Java面向对象设计最佳实践 - 类的设计基础知识
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一、Java面向对象程序设计概述Java作为一种非常流行的编程语言,其核心思想之一就是面向对象程序设计。
面向对象程序设计是一种程序设计范式,它将计算机程序视为一组对象的集合,每个对象都可以接收消息、处理数据,并将数据传递给其他对象。
Java语言通过类和对象的概念来实现面向对象程序设计,使得程序更加易读、易维护,并且具有良好的扩展性和复用性。
二、Java面向对象程序设计的基础1.类和对象Java中的类是一种模板,它定义了对象的状态和行为。
对象是类的实例,它具有类所定义的属性和方法。
通过定义类和创建对象,可以更好地组织和管理程序的逻辑结构,实现代码的复用和扩展。
2.封装封装是面向对象程序设计的重要特性之一,它将数据和方法封装在类的内部,通过访问控制符来控制对象对其内部状态的访问。
这样可以隐藏对象的内部细节,避免外部代码直接依赖于对象的实现细节,从而提高代码的可维护性和安全性。
3.继承继承是面向对象程序设计的另一个重要特性,它允许一个类继承另一个类的属性和方法,并在此基础上进行修改和拓展。
通过继承,可以在不改变已有代码的情况下为现有类添加新的功能,提高代码的复用性和扩展性。
4.多态多态是面向对象程序设计的一个重要概念,它允许不同类的对象对同一消息做出不同的响应。
通过多态,可以实现接口的统一调用、代码的灵活性和可扩展性。
三、Java面向对象程序设计的实践1.使用类和对象在Java中,使用类和对象是编写程序的基本操作。
首先需要定义类,然后创建对象,并通过对象调用类中的方法来实现程序的功能。
定义一个名为Student的类,然后创建多个Student对象,并调用对象的方法来实现学生管理系统。
2.封装的应用封装可以将数据和行为封装在一个类中,通过访问控制符来控制对对象的访问。
在银行系统中,可以定义一个Account类来封装账户的信息和相关操作,避免外部直接操作账户的内部数据,提高系统的安全性。
3.继承的应用继承可以实现类的复用和扩展,通过子类继承父类的属性和方法,并在此基础上进行修改和拓展。
《面向对象程序设计》知识点《面向对象程序设计》是计算机科学中的重要概念,它是一种软件开发方法,将软件模型作为一个系统的集合来设计、分析和实现。
本文将重点介绍面向对象程序设计中的关键知识点,包括面向对象的基本概念、类与对象、继承与多态、封装和抽象等内容,以便读者全面了解和掌握面向对象程序设计的核心概念和方法。
一、面向对象的基本概念1. 面向对象编程的起源:面向对象编程(Object-Oriented Programming,简称OOP)起源于20世纪60年代,是一种基于对象的软件开发范式,它将数据和操作数据的方法组合到一个对象中,以及通过对象之间的交互来完成程序的设计。
2. 面向对象的特征:面向对象的程序设计具有封装、继承和多态的特征。
封装指的是将数据和处理数据的方法封装在对象中,继承指的是子类可以继承父类的属性和方法,多态指的是同一操作作用于不同对象上时可以有不同的行为。
3. 面向对象的优势:面向对象的程序设计具有代码复用性高、可维护性强、扩展性好、可靠性高等优势,可以提高程序的设计效率和质量。
二、类与对象1. 类的定义:类是一种抽象数据类型,用来描述具有相同属性和行为的对象的集合。
类用来创建对象的模板,包含数据成员和成员函数。
2. 对象的创建:对象是类的一个实例,是具体的数据和行为的封装体。
通过类实例化,可以创建多个对象来表示真实世界的实体。
3. 类的成员:类包含数据成员和成员函数。
数据成员表示对象的属性,成员函数表示对象的行为,可以进行数据的操作和处理。
三、继承与多态1. 继承:继承是指一个新类从现有类中派生出来,并且拥有现有类的属性和行为。
继承可以实现代码的复用,并且可以建立类之间的关系。
2. 多态:多态是指同一操作作用于不同对象上时可以有不同的行为。
多态通过虚函数和动态绑定实现,可以使程序具有更好的灵活性和扩展性。
四、封装和抽象1. 封装:封装是指将数据和数据的操作封装在类的内部,外部无法直接访问和修改类的数据。
Java基础知识总结(超详细整理)Java语⾔的特点1.⾯向对象⾯向对象(OOP)就是Java语⾔的基础,也是Java语⾔的重要特性。
⾯向对象的概念:⽣活中的⼀切事物都可以被称之为对象,⽣活中随处可见的事物就是⼀个对象,我们可以将这些事物的状态特征(属性)以及⾏为特征(⽅法)提取并出来,并以固定的形式表⽰。
2.简单好⽤Java语⾔是由C和C++演变⽽来的,它省略了C语⾔中所有的难以理解、容易混淆的特性(⽐如指针),变得更加严谨、简洁、易使⽤。
3.健壮性Java的安全检查机制,将许多程序中的错误扼杀在摇蓝之中。
另外,在Java语⾔中还具备了许多保证程序稳定、健壮的特性(强类型机制、异常处理、垃圾的⾃动收集等),有效地减少了错误,使得Java应⽤程序更加健壮。
4.安全性Java通常被⽤在⽹络环境中,为此,Java提供了⼀个安全机制以防恶意代码的攻击,从⽽可以提⾼系统的安全性。
5.平台⽆关性Java平台⽆关性由Java 虚拟机实现,Java软件可以不受计算机硬件和操作系统的约束⽽在任意计算机环境下正常运⾏。
6.⽀持多线程在C++ 语⾔没有内置的多线程机制,因此必须调⽤操作系统的多线程功能来进⾏多线程程序设计,⽽ Java 语⾔却提供了多线程⽀持。
多线程机制使应⽤程序在同⼀时间并⾏执⾏多项任务,该机制使得程序能够具有更好的交互性、实时性。
7.分布式(⽀持⽹络编程)Java语⾔具有强⼤的、易于使⽤的⽹络能⼒,⾮常适合开发分布式计算的程序。
java中提供了⽹络应⽤编程接⼝(),使得我们可以通过URL、Socket等远程访问对象。
8.编译与解释共存Java语法基础标识符: ⽤来标识类名、对象名、变量名、⽅法名、类型名、数组名、⽂件名的有效字符序列。
合法的标识符:由字母、数字、下划线“_”、美元符号“$”或者“¥”组成,并且⾸字符不能是数字。
不能把java关键字和保留字作为标识符。
标识符对⼤⼩写敏感。
关键字:Java语⾔中已经赋予了特定含义的保留字: const、goto,Java版本中尚未使⽤,但以后版本可能会作为关键字使⽤变量:程序运⾏期间可以被改变的量。
案例4-1 super访问父类成员变量一、案例描述1、考核知识点编号:029004003名称:super关键字2、练习目标➢掌握使用super关键字访问父类成员变量的方法3、需求分析子类可以继承父类的非私有成员变量,如果在子类中修改了继承自父类的成员变量的值,再想要访问父类的该成员变量时,可以通过super.成员变量来实现。
为了让初学者熟悉super关键字的用法,本案例将分别设计Fu类及其子类Zi,并在Zi类的方法中使用super关键字访问Fu类的成员变量。
4、设计思路(实现原理)1)编写一个Fu类,在类中定义无参构造和一个初始值为20的num成员变量。
2)Zi类继承Fu类,在子类中对num值进行了修改,同时在子类中定义无参构造和一个无返回值的method()方法,method()方法中使用super关键字调用了Fu类的num成员变量。
3)定义测试类Example03。
二、案例实现1、编写Fu类及其子类Zi,在Zi类中使用super关键字调用Fu类成员变量,代码如下class Fu {Fu() {}int num = 20;}class Zi extends Fu {Zi() {}int num = 30;// 修改num的值void method() {System.out.println("method");// super关键字调用父类成员变量System.out.println("Fu类中num值为:" + super.num);System.out.println("Zi类中num值为:" + num);}}2、定义测试类Example03,代码如下:class Example03{public static void main(String[] args) {Zi z = new Zi();z.method();}}运行结果如图4-3所示。
面向对象程序设计万物皆对象冯君,李永,李群,薛红芳编1面向对象的特性-封装性学习目标:1.理解封装的概念2.掌握private 关键字3.掌握构造方法4.掌握方法重载 重点与难点:封装性的理解,构造方法的使用,方法重载的定义✍理解为什么需要封装封装的定义1.封装,就是隐藏实现细节2.将属性私有化,提供公有方法访问私有属性3.通过这些公有方法访问私有属性,这样做的好处是防止外界直接对属性进行不合理的更改。
✪理解为什么需要构造方法构造方法的定义:构造方法负责对象成员的初始化工作,为实例变量赋予合适的初始值。
构造方法必须满足以下语法规则:1、方法名与类名相同2、没有返回类型构造方法的调用:创建对象时自动调用。
这好比是人刚出生父母就给他起好了名字。
带参构造方法:通过调用带参数的构造方法,简化对象初始化的代码。
特殊的this:this 表示当前对象,为了区分成员变量和参数,如果不同名,可以不加this 。
✍方法重载的定义:1.方法名相同。
2.方法的参数类型、个数、顺序至少有一项不相同。
3.方法的返回类型可以不相同。
4.方法的修饰符可以不相同。
思考:构造方法可以重载吗?(可以)public class Teacher{private String name; // 姓名// 返回姓名public String getName() {return name;}// 设定姓名public void setName(String name) { = name;}}public class Teacher {private String name; //姓名// 构造方法public Teacher() {name = "张三";}}//存在问题,每个教师在new 出来时的名字都一样,最简单的解决办法——带参构造方法public Teacher(String name){=name;}Math.max(1,2);Math.max(1.0F,2.0F);Math.max(1.0,2);运行时,Java 虚拟机先判断给定参数的类型,然后决定到底执行哪个max()方法☺使用private关键字修饰某个成员变量后,这个成员变量可以被同一包中的其它类访问吗?☺在Java程序中,代码封装带给我们的好处是什么?☺请通过代码封装,实现如下需求:编写一个类Book,代表教材:具有属性:名称(title)、页数(pageNum),其中页数不能少于200页,否则输出错误信息,并赋予默认值200为各属性设置赋值和取值方法具有方法:detail,用来在控制台输出每本教材的名称和页数编写测试类BookTest进行测试:为Book对象的属性赋予初始值,并调用Book对象的detail方法,看看输出是否正确☺编写一个类Book2,代表教材:具有属性:名称(title)、页数(pageNum),其中页数不能少于200页,否则输出错误信息,并赋予默认值200具有方法:Sdetail,用来在控制台输出每本教材的名称和页数具有带参数的构造方法:用来完成对象的初始化工作,并在构造方法中完成对页数的最小值限制编写测试类Book2Test进行测试:初始化一个Book2对象,并调用该Book2对象的detail方法,看看输出是否正确☺编写一个类Book3,代表教材:具有属性:名称(title)、页数(pageNum)、类型(type)具有方法:detail,用来在控制台输出每本教材的名称、页数、类型具有两个带参构造方法:第一个构造方法中,设置教材类型为“计算机”(固定),其余属性的值由参数给定;第二个构造方法中,所有属性的值都由参数给定编写测试类Book3Test进行测试:分别以两种方式完成对两个Book3对象的初始化工作,并分别调用它们的detail方法,看看输出是否正确改进上学期所编写的宠物猫程序:运用封装、构造方法及构造方法的重载编写一个宠物猫类,能吃,能喝,能睡,能运动,能捉老鼠。
面向对象设计知识点面向对象设计(Object-Oriented Design,简称OOD)是软件工程领域中的重要概念,它是一种以对象为基本构建单元的设计方法。
对象是由数据属性(属性)和操作方法(方法)组成的封装体,通过类的定义来创建对象。
面向对象设计具有灵活、模块化、易维护等优点,被广泛应用于各种软件系统开发场景。
本文将介绍面向对象设计中的一些重要知识点,包括封装、继承、多态和抽象等。
一、封装封装是面向对象设计的核心概念之一,它将数据和行为封装在一个对象内部,对象对外部隐藏了具体的实现细节,只暴露出一组接口供其他对象使用。
封装可以有效地保护对象的数据,提高了代码的可维护性和可重用性。
在封装中,我们需要关注以下几点:1. 数据隐藏:将对象的数据设置为私有(private)属性,通过公有(public)方法来获取和修改数据,确保对象数据的访问受到限制。
2. 隐藏实现细节:对象应该将内部的实现细节隐藏起来,只提供有限的接口给外部使用,这样可以避免外部对对象的依赖,同时也方便后续对实现进行修改和优化。
二、继承继承是面向对象设计中实现代码重用的一种方式。
通过继承,一个类可以继承另一个类的属性和方法,并在此基础上进行扩展或修改。
被继承的类称为父类或基类,继承的类称为子类或派生类。
继承有以下特点:1. 单继承和多继承:单继承表示一个子类只能继承自一个父类,而多继承允许一个子类同时继承自多个父类。
2. 继承关系:子类继承了父类的属性和方法,并可以添加新的属性和方法或覆盖父类的方法。
3. 代码复用:继承可以避免重复编写相同的代码,提高代码的可维护性和可读性。
三、多态多态是面向对象设计的重要特性,它允许子类对象对父类的方法进行不同的实现。
多态性使得我们可以通过父类引用指向不同子类的对象,并根据实际的子类类型来调用相应的方法。
多态性的特点包括:1. 重写(覆盖):子类可以重写父类的方法,实现自己的特定逻辑。
2. 动态绑定:运行时根据对象的实际类型来动态地调用方法,而不是根据引用类型来确定调用哪个方法。
Java面向对象设计最佳实践- 类的设计基础知识在开始类的设计之旅之前,首先引入一些基础知识,方便后续更详细的实践设计文章之理解,也是本章的主要内容。
Java作为“全面”支持面向对象编程(OOP)语言,其吸取了其他OOP(比如C++、Smalltalk语言等特性)的优点,提供了面向对象的四种基本性质:抽象性、封装性、继承性和多态性。
Java语言以"类(Class)"为基本单位(或者模块),按照成员划分,其主要组成部分为:字段(Field)、方法(Method),构造器(Constructor),其中,在Java 5发布之后,注解(Annotation)也加入了Class的大家庭之中。
按照结构来划分,主要分为申明语句(Declaration Statement)和块(Block)。
其中,申明语句,字段的申明和接口中方法和常量定义(这里和C语言说法有点不同)。
块(Block)是执行大于零条的执行语句,块中的变量是本地变量(Local Variable)。
分为命名块和非命名块。
命名块是有名称的块,大致分为方法(Method)和构造器(Constructor)和内置类(Inner/Nested Class)。
(类是也是一种块,不过层次不同。
而内置类(Inner/Nested Class),笔者把其归为字段之中)。
非命名块,顾名思义,大致有类(Static Block)块、实例(Instance Block)和匿名内部类(Anonymous Class)。
这些信息保存在JVM中的方法区中。
注意,泛型类型参数在运行时进行了擦写,因此是不可见的。
字段(Field),主要表示类或者对象(实例)的状态(引用或者原生类型),也可以称为“属性”。
对于类的字段而言,类中的字段,其生命范围是类范围,这种类状态的持久到JVM退出或者ClassLoader重载其类定义。
相反,对象字段,其关联的生命范围是对象(实例),每个对象字段的状态相对独立的,当对象(实例)消亡后,其状态不复存在。
最后一种特殊状态字段是“常量”(static final修饰),其生命周期是在JVM的常量池。
方法(Method),命名的控制类或者对象的有状态或无状态的执行模块,可称作类或者对象的“行为”。
按照生命范围来来划分,有类方法和对象(实例)方法。
其中对象(实例)方法又可划分为抽象和具体(普通)方法。
方法是实现多态的重要手段,注意方法本身没有状态。
构造器(Constructor),主要用于初始化对象(实例)状态字段,值得一提的是,在构造器中初始化类状态字段是一种相当坏的实践。
内置类,由三类组成,有作为实例部分的内置类(Inner Class)、隶属于类的内置类(Nested Class)和在块中定义的内置类(Local Class)。
类块(Static Block),也可称为静态块。
仅仅可视本类的静态成员,其主要用作初始化类成员变量或常量,当ClassLoader加载该类的时候,其生命周期仅仅一次加载执行,先定义先执行的原则。
实例块(Instance Block),也叫做对象块。
和类块类似,可视所有的本类和对象成员,其生命周期开始在构造器调用之前,先定义先执行的原则。
注解(Annotation),作为语言新功能添加到了Java 5 以后的版本。
主要作为程序元信息配置和代码注解,提供了可读性和新的元信息配置。
Java面向对象设计最佳实践- 内置类设计从这篇文章开始进入实战阶段的设计阶段,本文介绍内置类设计的最佳实践。
回顾一下,类(Class)作为Java编程语言中的基本单元模块,提供了面向对象的四种基本性质:抽象性、封装性、继承性和多态性。
在面向对象设计原则中,尽可能偏好方法,而非字段(或属性)。
简单的说,方法更好的表达语义。
因此,在方法实现过程中,经常会遇到类似的情景,接口方法method1 调用其他方法来完成功能需要。
无非有三种情况,利用本类的(静态或者实例的)方法,调用某个类的静态可访问的方法和某个实例可访问的实例方法。
但是,良好类设计是尽量的隐藏实现细节,简单清晰地表达语义。
客户端程序只关心输入和输出,没有必要去关心中间的细节。
回到上述的三情况,尽可能隐藏本类和他类的细节。
如果本类和他类相互耦合,那么扩张性和易用性受到一定程度的影响。
但是设计人员想让本类和他类相互知晓,或者范围限制(主要是指类之间的访问限制)尽可能小,那么内置类是一个很好的办法。
笔者把内置类分为三类:类内置类(Nested Class),实例内置类(Inner Class)和布局内置类(Local Class)。
下面分别介绍这三种类的使用场景和设计方法。
类内置类(Nested Class),在内置类中使用得最多的一类。
其作为类的一部分,随外层类(Enclosing Class)顺序地被加载。
它的好处是,定义的类内置类仅此一次被创建并加载,可视外层类的类成员。
那么使用场景不难得出,对于实例成员不感冒,只关心类成员,并且减少没有必要重复类的创建和加载。
在大多数实际情况中,这个模式已经足够了。
举一个的JDK里面的例子,迭代Map的时候,键值对实体接口java.util.Map.Entry<K, V>,其定义在java.util.Map<K, V>接口中,自然其修饰符是public static final。
为了客户端程序能够利用java.util.Map.Entry<K, V>,JDK暴露了它。
一般来说,private final static是通用的设计。
外层类对其是完全可视的,因此private 是没有问题的。
至于final的修饰,要谈到笔者设计经验中的一个原则,尽量使用final修饰可修饰的。
其中有几个好处,比如线程安全、拒绝子类、标准化(在后面的设计文章中会详细说明)等。
在内置类设计中,不应该期望其他类继承这个类,更不要期望其他人会使用的内置类了。
又回到JDK,大家会发现java.util.HashMap<K,V>内部定义不少的类内置类。
使用下了代码实例补充说明上述:package org.mercy.design;/***OuterClass是外层类,NestedClass类内置类*@author mercyblitz*/public class OuterClass {/***private final static是类内置类的通用设计技巧*/private final static class NestedClass {}}代码-1如果OuterClass类中有实例变量的话,显然NestedClass是不可见的,也是不适用的(因为它是类的一部分)。
这个时候,利用实例内置类可以解决这类问题。
示例代码如下:package org.mercy.design;/***OuterClass2是外层类,InnerClass实例内置类**@author mercyblitz*/public class OuterClass2 {private String message;/***使用private final是一种好习惯。
:D*/private final class InnerClass {/***输出OuterClass2消息*/private void outputMessageFromOuterClass2() {// 注意,this的命名空间System.out.println(OuterClass2.this.message);}}}代码-2在“代码-2”中,InnerClass利用OuterClass2的message字段作为输出。
可能有人会说,InnerClass这种实例内,为了得到这个类,不得不创建一个实例,太浪费资源了,为什么不直接把OuterClass实例作为参数,直接传入到InnerClass的方法呢?没错,可以那么做。
不过单从访问外层类的实例变量而言,利用实例内置类是有点显得浪费。
如果客户端利用了泛型编程的话,情况就会不同。
总所周知,泛型设计能够提高灵活性,可是也有很多限制。
模版参数类型是跟随其寄主类的,模板参数类型是不会写入class文件中的,这就是为什么反射(Reflection)不能解析出类的模板参数类型。
但是,模板参数类型在实例(对象)范围是可用的(或可视的)。
如果内置类中想要利用外层类的模板参数类型的话,那么实例内置类就有很大用处。
例子如下:package org.mercy.design;/***OuterClass3是外层类,InnerClass实例内置类**@author mercyblitz*@param<T>*模板参数类型,实例内置类可以利用*/public class OuterClass3<T> {private T data;/***使用private final是一种好习惯。
:D*/private final class InnerClass {public void setData(T newData) {OuterClass3.this.data = newData;// DOES Other things}}}代码-3“代码-3”中的实例内置类利用外层类OuterClass3中的模板参数T,作为setData参数的类型。
看似类内置类和实例内置类已经足够使用了。
考虑这么一个场景,一个方法利用了内置类来实现功能,这个方法中的变量需要被内置类来利用,通常可以把变量作为参数,传入内置类构造器或者其方法中,这也是通常的方法。
不过利用布局内置类(Local Class)更为方便,因为局部内置类是在块中(方法也是一种特殊的块)定义的,这样就很好的解决了上下文的参数传递问题。
参看代码:package org.mercy.design;/***OuterClass4是外层类,Printer局部内置类**@author mercyblitz*/public class OuterClass4 {public void print(byte[] bytes) {final String message = new String(bytes);/***名为Printer LocalClass,不必把message作为参数传递。
*/class Printer {private void doPrint() {System.out.println(message);}}new Printer().doPrint();}public static void main(String[] args) {new OuterClass4().print("AAAAAAA".getBytes());}}代码-4在“代码-4”的示例中,有人可能会说,这看不出什么好处呀?!如果内置类依赖的变量超过4个(Effective Java书中提到超过四个参数的话,不利于维护),那么局部内置类是不是方便维护呢?顺便提到,匿名内置类是局部内置类的一种。