第 5 章 类的基本形式.docVIP

第 5 章 类的基本形式 到目前为止，前面所学习到的 Java 语法都属于 Java 语言的最基本功能，其中包 括了数据类型和程序控制语句、循环语句等。但随着计算机的发展，面向对象的概念 也随之孕育而生。类（class）是面向对象程序设计最重要的概念之一，要深入了解 Java 程序语言，一定要了解面向对象程序设计的观念，从本章将开始学习 Java 程序中类的 设计！ 5.1 面向对象程序设计的基本概念 早期的程序设计经历了“面向问题”、“面向过程”的阶段，随着计算机技术的发 展，以及所要解决问题的复杂性的提高，以往的程序设计方法已经不能适应这种发展 的需求。于是，从 20 世纪70 年代开始，相继出现了多种面向对象的程序设计语言（如 图 5-1 所示），并逐渐产生了面向对象的程序设计方法。面向对象的程序设计涉及到对 象、封装、类、继承及多态等几个基本概念。 5.1.1 对象 何谓面向对象是什么意思呢？ 面向对象程序设计是将人们认识世界过程中普遍采用的思维方法应用到程序设 计中。对象是现实世界中存在的事物，它们是有形的，如某个人、某种物品；也可以 是无形的，如某项计划、某次商业交易。对象是构成现实世界的一个独立单位，人们 对世界的认识，是从分析对象的特征入手的。 对象的特征分为静态特征和动态特征两种。静态的特征指对象的外观、性质、属 性等；动态的特征指对象具有的功能、行为等。客观事物是错综复杂的，但人们总是 从某一目的出发，运用抽象分析的能力，从众多的特征中抽取最具代表性、最能反映 对象本质的若干特征加以详细研究。 人们将对象的静态特征抽象为属性，用数据来描述，在 Java 语言中称之为变量； 人们将对象的动态特征抽象为行为，用一组代码来表示，完成对数据的操作，在Java 语言中称之为方法，。一个对象由一组属性和一组对属性进行操作的方法构成。 5.1.3 类 将具有相同属性及相同行为的一组对象称为类。广义地讲，具有共同性质的事物 的集合就称为类。 在面向对象程序设计中，类是一个独立的单位，它有一个类名，其内部包括成员 变量，用于描述对象的属性；还包括类的成员方法，用于描述对象的行为。在Java 程 序设计中，类被认为是一种抽象数据类型，这种数据类型，不但包括数据，还包括方 法。这大大地扩充了数据类型的概念。 类是一个抽象的概念，要利用类的方式来解决问题，必须用类创建一个实例化的 类对象，然后通过类对象去访问类的成员变量，去调用类的成员方法来实现程序的功 能。这如同“汽车”本身是一个抽象的概念，只有使用了一辆具体的汽车，才能感受 到汽车的功能。 一个类可创建多个类对象，它们具有相同的属性模式，但可以具有不同的属性值。 Java 程序为每一个类对象都开辟了内存空间，以便保存各自的属性值。 面向对象的程序设计有三个主要特征，如下： 封装性 继承性 多态性 5.1.2 封装性 封装是面向对象的方法所应遵循的一个重要原则。它有两个含义：一是指把对象 的属性和行为看成一个密不可分的整体，将这两者“封装”在一个不可分割的独立单 位（即对象）中。另一层含义指“信息隐蔽”，把不需要让外界知道的信息隐藏起来， 有些对象的属性及行为允许外界用户知道或使用，但不允许更改，而另一些属性或行 为，则不允许外界知晓；或只允许使用对象的功能，而尽可能隐蔽对象的功能实现细 节。 封装机制在程序设计中表现为，把描述对象属性的变量及实现对象功能的方法合 在一起，定义为一个程序单位，并保证外界不能任意更改其内部的属性值，也不能任 意调动其内部的功能方法。 封装机制的另一个特点是，为封装在一个整体内的变量及方法规定了不同级别的 “可见性”或访问权限。 5.1.4 继承性 继承是面向对象方法中的重要概念，并且是提高软件开发效率的重要手段。 首先拥有反映事物一般特性的类，然后在其基础上派生出反映特殊事物的类。如 已有的汽车的类，该类中描述了汽车的普遍属性和行为，进一步再产生轿车的类，轿 车的类是继承于汽车类，轿车类不但拥有汽车类的全部属性和行为，还增加轿车特有 的属性和行为。 在 Java 程序设计中，已有的类可以是 Java 开发环境所提供的一批最基本的程序 ——类库。用户开发的程序类是继承这些已有的类。这样，现在类所描述过的属性及 行为，即已定义的变量和方法，在继承产生的类中完全可以使用。被继承的类称为父 类或超类，而经继承产生的类称为子类或派生类。根据继承机制，派生类继承了超类 的所有成员，并相应地增加了自己的一些新的成员。 面向对象程序设计中的继承机制，大大增强了程序代码的可复用性，提高了软件 的开发效率，降低了程序产生错误的可能性，也为