Java学习：面向对象编程

面向对象

• 面向对象(OOP Object-Oriented Programming)：操作和数据是封装到类里的。比如要进行一个开窗操作。
• 采用面向对象的思路：定义一个Window类，在类里定义一个open()方法，此时，要打开窗户，首先基于Window类定义窗口对象window，调用window对象的open()方法， 即window.open()，相当于是一个主谓结构。

面向对象程序设计(Object Oriented Programming)作为一种新方法，其本质是以建立模型体现出来的抽象思维过程和面向对象的方法。模型是用来反映现实世界中事物特征的。任何一个模型都不可能反映客观事物的一切具体特征，只能对事物特征和变化规律的一种抽象，且在它所涉及的范围内更普遍、更集中、更深刻地描述客体的特征。通过建立模型而达到的抽象是人们对客体认识的深化。

任务1、采用面向对象方式求三角形面积

• 采用面向过程的思路：定义一个计算三角形面积的函数calcuate riangleArea(double a, double b, double c)
• 创建Triangle类，包含a、b、c私有属性，提供无参与有参构造方法，提供getters和setters，重写toString()方法，提供getArea()方法
• 创建TestTriangle类，实例化Triangle对象，设置对象属性a、b、c，调用对象方法，计算出三角形面积

（一）编程实现

• 创建net.zwh.p03.t01包，然后在包里创建Triangle类
  

• 定义三个缺省权限的双精度属性a、b、c，定义计算三角形面积的方法getArea()，返回值是双精度
  （1）利用三边关系定理判断能否构成三角形

• 三边关系定理：任意两边之和大于第三边
  （2）如果能构成三角形，利用海伦公式来计算

• 三边为$a,b,c$ 半周长$p=\frac{a+b+c}{2}$

• 面积$area=\sqrt{p(p-a)(p-b)(p-c)}$

package net.zwh.p03.p01;

import java.util.Scanner;

/**
 * 功能：测试三角形类
 */
public class Triangle {
    // 定义确实权限属性
    double a, b, c;

    /**
     * @return 三囧雪面积
     */
    public double getArea() {
        double s = 0, p;
        // 判断a、b、c能否构成三角形
        if (a + b > c && b + c > a && c + a > b){
            p = (a + b + c) / 2;
            s = Math.sqrt(p * (p-a)*(p-b)*(p-b));
        } else {
            s = -1;
        }
        return s;
    }
}

• 类Triangle封装了数据（a、b、c）和操作（getArea()），封装（Encapsulation）是面向对象三大特性之一。

• 利用IDEA的工具，可以显示Triangle类的类图
  

• 创建一个测试类TestTriangle类，在其主方法里，创建Triangle对象，设置其属性，调用其方法，计算得到三角形面积
  

package net.huawei.p03.t01;

import java.util.Scanner;

/**
 * 功能：测试三角形类
 */
public class TestTriangle {
    public static void main(String[] args) {
        double a, b, c, s;
        Scanner sc = new Scanner(System.in);
        // 利用无参构造方法创建三角形对象
        Triangle triangle = new Triangle();

        System.out.print("a = ");
        a = sc.nextDouble();
        System.out.print("b = ");
        b = sc.nextDouble();
        System.out.print("c = ");
        c = sc.nextDouble();

        // 设置三角形对象属性
        triangle.a = a;
        triangle.b = b;
        triangle.c = c;
        
        // 调用三角形对象方法
        s = triangle.getArea();
        
        // 判断是否构成三角形
        if (s != -1) {
            System.out.println("s = " + s);
        } else {
            System.out.println("提示：构不成三角形！");
        }
    }
}

• 运行程序，查看结果
  
  

• 缺省权限属性的不足：由于a、b、c是缺省权限属性，可以通过对象.属性名直接访问，比如triangle.a = -10;，边长不能为负，这样直接访问属性显然不合理，因此，我们应该将属性私有化，外界不能直接访问，而必须通过公共方法来设置和获取属性，于是私有属性得到有效的保护。

• 如何实现类的封装：在定义一个类时，将类中的属性私有化，即使用private关键字来修饰，私有属性只能在它所在类中被访问，如果外界想要访问私有属性，需要提供一些使用public修饰的公有方法，其中包括用于获取属性值的getXXX()方法（简称getter）和设置属性值的setXXX()方法（简称setter）。

• 修改Triangle类，将a、b、c属性设置为私有属性
  

• 查看TestTriangle类，就会发现程序报错
  

• 为了让triangle对象能设置私有属性a、b、c，我们要提供setXXX(setter)
  

• 参与名与成员变量名相同时，给成员变量名加个this前缀，this这个特殊变量代表的当前类的实例，类似与Python当中的self。

• 此时，triangle对象可以设置私有属性，但是无法获取私有属性值,就要提供getXXX(getter)。
  

• 修改TestTriangle类，通过setter方法来设置对象属性
  

• 运行程序，查看结果
  

• 演示对象调用geXXX()方法
  

• 操作技巧：自动利用IDEA自动生成getters和setters

• 删除刚才创建的getters和setters
  

• 演示如何自动生成getters和setters
  

• 单机Code菜单下[Generate…]或者按组合键， + 键，打开Generate菜单。
  

• 选择Getter and Setter
  

• 按住Control + 单机 选中全部，点击OK，即可完成。

• 在TestTriangle类主方法里打印三角形对象信息，会不会显示三角形的数据信息？
  

• 通过运行程序查看，显示的是对象的路径.类名@地址，其实地址就是对象的哈希码。

• 如何才能打印对象时显示对象的数据信息，我们需要去重写(OverRide)Triangle类的toString，雷士于Python类的__str__方法的功能。采用IDEA自动生成toString()方法。
  
  
  

• 再次运行Test Triangle，查看直接打印对象的效果。
  

• 其实，打印对象时，默认就会调用对象的toString()方法。

• 练习：让面积保留两位小数
  

• 刚刚在创建三角形对象时，基于默认的无参构造方法来进行对象初始化的。

• 如果在创建类的时候没有写构造方法，系统会自动添加一个无参构造方法。
  

• 构造方法的特点：（1）public权限； （2）

• 下面给三角形类定义一个有参构造方法
  
  

• 当自己创建了有参构造方法时，系统就不会自动添加无参构造方法。只有手动添加。
  

• 将蓝色光条移到类名上，表明不初始化
  
  
  

• 再去查看TestTriangle类，错误消失了
  

• 运行TestTriangle类，查看结果
  

• 创建TestTriangle2类来测试有参构造方法
  
  

• 代码

package net.zwh.p03.t01;


import java.util.Scanner;

/**
 * 功能：测试三角形类
 */

public class TestTriangle2 {
    public static void main(String[] args) {
        double a,b,c,s;
        Scanner sc = new Scanner(System.in);

        System.out.print("a = ");
        a = sc.nextDouble();
        System.out.print("b = ");
        b = sc.nextDouble();
        System.out.print("c = ");
        c = sc.nextByte();

        // 基于有参构造方法来创建三角形对象
        Triangle triangle = new Triangle(a, b, c);

        // 调用三角形对象方法
        s = triangle.getArea();

        // 打印三角形对象
        System.out.println(triangle.toString());
        // 判断是否构成三角形
        if (s != -1) {
            System.out.println(String.format("s = " + "%.2f",s));
        } else {
            System.out.println("提示：不构成三角形！");
        }
    }
}

• 运行程序，查看结果
  
• 练习：如何防范给三角形内a、b、c成员变量赋负值。

（二）讲解知识点

（三）拓展练习

任务1、创建学生类并测试

• 创建Student类，包含id、name、gender、age、major、clazz、phone私有属性，提供无参与有参构造方法，提供getters和setters，提供toString()方法，提供learn()方法。
  

任务2、采用面向对象求解一元二次方程

• 创建一元二次方程类Equation，包含a、b、c三个私有属性，提供getters和setters，提供无参和三参构造方法，一个公共方法solve()。然后创建一个测试类TestEquation，在其主方法里创建Equation对象，设置对象属性，调用对象方法求解方程。