Java面向?qū)ο笤O(shè)計

本教程將通過示例了解Java中面向?qū)ο?OOP)的概念。討論面向?qū)ο缶幊痰奶匦?，以及編寫面向?qū)ο蟪绦虬▌?chuàng)建類，并從這些類創(chuàng)建對象，以及創(chuàng)建應(yīng)用程序，這些應(yīng)用程序是使用這些對象的獨立可執(zhí)行程序。

如果以前從未使用過面向?qū)ο蟮木幊陶Z言，在開始編寫任何代碼之前，您需要學(xué)習(xí)一些基本概念。本課將向您介紹對象，類，繼承，接口和包。在這些概念如何與真實世界相關(guān)，同時提供Java編程語言的語法介紹。

對象是什么？

對象是相關(guān)狀態(tài)和行為的軟件包。軟件對象通常用于模擬在日常生活中發(fā)現(xiàn)的真實世界對象。本課解釋如何在對象中表示狀態(tài)和行為，介紹數(shù)據(jù)封裝的概念，并解釋以這種方式設(shè)計軟件的好處。
更多關(guān)于對象，可點擊以下鏈接了解 -

• http://www.yiibai.com/java_object_oriented_design/java_class_instance.html

類是什么？

類是創(chuàng)建對象的藍(lán)圖或原型。這個部分定義了一個模型化真實世界對象的狀態(tài)和行為的類。 它有意地專注于基礎(chǔ)，顯示一個簡單的類如何干凈地建模狀態(tài)和行為。
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• http://www.yiibai.com/java_object_oriented_design/java_class_base.html

繼承是什么？

繼承提供了一個強大和自然的機制來組織和結(jié)構(gòu)化軟件。本節(jié)介紹類如何從其父類繼承狀態(tài)和行為，并解釋如何使用Java編程語言提供的簡單語法從另一個類派生一個類。
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• http://www.yiibai.com/java_object_oriented_design/java_inheritance.html

接口是什么？

接口是類和外部世界之間的契約。當(dāng)一個類實現(xiàn)一個接口時，它承諾提供由該接口發(fā)布的行為。本節(jié)定義一個簡單的接口，并解釋實現(xiàn)它的任何類的必要的更改。
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• http://www.yiibai.com/java_object_oriented_design/java_interface.html

包是什么？

包是以邏輯方式組織類和接口的命名空間。將代碼放入包中使得大型軟件項目更容易管理。 本節(jié)解釋為什么包是這么有用，并介紹由Java平臺提供的應(yīng)用程序編程接口(API)。
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• http://www.yiibai.com/java_object_oriented_design/java_import.html

類是定義對象的數(shù)據(jù)字段和方法的模板，藍(lán)圖或約定。對象是類的實例。一個類可以創(chuàng)建多個實例。Java類使用變量來定義數(shù)據(jù)字段和方法來定義操作。此外，類提供了一種特殊類型的方法，稱為構(gòu)造函數(shù)，調(diào)用它們來創(chuàng)建一個新對象。構(gòu)造函數(shù)可以執(zhí)行任何操作，但構(gòu)造函數(shù)一般設(shè)計為執(zhí)行初始化操作，例如：初始化對象的數(shù)據(jù)字段。
參考以下圖，類可被實例化為一個個的對象 -

對象由屬性和方法組成。 屬性是定義對象的特征; 屬性中包含的值將同一個類的對象區(qū)分開來。為了更好地理解這一點，以手機(Mobile)作為一個對象。手機(Mobile)具有像模型，制造商，成本，操作系統(tǒng)等特性。因此，如果創(chuàng)建“華為”手機對象和“IPhone”手機對象，它們的特性是不一樣的，因此每個對象是不一樣的。對象的屬性的值也稱為對象的狀態(tài)。

Java面向?qū)ο缶幊逃腥齻€主要特點。

1. 封裝
2. 繼承
3. 多態(tài)性

我們對上面每個特性作更詳細(xì)討論和學(xué)習(xí)。

封裝

封裝意味著將所有變量(實例變量)和方法放在一個稱為類的單元中，在對象內(nèi)隱藏數(shù)據(jù)和方法。 封裝提供了保證數(shù)據(jù)和方法免于被意外更改的安全性。程序員有時將封裝稱為使用“黑盒”，或者可以使用而不考慮內(nèi)部實現(xiàn)機制。 程序員可以訪問和使用黑盒中包含的方法和數(shù)據(jù)，但不能更改它們。下面示例顯示了Mobile類和屬性，在使用構(gòu)造函數(shù)參數(shù)創(chuàng)建對象時設(shè)置一次對象信息。可以使用具有公共(public)訪問修飾符的getXXX()方法來訪問屬性。

package oopsconcept;  
public class Mobile {     
    private String manufacturer;  
    private String operating_system;  
    public String model;  
    private int cost;  
    //Constructor to set properties/characteristics of object  
    Mobile(String man, String o,String m, int c){  
        this.manufacturer = man;  
        this.operating_system=o;  
        this.model=m;  
        this.cost=c;  
    }  
    //Method to get access Model property of Object  
    public String getModel(){  
        return this.model;  
    }  
    // We can add other method to get access to other properties  
}

繼承

面向?qū)ο蟪绦虻囊粋€重要特性是繼承 - 創(chuàng)建一個新類時共享現(xiàn)有類的屬性和方法。繼承主要用于代碼可重用性。所以利用已有的類并作進(jìn)一步擴展即可。這就是提高代碼的可重用性的一種辦法。一般來說，一個定義可以告訴從已有的類派生一個新類，這種實現(xiàn)稱為繼承。可以查看下面的繼承概念示例。這里已有上面的步中創(chuàng)建的Mobile類，它被其他特定類如：Android類和Blackberry類擴展。

Android.java 代碼如下 -

package oopsconcept;  
public class Android extends Mobile{  
        //Constructor to set properties/characteristics of object  
        Android(String man, String o,String m, int c){  
                super(man, o, m, c);  
            }  
        //Method to get access Model property of Object  
        public String getModel(){  
            return "This is Android Mobile- " + model;  
        }  
}

Blackberry.java 代碼如下 -

package oopsconcept;  
public class Blackberry extends Mobile{  
    //Constructor to set properties/characteristics of object  
    Blackberry(String man, String o,String m, int c){  
                    super(man, o, m, c);  
                }  
    public String getModel(){  
        return "This is Blackberry-"+ model;  
    }  
}

多態(tài)性

在Java核心中，多態(tài)(Polymorphism)是一個容易理解的概念。 多態(tài)性定義是：Poly表示許多，morphos表示形式。它描述了允許在基于上下文的不同情況下正確解釋相同字或符號的語言的特征。在Java中有兩種類型的多態(tài)性。 例如，在英語中，動詞“run”表示不同的東西，如果在“足跡”，“商業(yè)”或“電腦”這個東西關(guān)聯(lián)。那么理解“run”的含義應(yīng)該是基于與它使用的其他詞。面向?qū)ο蟮某绦蚩删帉懯褂孟嗤Q的方法，但在不同的上下文中執(zhí)行不同的工作。 Java提供了兩種實現(xiàn)多態(tài)的方法。

1. 靜態(tài)多態(tài)性(編譯時多態(tài)性/方法重載)：
通過改變方法名稱和參數(shù)來執(zhí)行不同方法實現(xiàn)的能力被稱為方法重載。在下面的程序中，有三個打印(print())方法，每個方法有不同的參數(shù)。當(dāng)要正確重載一個方法時，可以調(diào)用它提供不同的參數(shù)列表，并執(zhí)行相應(yīng)的方法版本。

package oopsconcept;  
class Overloadsample {  
    public void print(String s){  
        System.out.println("First Method with only String- "+ s);  
    }  
    public void print (int i){  
        System.out.println("Second Method with only int- "+ i);  
    }  
    public void print (String s, int i){  
        System.out.println("Third Method with both- "+ s + "--" + i);  
    }  
}  
public class PolymDemo {  
    public static void main(String[] args) {  
        Overloadsample obj = new Overloadsample();  
        obj.print(10);  
        obj.print("Amit");  
        obj.print("Hello", 100);  
    }  
}

執(zhí)行上面代碼，輸出結(jié)果如下 -

2. 動態(tài)多態(tài)性(運行時多態(tài)性/方法覆蓋)

當(dāng)通過擴展現(xiàn)有類創(chuàng)建子類時，新子類包含在原始超類中定義的數(shù)據(jù)和方法。換句話說，任何子類對象都具有其父對象的所有屬性。然而，有時，超類數(shù)據(jù)字段和方法不完全適合于子類對象; 在這些情況下可考慮覆蓋父類成員。下面舉個例子說明繼承。

package oopsconcept;  
public class OverridingDemo {  
    public static void main(String[] args) {  
        //Creating Object of SuperClass and calling getModel Method  
        Mobile m = new Mobile("Nokia", "Win8", "Lumia",10000);  
        System.out.println(m.getModel());  
        //Creating Object of Sublcass and calling getModel Method  
        Android a = new Android("Samsung", "Android", "Grand",30000);  
        System.out.println(a.getModel());  
        //Creating Object of Sublcass and calling getModel Method  
        Blackberry b = new Blackberry("BlackB", "RIM", "Curve",20000);  
        System.out.println(b.getModel());  
    }  
}

抽象

所有編程語言都提供抽象?？梢哉f，能夠解決的問題的復(fù)雜性與抽象的種類和質(zhì)量直接相關(guān)。面向?qū)ο缶幊痰囊粋€基本要素是抽象。人類通過抽象來管理復(fù)雜性。當(dāng)你開車時，不必關(guān)心汽車的確切內(nèi)部工作(除非你是一個技工)。關(guān)心的是通過其接口，如方向盤，制動踏板，加速踏板等與汽車交互。各種汽車制造商有不同的實施汽車工作，但其基本接口沒有改變(即仍然使用方向盤，剎車踏板，加速踏板等與汽車互動)。 因此，對汽車的知識是抽象的。

管理抽象的強大方法是通過使用層次化分類。這允許分層復(fù)雜系統(tǒng)的語義，將它們分成更易于管理的部分。從外面，一輛汽車是一個單一的對象。汽車由幾個子系統(tǒng)組成：轉(zhuǎn)向，制動器，音響系統(tǒng)，安全帶，暖氣，蜂窩電話等。反過來，這些子系統(tǒng)中的每一個由更專門的單元組成。 例如，聲音系統(tǒng)由無線電，CD播放器和/或磁帶播放器組成。關(guān)鍵是通過使用分層抽象來管理汽車(或任何其他復(fù)雜系統(tǒng))的復(fù)雜性。

抽象類是不完整的東西，不能創(chuàng)建抽象類的實例。如果想使用它，需要通過擴展它來完成或具體的實現(xiàn)。如果一個類不包含任何抽象方法，并且實現(xiàn)了所有抽象方法繼承自已實現(xiàn)或擴展的抽象類或接口，那么它被稱為具體類。順便說一下，Java有抽象類的概念，抽象方法，但是變量不能在Java中抽象。

讓我們舉一個名為Vehicle的Java抽象類的例子。當(dāng)創(chuàng)建一個類叫Vehicle，知道應(yīng)該有像start()和Stop()的方法，但不知道每個車輛的啟動和停止機制，因為可以有不同的啟動和停止機制，例如：可以通過按按鈕啟動。

抽象的優(yōu)點是：一個新類型的車輛只需要創(chuàng)建一個新類，擴展 VehicleAbstract 類并實現(xiàn)它的方法：啟動-start()和停止-stop()方法的接口都是一樣的。

package oopsconcept;
public abstract class VehicleAbstract {
    public abstract void start();
    public void stop(){
        System.out.println("Stopping Vehicle in abstract class");
    }
}
class TwoWheeler extends VehicleAbstract{
    @Override
    public void start() {
        System.out.println("Starting Two Wheeler");        
    }    
}
class FourWheeler extends VehicleAbstract{
    @Override
    public void start() {
        System.out.println("Starting Four Wheeler");
    }
}

package oopsconcept;
public class VehicleTesting {
    public static void main(String[] args) {
        VehicleAbstract my2Wheeler = new TwoWheeler();
        VehicleAbstract my4Wheeler = new FourWheeler();
        my2Wheeler.start();
        my2Wheeler.stop();
        my4Wheeler.start();
        my4Wheeler.stop();
    }
}

執(zhí)行上面代碼，輸出結(jié)果如下 -