuàng)建，就不能修改。我們可以使用各種方法來操作字符串，例如：獲取字符串的長度：string.length()比較字符串：string1.equals(string2)連接字符串：string1+string2截取字符串：string.substring(startIndex,endIndex)查找字符：string.indexOf(char)Math類Math類提供了各種數學運算方法，例如：求絕對值：Math.abs(number)求最大值：Math.max(number1,number2)求最小值：Math.min(number1,n