第03章 面向对象的编程基础

面向对象编程的基础理论与应用面向对象编程，简称OOP，是一种程序设计范式，是现代计算机程序设计的主流方法之一。

它将程序中的数据和函数封装在对象中，以对象为核心，实现代码的模块化和重用。

本文将介绍OOP的基础理论和应用。

一、面向对象编程的基础理论1.1. 类和对象类是面向对象编程的基本概念，它是一种用户自定义的数据类型，用于描述具有相同特征和行为的对象的抽象概念。

类具有属性和方法两种成员，属性用于描述对象的状态，而方法用于描述对象的行为。

例如，人类是一个类，拥有身高、体重、年龄、性别等属性，以及行走、说话、工作等方法。

对象是类的一个实例，是具有类定义的属性和方法的实体。

对象由类创建而来，可以看成是类的一种具体实现。

例如，小明是人类的一个对象，拥有身高170cm、体重60kg、年龄20岁、男性等属性，以及行走、说话、上学等方法。

1.2. 封装、继承和多态封装是指将数据和方法封装在对象中，对外部屏蔽对象的内部实现细节，只提供公共接口供外部使用。

封装允许程序员隐藏复杂性和保护代码不受外部干扰，提高程序的可维护性和安全性。

继承是指在已有类的基础上，创建一个新的类，新类可以继承原有类的属性和方法，并可以增加或修改其功能。

继承可以提高代码的重用，减少代码的冗余，同时还可以使程序的层次结构更为清晰。

多态是指在不同的对象上调用相同的方法，可以产生不同的结果。

它允许程序员使用一种统一的方式处理不同的对象，使程序更具灵活性和可扩展性。

二、面向对象编程的应用2.1. 程序的模块化和重用OOP的一大优势是可以将程序按照功能模块化，不同的模块之间可以独立地设计、编写和测试。

每个模块都是一个对象，可以单独进行维护或调试，这大大提高了程序的可维护性和可扩展性。

同时，OOP的封装和继承机制，也可以使代码的重用更为方便和高效。

2.2. 图形界面编程OOP特别适合于图形界面编程，因为图形界面程序需要处理大量的对象，例如窗口、按钮、文本框、标签等，每个对象都是一个类的实例。

1. 概念1.1 面向过程和面向对象的通俗理解面向过程就是分析出解决问题所需要的步骤，然后用函数把这些步骤一步一步实现，使用的时候一个一个依次调用就可以了；面向对象是把构成问题事务分解成各个对象，建立对象的目的不是为了完成一个步骤，而是为了描叙某个事物在整个解决问题的步骤中的行为。

例如五子棋，面向过程的设计思路就是首先分析问题的步骤：1、开始游戏，2、黑子先走，3、绘制画面，4、判断输赢，5、轮到白子，6、绘制画面，7、判断输赢，8、返回步骤2，9、输出最后结果。

把上面每个步骤用不同的方法来实现。

面向对象的设计则是从另外的思路来解决问题。

整个五子棋可以分为1、黑白双方，这两方的行为是一模一样的，2、棋盘系统，负责绘制画面，3、规则系统，负责判定诸如犯规、输赢等。

第一类对象（玩家对象）负责接受用户输入，并告知第二类对象（棋盘对象）棋子布局的变化，棋盘对象接收到了棋子的变化就要负责在屏幕上面显示出这种变化，同时利用第三类对象（规则系统）来对棋局进行判定。

可见，面向对象是以功能来划分问题，而不是步骤。

面向过程的设计很可能出现不同的版本，因为通常设计人员会考虑到实际情况进行各种各样的简化。

面向对象的设计中，不同可能只存在于某一个功能对象内部，绘图只可能在棋盘对象中出现，从而保证了绘图的统一。

1.2 面向过程和面向对象的优缺点方法优点缺点面向过程性能好难维护、复用、拓展面向对象性能差易维护、易复用、易扩展用面向过程的方法写出来的程序是一份蛋炒饭，而用面向对象写出来的程序是一份盖浇饭，形容的十分贴切。

到底是蛋炒饭好还是盖浇饭好呢？非要比个上下高低的话，就必须设定一个场景，否则只能说是各有所长。

盖浇饭的好处就是"菜"“饭"分离，从而提高了制作盖浇饭的灵活性。

饭不满意就换饭，菜不满意换菜。

用专业术语就是"可维护性"比较好，“饭” 和"菜"的耦合度比较低。

3.2 Java的类和对象
(2) 成员变量
成员变量定义的一般形式如下： [修饰字] 类型 变量名； 其中，修饰字可以空缺，修饰字用于对成员变量限制其访问权限，成员 的访问权限有４种：private、protected、public 和友好的（后面详细 介绍）。 变量的类型可以是任何数据类型，变量的名字是一个标识符。Java 中成 员变量的名字可以与类的方法的名字相同。 成员变量对类内定义的方法都有效。类的方法也可定义变量，这种变量 称为局部变量，局部变量只在定义它的方法中有效。
3.1 面向对象的基本概念
3. 消息（方法调用的信息）
对象之间的交互通过相互发送消息（Message ）实现。 当对象Ａ希望对象Ｂ执行Ｂ的一个方法时，用 对象Ａ发送消息给对象Ｂ来实现。 消息发送时，如果还需要其他参数，消息可带 参数一起发送。
3.1 面向对象的基本概念
4. 类（对象的类属/类别）
程序设计中利用抽象，在面向过程阶段，系统按函数和 模块进行设计。 在面向对象阶段，利用抽象按类设计。类是目前支持抽 象的最好工具。
3.1 面向对象的基本概念
2. 对象: (万物皆为对象)
对象有状态（属性）、行为（操作）和名称（ 对象名） 对象的名称用于程序引用对象，对象的成员变 量，用于存储对象的状态信息，对象的方法用 于描述对象的行为
练习题
【真题练习】参照以下Java代码，以下四个叙述中最确 切的是（ ）
class A{ int x; static int y; void fac(String s){ Syatem. out. println(＂字符串:＂+s); } } A．x、y和s都是成员变量 B．x是实例变量、y是类变量、s是局部变量 C．x和y是实例变量、s是参数 D．x、y和s都是实例变量

从控制台输出信息
入口点
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第一章 Java语言基础
注释
注释是程序中的说明文字，用于帮助阅读程序，它不是语句，不会影 响程序的执行效率。Java语言的注释有三种形式：
行注释 // 在一行的注释 行注释用于简短地说明前面代码的意义或功能。注释内容至行末 结束，不能跨行。 块注释 /* 一行或多行的注释 */ 块注释是多行注释，用于说明下面程序段的算法、功能等，块注 释不可嵌套使用。 文档注释 /** 文档注释 */ 文档注释能被javadoc接受，能自动生成程序的HTML文档。
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第一章 Java语言基础
程序示例
Java应用程序
public class HelloWorld { public static void main(String[ ] args) { System.out.println(“欢迎进入Java世界！"); }
}
Applet程序
import java.applet.*; import java.awt.*; public class HelloWorld extends Applet{
public class HelloWorld{ public static void main(String[ ] args){ System.out.println("Hello World!!!"); }
}
演示示例： 使用记事本开发Java程序步骤
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第一章 Java语言基础
标识符和关键字
Unicode字符集（65535个） 包括数字字符（0-9）、大小写英文字母（a-z和A-Z）、下划线 字符（_）、美元符号（$）、文字字符（汉字、日文、朝鲜文等） 关键字 描述程序结构、声明类、定义类的成员、简单数据类型、值和变 量、异常情况处理、实例(对象)的创建和检验、流程控制等。