《计算概论》课程第十九讲 C 程序设计语言应用

Size: px

Start display at page:

Download "《计算概论》课程第十九讲 C 程序设计语言应用"

羽贝
5 years ago
Views:

1 Java 高级技术课程第二讲 Java 语言的面向对象特性 (3) 李戈北京大学信息科学技术学院软件研究所 2010 年 3 月 21 日

2 进入一个新的主题抽象类 vs. 接口

3 抽象类的引出抽象类现实世界中一些没有具体对象的纯粹抽象概念, 例如, 鸟鱼灯树动物 ; 抽象类用于建模现实世界中的纯粹抽象概念 ; 定义方法 : 使用保留字 abstract public abstract class MyAbstractClass { 纯粹抽象的概念不容易找到直接对应的对象 ; 抽象类不能直接实例化只能被继承和扩充, 不能创建自己的对象实例 ;

4 抽象类的形式一般的方法 returntype methodname ( paramlist ) { methodbody 方法名和形式参数表两部分又合称该方法的基调抽象方法只给出方法的基调, 而无需给出方法体 ; abstract returntype abstractmethod ( [paramlist] ) abstract class light { abstract void open ( ); abstract void close ( ); abstract radio { abstract void open ( ); abstract void close ( ); abstract void tune ( ); abstract void volume( );

5 抽象类理解抽象类与抽象方法当遇到一个抽象的概念, 它代表一类的事物, 但却很难在现实世界中为这个概念找到一个实例, 使这个实例可以代表该概念所表达的所有事物, 则可以考虑把这个概念定义为一个抽象类抽象方法仅能说明存在一个基调为的方法, 即表明某个类具有某种功能, 且该功能的使用方法被定义为实现该功能的方法的基调 ; 如何设计抽象类的抽象方法遥控器通感法

6 抽象类的使用抽象类的使用抽象类不能直接创建实例, 通常作为某些类的超类 ; MyAbstractClass obj = new MyAbstractClass(); // 编译错误! 抽象类的子类应该重定义抽象类的抽象方法, 给出它们的具体实现注意 : 如果子类没有重定义抽象类的某个抽象方法, 则这个子类也是抽象类抽象类不一定包含抽象方法 ; 包含抽象方法的类一定是抽象类 ;

7 abstract radio { abstract void open ( ); abstract void close ( ); abstract void tune ( ); abstract void volume( ); 抽象类的使用 public radiorecord extends radio{ void open ( ) { void close ( ) { void tune ( ) { void volume( ) { void recorder( ) { public miniradio extends radio{ void open ( ) { void close ( ) { void tune ( ) { void volume( ) {

8 硬件的接口 : 接口不同生产厂商的硬件通过接口拼装在一起

9 软件的接口接口不同软件生产厂商生产的类方法 ( 函数 ) public class JavaSample { double result = 0; result = power(123, 3) + power(456, 6); result = sqrt(result); result = abs(result); public double power(double x, int y){ public double sqrt(doube x) { public double abs(x) { 需要实现的方法 : power(x,y) sqrt(x); abs(x);

10 广义的接口接口是使用者 ( 或说客户 ) 与实现者 ( 或说服务者 ) 之间一组约束的抽象 ; 类的接口是指类提供给其他类可访问的成员数据和成员方法 ; 方法的接口是指方法的参数返回类型和抛出的异常类型等 ; 狭义的接口 Java 语言中对某种数据类型的特称 ; Java 语言中的接口 : 只能定义公有的静态常量数据成员 ; 只能定义公有的抽象方法 ;

11 接口的声明方法接口的声明接口的数据成员只能是公有的静态常量数据, 因此数据成员的声明只能使用 public static final 的组合 ; 数据成员必须进行初始化 ; 缺省 :public static final 接口的成员方法只能是公有的抽象方法, 因此成员方法的声明只能使用 public abstract 的不同组合缺省 :public abstract

12 接口的声明 public interface Controllable { public static final int OFF = 0; public static final int ON = 1; void setpower (int onoroff); boolean ispoweron( ); public interface Controllable { private int OFF = 0; // 错误, 接口不能声明私有的成员 public int ON; // 错误, 没有进行初始化 public interface Controllable { private void methodone(); // 错误, 接口不能声明私有的成员 final void methodtwo(); // 错误, 接口不能声明最终方法成员 static void methodtwo(); // 错误, 接口不能声明静态方法成员......

13 接口与类接口的实现类是对事物的属性动作的封装 ; 接口描述了一组相关联的动作的展现形式 ; 接口表达的是设计级的内容, 它没有实现体 ; 类表达的是实现级的内容, 它有实现体接口的实现接口的表现形式是纯虚类 ; 要把纯虚类变为有实现体的类可以通过继承 + 重定义的方法实现 class classname implements interfacename

14 接口的实现 public interface Controllable { int OFF = 0; int ON = 1; void setpower(int onoroff); boolean ispoweron(); public class Television implements Controllable { private int power = Controllable.OFF; // 引用接口中的公有静态成员 private String trademark = ; // 定义 Television 私有成员 public Television(String mark) // Television 的构造方法 { trademark = mark; public String gettrademark() // Television 自身的公有方法 { return trademark; public void setpower(int onoroff) // 实现接口的抽象方法 { public boolean ispoweron() // 实现接口的抽象方法 { 问题 :public 可否不写???

15 接口的基本用法接口的使用声明接口的引用变量, 使这种引用变量引用实现该接口的类的对象实例 ; 调用接口方法在这个对象实例的实现体 ; public class ControllableDemo { public static void main(string[ ] args) { Television obj = new Television(" 创维 "); Controllable ref = obj; ref.setpower(controllable.on); if (ref.ispoweron()) System.out.println(((Television)ref).getTradeMark() + " 牌电视的电源已经开启!");

16 一个接口可以被多个类实现, 接口的多个实现例如 : 类 h 和 Television 实现接口 Controllable, 这时通过接口 Conrollable 的引用变量 ref 调用 setpower() 和 ispoweron() 方法时, 将根据 ref 的动态类型调用相应的实现版本, 产生运行时多态 << 接口 >> Controllable << 实现类 >> Television << 实现类 >> DvdPlayer

17 一个类也可实现多个接口实现多个接口可用来建模现实世界的多继承读在职研究生的教师既是学生也是教师 : 在 C++ 语言中可以设计类 IN_SERVICE 继承类 STUDENT 和类 TEACHER; 在 Java 语言中则可定义接口 AsStudent 和接口 AsTeacher, 让类 InService 实现这两个接口来模拟多继承

18 变量名字冲突问题一个类实现的多个接口中, 定义了相同名称的变量例如, 上述接口 AsStudent 和 AsTeacher 都定义了常量 MAX_COURSE_NUMBER, 在实现类中就不能直接访问该常量 ; 必须使用接口名区分是使用哪个接口中定义的变量 AsStudent. MAX_COURSE_NUMBER AsTeacher. MAX_COURSE_NUMBER

19 方法同名问题假设一个类同时实现了两个接口 : public interface InterfaceOne { int methodone(int x); int methodtwo(int x); public interface InterfaceTwo { int methodone(int x); int methodtwo(string name); public interface InterfaceOne { int method(int x); public interface InterfaceTwo { String method(int x);

20 方法同名问题一个类实现的多个接口中, 定义了同名的成员方法时 : 相同形式参数列表, 且相同返回类型的方法看作同一方法, 实现类只要重定义一次即可 ; 不同形式参数列表, 但相同返回类型的方法看作方法重载, 实现类必须为每种参数形式的方法提供实现体 ; 相同形式参数列表, 但不同返回类型的方法报告语法错误 ;

21 接口也是类接口的继承可以被继承, 一个接口继承多个超接口在声明接口时使用保留字 extends 给出它的超接口 ; 当有多个超接口时, 超接口名之间用逗号分隔 ; 例如 : 声明接口 TVController 继承接口 VideoController 和 AudioController public interface TVController extends VideoController, AudioController { // 省略同名数据成员方法的处理策略与一个类实现多个接口情况下的处理策略完全相同 ;

22 接口的继承 public interface SuperInterface { int methodone(int x); int methodtwo(int x); public interface SubInterfaceOne extends SuperInterface { int methodone(int x); int methodtwo(string name); public interface SubInterfaceTwo extends SuperInterface { int methodone(int x); int methodtwo(string name); 要实现接口 SubSubInterface 需要定义几个方法? public interface SubSubInterface extends SubInterfaceOne, SubInterfaceTwo{ int methodone(int x); int methodtwo( );

23 接口的使用方法接口与多态通过接口类型的引用变量使用接口的实现 ; 多态性的产生由于接口本身不能创建对象实例, 总是用来指向实现它的类的对象实例, 因此通过接口类型的引用变量调用方法总是会产生运行时多态绑定方法首先静态绑定 : 在编译阶段根据调用方法的引用变量的静态类型决定可访问且可应用的最精确方法 ; 然后动态绑定 : 在运行时根据该引用变量的动态类型决定调用该最精确方法在哪个类的实现版本 ;

24 接口与多态示例 (1) public interface SuperInterface { int method(double x); public interface SubInterfaceOne extends SuperInterface { int method(string name); public interface SubInterfaceTwo extends SuperInterface { int method(int x); public interface SubSubInterface extends SubInterfaceOne, SubInterfaceTwo { int method(string name); 假定 : 类 ClassOne 实现了接口 SubInterfaceOne, 类 ClassTwo 实现了接口 SubInterfaceTwo, 类 SubClass 实现了接口 SubSubInterface 假定有如下的声明 : ClassOne objone = new ClassOne(); ClassTwo objtwo = new ClassTwo(); SubClass subobj = new SubClass(); 调用 : SuperInterface superref = objone; superref.method(3);

25 接口与多态示例 (2) public interface SuperInterface { int method(double x); public interface SubInterfaceOne extends SuperInterface { int method(string name); public interface SubInterfaceTwo extends SuperInterface { int method(int x); public interface SubSubInterface extends SubInterfaceOne, SubInterfaceTwo { int method(string name); 假定 : 类 ClassOne 实现了接口 SubInterfaceOne, 类 ClassTwo 实现了接口 SubInterfaceTwo, 类 SubClass 实现了接口 SubSubInterface 假定有如下的声明 : ClassOne objone = new ClassOne(); ClassTwo objtwo = new ClassTwo(); SubClass subobj = new SubClass(); 调用 : SuperInterface superref = objone; superref.method("test");

26 接口与多态示例 (3) public interface SuperInterface { int method(double x); public interface SubInterfaceOne extends SuperInterface { int method(string name); public interface SubInterfaceTwo extends SuperInterface { int method(int x); public interface SubSubInterface extends SubInterfaceOne, SubInterfaceTwo { int method(string name); 假定 : 类 ClassOne 实现了接口 SubInterfaceOne, 类 ClassTwo 实现了接口 SubInterfaceTwo, 类 SubClass 实现了接口 SubSubInterface 假定有如下的声明 : ClassOne objone = new ClassOne(); ClassTwo objtwo = new ClassTwo(); SubClass subobj = new SubClass(); 调用 : SubInterfaceTwo subtworef = objtwo; subtworef.method(3.14);

27 接口与多态示例 (4) public interface SuperInterface { int method(double x); public interface SubInterfaceOne extends SuperInterface { int method(string name); public interface SubInterfaceTwo extends SuperInterface { int method(int x); public interface SubSubInterface extends SubInterfaceOne, SubInterfaceTwo { int method(string name); 假定 : 类 ClassOne 实现了接口 SubInterfaceOne, 类 ClassTwo 实现了接口 SubInterfaceTwo, 类 SubClass 实现了接口 SubSubInterface 假定有如下的声明 : ClassOne objone = new ClassOne(); ClassTwo objtwo = new ClassTwo(); SubClass subobj = new SubClass(); 调用 : SubInterfaceOne suboneref; suboneref = subobj; suboneref.method(3);

28 接口与多态示例 (5) public interface SuperInterface { int method(double x); public interface SubInterfaceOne extends SuperInterface { int method(string name); public interface SubInterfaceTwo extends SuperInterface { int method(int x); public interface SubSubInterface extends SubInterfaceOne, SubInterfaceTwo { int method(string name); 假定 : 类 ClassOne 实现了接口 SubInterfaceOne, 类 ClassTwo 实现了接口 SubInterfaceTwo, 类 SubClass 实现了接口 SubSubInterface 假定有如下的声明 : ClassOne objone = new ClassOne(); ClassTwo objtwo = new ClassTwo(); SubClass subobj = new SubClass(); 调用 : SubInterfaceOne suboneref; suboneref = subobj; suboneref.method( Test );

29 抽象类的作用 (1) public Dog { public void dogbehavior( ) { System.out.println(" 我晚上睡觉, 白天活动 "); public void dogfavoritefood( ) 我有一只宠物小狗 { System.out.println( 我喜欢吃骨头 ) public static Main() { Dog mydog = new Dog(); 同学小张为我的宠物小狗写了一个管理辅助程序 mydog.dogbehavior() ; // 输出 : " 我晚上睡觉, 白天活动 " mydog.dogfavoritefood() ;

30 抽象类的作用 (2) public Cat { public void catbehavior( ) { System.out.println(" 我白天睡觉, 晚上活动 "); public void catfavoritefood( ) { System.out.println( 我喜欢吃鱼 ) 我又得了一只宠物小猫 public static Main() { Cat mycat = new Cat(); mycat.catbehavior() ;. mycat.catfavoritefood() ; 我希望小张把宠物小狗的管理程序换成宠物猫

31 抽象类的作用 (3) 李老师, 你的宠物都差不多吧 public abstract class Animal { public abstract void Behavior( ); // 描述各种动物的特性 public abstract void FavoriteFood( ); // 描述动物的食物 public static Main() { Animal myanimal = new XXX(); myanimal.behavior() ; myanimal.favoritefood() ; 我写一个适用于多种宠物的管理程序吧

32 抽象类的作用 (4) public abstract class Animal { public abstract void Behavior( ); // 描述各种动物的特性 public abstract void FavoriteFood( ); // 描述各种动物的食物 public Dog extends Animal { private void Behavior() { System.out.println(" 我晚上睡觉, 白天活动 "); public void FavoriteFood( ){ ; public Cat extends Animal { private void Behavior() { System.out.println(" 我白天睡觉, 晚上活动 "); public void FavoriteFood( ){ ; 你可以随便收集小宠物了! 只要你可以把小动物绑定到我的程序上, 都可以管理!

33 管理程序的扩展为什么还要有接口? 小张同学运作得很好, 成立了一个小公司专门开发并销售宠物管理辅助系统, 很受欢迎! 新问题的产生管理部门规定 : 所有被饲养的宠物在公共场所出现, 都必须有行为控制措施 ( 也就是说得锁起来养着 ) 宠物饲养者必须提供宠物行为控制的相应措施 ; 宠物管理辅助系统必须提供宠物行为控制状态监控的功能 ;

34 接口的作用 (1) 小张 : 李老师, 咱们必须达成一个协议了 : 你来提供宠物行为控制措施! 我来提供宠物行为监控功能! 经协商并报上级主管部门审核, 定义接口如下 : public interface Controllable { int Locked = 1; int Unlocked = 0; void setlocked( ); boolean islocked( );

35 接口的作用 (2) public abstract class Animal implements Controllable { boolean iscontrollable; public void Behavior( ); // 描述各种动物的特性 public void FavoriteFood( ); // 描述各种动物的食物 abstract void setlocked(int onoroff); boolean islocked() { return iscontollable public static Main() { Animal myanimal = new XXX(); myanimal.behavior() ; myanimal.favoritefood() ; 于是, 小张重新编写了抽象类 if(!myanimal.islocked()) setlocked(controllable.locked); public interface Controllable { int Locked = 1; int Unlocked = 0; void setlocked(int onoroff) boolean islocked();

36 我也重新编写程序, 继承了小张重新编写的抽象类 public Dog extends Animal { public void Behavior( ){ ; public void FavoriteFood( ){ ; void setlocked(int onoroff){ ; public Cat extends Animal { public void Behavior( ){ ; public void FavoriteFood( ){ ; void setlocked(int onoroff){ ; 接口的作用 (3) public abstract class Animal implements Controllable { boolean iscontrollable; public void Behavior( ); public void FavoriteFood( ); abstract void setlocked(int onoroff); boolean islocked() { return iscontollable

37 故事的结局接口的作用 (4) 小张邀请我加入他的公司, 我们的程序合并在一起 ; 从此, 顾客可以到我们公司购买到适合于多种宠物的辅助管理系统 ; 抽象类仍然存在, 很多人得到了新的宠物, 只要可以继承 Animal 抽象类, 仍然可以绑定到我们的系统中 ; 接口仍然存在, 管理部门每年都来审查接口是否合理 ;

38 相同之处代表系统的抽象层 ; 都不能被实例化 ; 都可以包含抽象方法 ; 不同之处接口与抽象类抽象类中可以为部分方法提供默认的实现, 从而避免在子类中重复实现它们 ; 一个类只能继承一个直接的父类, 这个类可能是抽象类, 但一个类可以实现多个接口 ;

39 接口与抽象类 (1)

40 接口与抽象类 (2)

41 接口与抽象类 (2)

42 接口与抽象类 (2)

43 选用原则接口与抽象类用接口作为系统与外界交互的窗口 ; 接口一旦确定不随意修改 ; 用抽象类来确定系统中的扩展点

44 关于接口抽象类的讨论还将继续

软件工程文档编制

软件工程文档编制实训抽象类一实训目标掌握抽象类的定义使用掌握运行时多态二知识点抽象类的语法格式如下 : public abstract class ClassName abstract void 方法名称 ( 参数 ); // 非抽象方法的实现代码在使用抽象类时需要注意如下几点 : 1 抽象类不能被实例化, 实例化的工作应该交由它的子类来完成 2 抽象方法必须由子类来进行重写 3 只要包含一个抽象方法的抽象类,

《计算概论》课程 第十九讲 C 程序设计语言应用

《计算概论》课程第十九讲 C 程序设计语言应用