本文介绍了面向对象的程序设计，特别是JAVA中的实现。重点讨论了对象、类、声明类、属性、方法、构造函数、信息隐藏（封装）以及源文件布局和软件包的概念。通过实例展示了如何声明和使用类，以及类的成员访问。强调了对象和类的关系，以及在JAVA中如何声明和初始化属性、声明方法，并提供了构造函数的使用示例。
l 2.1.简介
l 软件工程是艰巨的，难以驾御的学科。在过去的半个世纪里，计算机科学家、软件工程师、系统结构师们反复思考一个问题：如何通过代码重用使开发软件系统变得容易？最初的程序设计是用机器语言进行的，为了解决机器语言的复杂性，人们设计了“高级语言”。设计了系统过程调用，完成常用的相同的操作（如文件的打开、读、写）。
l 与此同时，另外一些开发者将公用的函数、过程收集组织到库中。例如：计算工程结构负荷的NASTRAN，在网络上的计算机之间传输字节流的TCP/IP，通过索引访问数据的ISAM（有序文件系统），在点阵监视器上生成窗口、图形、用户接口的X-Windows和OpenLook。这些函数库中的大部分采用“开放式记录数据结构”管理数据。采用“开放式记录数据结构”会带来这样的问题：函数库的设计者无法将数据从实现过程中隐藏起来。这个问题使得很难在不影响客户端代码的情况下修改实现过程，因为实现过程是与数据结构的细节紧密关联的。
l 上世纪八十年代晚期，面向对象的程序设计（OOP）在C++中流行起来。OOP技术的最大优点就是能够将数据隐藏起来。库的升级，不会对库的使用这造成影响。另一个优点是处理过程与数据结构相关连，将数据当成一个不可分割的整体。这个整体叫做类（class）。
l 上世纪九十年代，原来的函数库改称类库或工具包。新的类库提供的类完成的操作与旧库中的函数相同，而且通过使用子类，客户端程序员可以容易地扩展类库的功能。体系结构定义的APIs可以由许多不同的制造商实现，用户程序员拥有更大的选择余地。
l Java技术是一个持续扩展的平台，新的APIs和体系结构不断补充进Java技术平台，例如：Swing、JavaBeans、JDBC等。
2.1.2对象
l 现实社会中一切皆对象。比如：人，树，石头，猫，鸟，汽车，地球等等。任何一种对象都具有静态的属性，但不一定具有动态的行为。比如：石头。一般情况下，对象既有静态的属性，也有动态的行为。对象本身的属性和行为之间可以相互影响，比如：一个人饿了（属性），就会去吃饭（行为）。相反，这个人吃饭（行为）后，就饱了（属性），体重（属性）也增加了。不同的对象之间也可以相互作用。比如：人看到汽车开过来了，就会沿着路边走。如果这个人站在路中间不动（他不怕死），那么汽车就会停下来。那么怎么用JAVA语言来实现上述功能呢？？后面有例子的实现。
l
2.1.3类
l 如同建筑设计师设计建筑图（建筑的蓝图），可以用该图来盖出许许多多这种风格的房子一样。类是软件的蓝图，你可以用类，来实例化许许多多个别的对象。在类中定义了一套数据元素（属性）和一套行为（方法）。行为用来操作对象，以及完成相关对象之间的交互。属性和方法都叫做成员。例如杯子装水的时候：最大盛水量和当前盛水量。盛水的方法要始终跟踪这两个属性。
2.2声明类
l 在Java技术中采用下列方法声明类：
l <modifier> class <name>{
l <attribute_declaration>
l <constructor_declaration>
l <method_declaration>
l }
l 说明：
l <name>：任何合法的标识符。它代表所声明类的名称。
l <modifier>：暂时只用“public”，含义为：可以被所有其它类访问。
l <attribute_declaration>：声明属性。也就是说用变量表示事物的状态。
l <constructor_declaration>：声明构造函数。
l <method_declaration>：声明方法。
l 注意：属性，方法，构造函数在类中的顺序没有固定的约束。一般习惯性地先声明属性，后声明方法（构造函数也叫构造方法，习惯性地把构造方法写普通方法的前面）
2.2.1声明属性
l 句法：
l <modifier> <type> <name> [ = <default_value> ];
l
l 说明：
l <name>：任何合法的标识符。它代表所声明属性的名称。
l <modifier>：暂时只用“private”，含义为：仅能被所属类中的方法访问。
l <type>：可以是任何原始类型或其它类。
l [=<default_value>]是给属性初始化为给定的值。如果没有的话初始化为默认的值。（基本类型的初始化相应的值：比如：int，short，byte，long，char（Unicode码值）初始化为0，float，double初始化为0.0，boolean初始化为false，所有的引用类型都初始化为null）。
l 注意：JAVA语言与其它语言不同，在JAVA中声明属性和初始化属性值必须一句完成。不能分开写：先声明，再另起一行初始化；
l 例如： int a ;
l a=5; 是错误的 。
l 在类里面除了声明语句之外，是不能直接写其它执行语句的。 a=5 是赋值语句。执行语句放在块（方法块，初始化块等）里执行。
2.2.2声明方法
l 句法：
l <modifier> <return_type> <name> ( <parameter> ){
l <statement>
l }
l
l 说明：
l <name>：任何合法的标识符(已经被使用的除外)。
l <modifier>：可以是public，指明可以被任何其它代码访问。
l protected：指明可以被同一个包中的其它代码访问。
l private：指明仅能被同一个类中的其它代码访问。
l < return_type>：指明方法返回值的类型。假如方法不返回值，应被声明为void。
l <parameter>：向方法传递参数。传递多个参数时，参数之间用逗号分开。每个参数由参数类型和标识符组成。
l 注意：方法必须有返回类型(构造方法除外)，返回类型为void和没有返回类型是不一样的。除了返回类型void外，有其它返回类型的方法块里必须有return语句。
l
l 例如：
l public class Person //声明类
l {
l private int weight; //声明属性，初始化为默认值0。
l
l public int getWeight() //声明方法
l {
l return weight; //由于返回类型不是void，所以必须有return语句。
l }
l
l public void setWeight(int new_w)
l {
l weight = new_w; //该方法的返回类型是void的，所以方法块里可以没有return语句。
l }
l }
l
l 说明：
l 类Person有一个实例变量weight 。方法getWeight返回weight这个数据属性，方法getWeight没有参数。Return语句反回这个值。方法setWeight用参数new_w修改weight的值，它不返回任何值。
l 下面说明如何使用这个方法：
l public class TestPerson{
l public static void main(String[ ] args){
l Person person = new Person( );
l
l person.setWeight(56);
l System.out.println(“person.weight is “ + person.getWeight() );
l }
l }
l 输出结果为：
l person.weight is 56
2.3访问对象的成员
l 在前面的例子中有下面的代码：
l person.setWeight(56);
l 在方法的使用中，这行代码告诉对象person执行它的setWeight方法。这叫做点符号。它允许程序访问类的非私（non-private ）有成员(属性和方法)。
l 在方法的定义中，不需要使用点符号访问本地成员。例如Person类中的setWeight方法没有用点符号访问weight属性。
2.4信息隐藏(封装)
l 信息的封装其实就是在类里面把属性定义成私有，也就是把属性的访问权限定义成private。也就是说你不能直接在这个类的外面来操作这个属性。比如人这个对象，你只能通过吃饭来增加体重，或者做运动来减少体重，而不能直接修改体重（比如：不能把一斤猪肉粘在你的背上就是你的肉了，同样为了减肥，也不能直接从身上割块肉下来。）
l 如下事例：
l public class Person
l {
l private int weight;//人的体重
l public void eat(int w)//吃饭的方法
l {
l weight=weight+w;//体重增加
l }
l }
l 在使用中：
l public class TestPerson
l {
l public static void main(String[] args)
l {
l Person p=new Person();
l p.weight+=2 ;//错误，不能在类的外面访问类的私有成员（封装的好处）
l p.eat(2);//正确，通过方法来改变对象的状态
l }
l }
2.5声明构造函数
l 我们经常要用类来实例化新的对象，一个新对象的初始化的最终步骤是去调用一个叫做构造函数的方法。构造函数是一套指令，用来初始化类的实例。可以向构造函数传递参数，其格式与向方法传递参数相同。构造函数用下列语法声明：
l [<modifier>] <class_name> (<parameter>){
l <statement>
l }
l 声明构造函数的时候应该注意以下两点：
n 构造函数的名称必须与类名相同。
n 构造函数没有返回类型。
l <modifier>：可以是public, protected, private。
l <parameter>：与方法的声明相同。
l 例如：
l public class Person
l {
l private int weight;//人的体重
l
l public Person() //不带参数的构造函数，也就是默认的构造器
l {}
l
l public Person(int w) //带参数的构造器，初始化属性weight 的值为 w
l {
l weight=w;
l }
l
l public void eat(int w)//吃饭的方法
l {
l weight=weight+w;//体重增加
l }
l
l public int getWeight()
l {
l return weight;
l }
l }
l
l 构造函数的调用方法如下：
l public class TestPerson
l {
l public static void main(String[] args)
l {
l Person p1=new Person(); //调用不带参数的构造函数
l Person p2=new Person(120); //调用带参数的构造函数
l p1.eat(2);
l p2.eat(2);
l System.out.println(“person1’s weight is ”+p1.getWeight());
l System.out.println(“person2’s weight is”+p2.getWeight());
l }
l }
l 输出结果为：
l person1’s weight is 2
l person2’s weight is 122
2.6默认的构造函数
l 每个类至少要有一个构造函数，如果你没有编写构造函数，Java编程语言会为你提供一个默认的构造函数。这个构造函数不带参数，函数体是空的。
2.7 源文件布局
l Java技术源文件采用下面的布局：
l [<package_declaration>]
l
l <import_declaration>
l
l <class_declaration>
l 以上条目的顺序不能改变。声明包的语句必须写在源文件的第一行。
l 源文件的名字必须与文件中声明的公有类的名字相同。一个源文件中可以包含多个类，但是最多只能包含一个公有类。如果源文件中不含公有类，源文件的名字不受限制。
l 例如，源文件TestDate.java的内容如下：
l package shenzhen.luohu;
l
l import java.util.Date;
l import java.io.*;
l
l public class TestDate{
l
l public static void main(String[] args)
l {
l System.out.println(new Date());
l }
l }
2.8软件包
l 多数软件系统是庞大的。为了方便管理，通常要将类组织成包。在包中可以存放类，也可以存放子包，从而形成具有层次结构的包。包可以根据需要任意组织，通常，要按照类的用途、含义来组织包。
l
l
l 图2-2
l
l 如图2-2所示，深圳市的软件系统可以组织如下：
l nanshan：保存南山区的所有公司类。
l futian ：保存福田区的所有公司类。
l luohu：保存罗湖区的所有公司类。
2.8.1声明包
l Java技术提供了包的机制，以次来组织相关的类。声明包的句法如下：
l
l package <top_pkg_name> [.<sub_pkg_name>].*;
l
l 你可以使用package命令指明源文件中的类属于某个特定的包。例如：
l package shenzhen.luohu;
l public class YuanBiao{
l …
l }
l
l package命令必须放在源文件的最前面。一个源文件最多只能有一条package命令。一条package命令对源文件中的所有类起作用。如果你的源文件中没有package命令，你的类将会保存在当前目录。
2.8.2导入包
l 当你想要使用包中的类的时候，可以用import命令告诉编译器类在哪里。import命令的句法如下：
l import <pkg_name>[.<sub_pkg_name>].<class_name | *>;
l 例如：
l import shenzhen.nanshan.*;
l import shenzhen.futian.*;
l
l import java.util.List;
l import java.io.*;
l 当你使用import指令时，你并没有将那个包或那个包中的类拷贝到当前文件或当前包中。你仅仅是将你在import指令中选择的类加入到你的当前名字空间。无论你是否导入当前包，当前包都是你的名字空间的一部分。
l import命令指明你要访问的类。例如，你需要访问Writer类，你需要下面的命令：
l import java.io.Writer;
l 如果你需要访问一个包中的所有类，你需要下面的命令：
l import java.io.*;
2.9包与目录布局
l 2.9.1 包保存在目录结构中，包的名字就是目录的名字。例如，shenzhen.luohu包中的Company.class文件应该在 path/shenzhen/luohu目录中。
l *运行的时候进入到path目录下：
l path>java shenzhen.luohu.Company 或者
l path>java Shenzhen/luohu/Company
l 注意：
l 不能把 shenzhen.luohu.Company或者shenzhen/luohu/Company写开运行！例如：你不能进入到shenzhen目录下运行：path/shenzhen>java luohu.Company或者path/shenzhen>java luohu/Company
l 也不能进入到上一及目录运行。假如你把shenzhen 放在daima文件夹里，你也不能进入到daima 那个文件所在目录下运行：path>java daima/shenzhen/luohu/Company 或者path>java daima.shenzhen.luohu.Company
l 上面是运行时的目录结构。在编译的时候用下面两种方式把包的结构生成出来。
1． 手动建立文件夹。把包的结构创建出来
l 例如：上面的两个包结构，可以在path目录下先建立个文件夹叫shenzhen ，打开shenzhen 文件夹，在该文件夹下再建立个文件夹叫luohu 然后进入luohu文件夹，编译Company.java
l path/shenzhen/luohu>javac Company.java
2． 自动把包的目录结构生成出来。
l 例如进入到path目录下编译：path>javac –d . Company.java 就自动把包的结构生成出来了。（.是代表当前目录也可以改成其他目录）
l 运行的步骤如*所述。
2.9.2 classpath环境变量的作用。
classpath 顾名思义，是class的path。是用来找类的。比如我把上面的shenzhen 目录指定一下。指定到d:/path/ 下 ，就可以用下面代码来描述 ：任意目录>set classpath=%classpath%;d:/path
那么就可以在任意目录下运行上面代码了。例如：在e:/test目录下运行
e:/test>java shenzhen/luohu/Company
也可以动态的指定到某一目录下：
例如：任意目录>java –classpath %classpath%;d:/path shenzhen.luohu.Company
或者：任意目录>javaw –classpath %classpath%;d:/path shenzhen.luohu.Company
javaw表示运行完主线程退出程序，JBuilder工具就用此操作运行。
l
2.10使用Java API文档
Java API是扩展的Java类库。它为程序员提供了几千个类，包括基本的数学函数、数组和字符串、窗口，图形用户界面，输入/输出，联网等任何你需要的内容。
类库被组织成许多包，每个包都包含多个类。下面列举了一些重要的包：
· java.lang：包含一些形成语言核心的类，如String、Math、Integer和Thread。
· java.awt：包含了构成抽象窗口工具包（AWT）的类，这个包被用来构建和管理应用程序的图形用户界面。
· java.applet：包含了可执行applet特殊行为的类。
· java.net：包含执行与网络相关的操作的类和处理接口及统一资源定位器(URLs)的类。
· java.io：包含处理I/O文件的类。
· java.util：包含为任务设置的实用程序类，如随机数发生、定义系统特性和使用与日期日历相关的函数。
Java API文档详细说明了Java API的使用方法。Java API文档是一组等级制布局的HTML文件，因而主页列出所有的包为超链接。如果选中了一个特殊包的热链接，作为那个包成员的类将被列出。从一个包页选中一个类的热链接将提交一页有关那个类的信息。
下载Java2 SE Version 1.4的文档并解压缩，打开 /api/Index.html 文件。
l 一个类文档的主要部分包括:
- 类层次
- 类和类的一般目的描述
- 成员变量列表
- 构造函数列表
- 方法列表
- 变量详细列表及目的和用途的描述
- 构造函数详细列表及描述
- 方法详细列表及描述
2.11事例代码
例1．PersonApp.java
class Person
{
private int weight; //人的体重
private boolean hungry; //饥饿的属性
public Person(int w) //带参数的构造器，初始化人的体重
{
weight=w;
}
public void setHungry() //用来设置饥饿这个属性，如果原来为true
{ //就改为false，否则改为true
if(hungry)
hungry=false;
else
hungry=true;
}
public boolean getHungry()
{
return hungry;
}
public int getWeight()
{
return weight;
}
public void eat(int i)
{
if(i>=2) //东西多的时候，最多只能吃两斤。
{
weight=weight+2; //体重增加2斤
hungry=true ; //表示吃饱了
}
else
if(i>0&&i<2) //当有东西吃的时候，并且少于2斤
{
weight=weight+i; //吃多少，体重就增加多少，但是返回false
hungry=false; //但是返回false，表示没吃饱
}
else
hungry=false ; //直接没东西吃，返回false
}
}
public class PersonApp
{
public static void main(String[] args)
{
Person zhangsan=new Person(120);
zhangsan.setHungry();
if(zhangsan.getHungry()) //属性影响行为
zhangsan.eat(2); //行为改变属性
System.out.println(zhangsan.getWeight());
}
};
例2．CarPersonApp.java
public class CarPersonTest
{
public static void main(String[] args)
{
Person p=new Person();
Car c=new Car();
c.move(true); //车在行驶
p.walk(c.getMoving());//测试人是否能行走，也就是说车的行为，影响了人的行为
}
}
class Car
{
private boolean moving;
public boolean getMoving()
{
return moving;
}
public void move(boolean side)
{
if(side)
{
System.out.println("车继续行驶");
moving=true;
}
else
{
System.out.println("车停下来");
moving=false;
}
}
};
class Person
{
boolean side; //表示人是否在路边
public boolean walk(boolean car)
{
if(car) //如果有车的话，人往路边走
{
System.out.println("人往路边走");
side=true;
return side;
}
else
{
System.out.println("人直着走");
side=false;
return side;
}
}
};
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