實驗 3 面向對象程式設計練習

一、實驗目的

通過程式設計和上機實驗了解 Java 語言是如何展現面向對象程式設計基本思想，了解類的封裝方法，以及如何建立類和對象，了解成員變量和成員方法的特性，掌握 OOP 方式進行程式設計的方法，了解類的繼承性和多态性的作用。

二、實驗要求

1．編寫一個展現面向對象思想的程式。

2．編寫一個建立對象和使用對象的方法的程式。

3．編寫一個顯示目前日期和時間的程式。

4．編寫不同成員變量修飾方法的程式。

5．編寫不同成員方法修飾方法的程式。

6．編寫展現類的繼承性（成員變量、成員方法、成員變量隐藏）的程式。

7．編寫展現類的多态性（成員方法重載、構造方法重載）的程式。

三、實驗内容

（一）建立 Applet 應用小程式

1．建立一個 Applet 應用程式 KY3_1.java 檔案。

（1）程式功能：建立一個 Applet 小程式，使其可以進行簡單的加法運算。該程式要包含類、接口、屬性、方法、事件等面向對象的基本元素。

（2）程式源代碼如下。

import java.awt.*;

import java.awt.event.*;

import java.applet.Applet;

public class KY3_1 extends Applet implements ActionListener {

Label label1=new Label("+");

Label label2=new Label("=");

TextField field1=new TextField(6);

TextField field2=new TextField(6);

TextField field3=new TextField(6);

Button button1=new Button("相加");

public void init() { // 初始化

add(field1);

add(label1);

add(field2);

add(label2);

add(field3);

add(button1);

button1.addActionListener(this);

}

public void actionPerformed(ActionEvent e) { // 處理按鈕事件

int x=Integer.parseInt(field1.getText())+Integer.parseInt(field2.getText());

field3.setText(Integer.toString(x)); // 數值轉換為字元串

}

2．編寫一個浏覽 Applet 應用程式的頁面檔案 KY3_1.HTML，源代碼如。

<html>

</applet>

</html>

3．将 KY3_1.java 源程式編譯為 KY3_1.class 檔案

4．使用浏覽器或使用小程式檢視器浏覽 KY3_1.HTML 檔案（即在指令提示符視窗輸入：

appletviewer KY3_1.HTML），運作。

（二）建立對象并使用對象

1．編寫 Applet 程式

• 程式功能：這個 Applet 程式要在頁面上輸出兩個矩形，并伴有文字輸出。

• KY3_2.java 程式的源代碼如下。

import java.awt.*;

import java.applet.Applet;

public class KY3_2 extends Applet {

MyBox b1=new MyBox();//建立對象 b1

MyBox b2=new MyBox(170,20,60,60); //建立對象 b2

public void paint(Graphics g) {

b1.setPosition(20,20);

b1.setSize(60,60);

b1.draw(g);

g.drawString("矩形 1 的 X 位置: "+b1.getX(), 20, 100);

g.drawString("矩形 1 的 Y 位置: "+b1.getY(), 20, 120);

b2.draw(g);

g.drawString("矩形 2 的 X 位置: "+b2.getX(), b2.getX(), b2.getY()+80);

g.drawString("矩形 2 的 Y 位置: "+b2.getY(), b2.getX(), b2.getY()+100);

}

class MyBox {

private int x, y, width, height;

MyBox() {

x=0;

y=0;

width=0;

height=0;

}

MyBox(int xPos, int yPos, int w, int h) {

x=xPos;

y=yPos;

width=w;

height=h;

}

public void setPosition (int xPos, int yPos) {

x=xPos;

y=yPos;

}

public void setSize (int w, int h) {

width=w;

height=h;

}

public int getX() {

return x;

}

public int getY() {

return y;

}

public void draw(Graphics g) {

g.drawRect(x, y, width, height);

}

2．編寫一個浏覽 Applet 應用程式的頁面檔案 KY3_2.HTML

<html>

</applet>

</html>

3．将 KY3_2.java 源程式編譯為 KY3_2.class 檔案

4．使用浏覽器或使用小程式檢視器浏覽KY3_2.HTML檔案（即在指令提示符下輸入：appletviewer

KY3_2.HTML），運作.

思考：程式的結構。類與對象的關系。對象建立、使用、銷毀的過程。

（三）編寫顯示目前日期和時間的程式

1．編寫Applet 類檔案KY3_3.java

• 程式功能：該程式通過使用一個自定義類Time，實作顯示目前日期和時間的功能

• KY3_3.java 程式源代碼如下。

import java.awt.Graphics;

import java.applet.Applet;

import java.util.Calendar;

class Time {

private Calendar t;

private int y, m, d, hh, mm, ss;

Time (){

t=Calendar.getInstance();

y=t.get(t.YEAR);

m=t.get(t.MONTH)+1;

d=t.get(t.DATE);

hh=t.get(t.HOUR_OF_DAY);

mm=t.get(t.MINUTE);

ss=t.get(t.SECOND);

}

public String getDate() {

return y+" 年"+m+"月"+d+"日";

}

public String getTime() {

String s=hh+" 時"+mm+"分"+ss+"秒";

return s;

}

public class KY3_3 extends Applet {

Time t=new Time();

public void paint(Graphics g) {

g.drawString("目前日期："+t.getDate(),50,40);

g.drawString("目前時間："+t.getTime(),50,80);

}

2．編寫浏覽KY3_3 類的頁面檔案KY3_3.html

<html>

</applet >

</html>

3．在浏覽器中浏覽程式運作結果。

（四）使用修飾符

有時需要公開一些變量和方法，有時需要禁止其他對象使用變量和方法，這時可以使用修飾符來實作這個目的。常用的修飾符如下。Public，private，protected，package，static，final，transient，volatile

1．程式功能：通過兩個類StaticDemo、KY3_4 說明靜态變量/方法與執行個體變量/方法的差別。

2．編寫類檔案KY3_4.java，程式源代碼如下。

class StaticDemo {

static int x;

int y;

public static int getX() {

return x;

}

public static void setX(int newX) {

x = newX;

}

public int getY() {

return y;

}

public void setY(int newY) {

y = newY;

}

public class KY3_4 {

public static void main(String[] args) {

System.out.println("靜态變量x="+StaticDemo.getX());

System.out.println("執行個體變量y="+StaticDemo.getY()); // 非法，編譯時将出錯

StaticDemo a= new StaticDemo();

StaticDemo b= new StaticDemo();

a.setX(1);

a.setY(2);

b.setX(3);

b.setY(4);

System.out.println("靜态變量a.x="+a.getX());

System.out.println("執行個體變量a.y="+a.getY());

System.out.println("靜态變量b.x="+b.getX());

System.out.println("執行個體變量b.y="+b.getY());

}

3．對上面的源程式進行編譯，排錯并運作

（五）方法中參數傳遞的練習

1．編寫一個傳值調用的程式檔案KY3_5.java。

• 程式功能：程式首先給整型變量x 和y 賦一個初值10，然後使用傳值調用方式調用方法ff1對x 和y 做乘方及輸出x 和y 的乘方值，最後再輸出x 和y 的乘方值。

• 程式源代碼如下。

class KY3_5 {

public static void main(String[] args) {

int x=10, y=10;

ff1(x, y);

System.out.println("x="+x+", y="+y);

}

static void ff1(int passX, int passY) {

passX=passX*passX;

passY=passY*passY;

System.out.println("passX="+passX+", passY="+passY);

}

• 編譯KY3_5.java

• 分析其運作結果

2．編寫一個調用對象方法的程式檔案KY3_6.java。

• 程式功能：通過調用對象的方法在方法調用後修改了成員變量的值。

• KY3_6.java 程式源代碼如下。

class KY3_6 {

public static void main(String[] args) {

Power p=new Power();

p.ff2(10,10);

System.out.println("方法調用後 x="+p.x+", y="+p.y);

}

class Power{

int x=10, y=10;

void ff2(int passX, int passY) {

System.out.println("初始時 x="+x+", y="+y);

x=passX*passX;

y=passY*passY;

System.out.println("方法調用中 x="+x+", y="+y);

}

• 編譯KY3_6.java

•

以上兩個實驗例子僅僅是為了說明Java 程式設計中參數傳遞時要注意的問題，在實際程式設計中是不可取的，因為完全可以采用其它更好的方法來實作參數的傳遞。例如，前面還使用過傳遞對象的方式。

思考：方法的參數傳遞有哪些方式？差別時什麼？

（六）類的繼承性練習

1．進一步了解繼承的含義

新類可從現有的類中産生，并保留現有類的成員變量和方法并可根據需要對它們加以修改。新類還可添加新的變量和方法。這種現象就稱為類的繼承。

當建立一個新類時，不必寫出全部成員變量和成員方法。隻要簡單地聲明這個類是從一個已定義的類繼承下來的，就可以引用被繼承類的全部成員。被繼承的類稱為父類或超類（superclass），這個新類稱為子類。

Java 提供了一個龐大的類庫讓開發人員繼承和使用。設計這些類是出于公用的目的，是以，很少有某個類恰恰滿足你的需要。你必須設計自己的能處理實際問題的類，如果你設計的這個類僅僅實作了繼承，則和父類毫無兩樣。是以，通常要對子類進行擴充，即添加新的屬性和方法。這使得子類要比父類大，但更具特殊性，代表着一組更具體的對象。繼承的意義就在于此。

2．建立公共類 KY3_7_P

（1）編寫程式檔案 KY3_7_P.java，源代碼如下。

public class KY3_7_P

{

protected String xm; //具有保護修飾符的成員變量

protected int xh;

void setdata(String m,int h) //設定資料的方法

{

xm =m;

xh = h;

}

public void print() //輸出資料的方法

{

System.out.println(xm+", "+xh);

}

（2）編譯 KY3_7_P.java，産生類檔案 KY3_7_P.class。

3．建立繼承的類

（1）程式功能：通過 KY3_7_P 類産生子類 KY3_8，其不僅具有父類的成員變量 xm（姓名）、xh（學号），還定義了新成員變量 xy（學院）、xi（系）。在程式中調用了父類的 print 方法，同時可以看出子類也具有該方法。

（2）編寫 KY3_8.java 程式，源代碼如下。

class KY3_8 extends KY3_7_P

{

protected String xy;

protected String xi;

public static void main(String args[])

{

KY3_7_P p1 = new KY3_7_P();

p1.setdata("帥零",12321) ;

p1.print();

KY3_8 s1 = new KY3_8() ;

s1.setdata("郭麗娜",12345); //調用父類的成員方法

s1.xy="經濟管理學院"; //通路本類的成員變量

s1.xi="資訊管理系"; //通路本類的成員變量

s1.print();

System.out.print(s1.xm+", "+s1.xy+", "+s1.xi);

}

（3）編譯并運作程式

注意：公共類 KY3_7_P 與 KY3_8 類要在同一檔案夾（路徑）内。

（七）類的多态性練習

1．了解類的多态性

類的繼承發生在多個類之間，而類的多态隻發生在同一個類上。在一個類中，可以定義多個同名的方法，隻要确定它們的參數個數和類型不同。這種現象稱為類的多态。

多态使程式簡潔，為程式員帶來很大便利。在OOP 中，當程式要實作多個相近的功能時，就給相應的方法起一個共同的名字，用不同的參數代表不同的功能。這樣，在使用方法時不論傳遞什麼參數，隻要能被程式識别就可以得到确定的結果。

類的多态性展現在方法的重載（overload）上，包括成員方法和構造方法的重載。

2．方法的重載

方法的重載是指對同名方法的不同使用方式。

• 程式功能：對不同的數進行排序輸出。在IntSort 類中定義3 個同名的方法sort，在

• 編寫KY3_9.java 檔案，源代碼如下。

import java.awt.Graphics;

import java.applet.Applet;

class IntSort {

public String sort(int a, int b) {

if (a>b)

return a+" "+b;

else

return b+" "+a;

}

public String sort(int a, int b, int c) {

int swap;

if (a<b) {

swap=a;

a=b;

b=swap;

}

if (a<c) {

swap=a;

a=c;

c=swap;

}

if (b<c) {

swap=b;

b=c;

c=swap;

}

return a+" "+b+" "+c;

}

public String sort(int arr[]) {

String s=" ";

int swap;

for (int i=0; i<arr.length; i++)

for (int j=0; j<arr.length-1; j++)

if (arr[j]>arr[j+1]) {

swap=arr[j];

arr[j]=arr[j+1];

arr[j+1]=swap;

}

for (int i=0; i<arr.length; i++)

s=s+arr[i]+" ";

return s;

}

public class KY3_11 extends Applet {

IntSort s=new IntSort();

public void paint(Graphics g) {

int a=30, b=12, c=40;

int arr[]={34,8,12,67,44,98,52,23,16,16};

g.drawString("兩個數的排序結果："+s.sort(a,b),30,30);

g.drawString("三個數的排序結果："+s.sort(a,b,c),30,60);

g.drawString("數組的排序結果："+s.sort(arr),30,90);

}

• 編譯并運作程式

• 三個同名方法

public String sort (int a, int b)

public String sort (int a, int b, int c)

public String sort (int arr[])

• 編寫KY3_10 類檔案的頁面檔案KY3_11.html

<html>

</applet >

</html>

•

3．構造方法的重載

構造方法的名稱和類同名，沒有傳回類型。盡管構造方法看起來和一般的成員方法沒有差别，但它不是方法，也不是類的成員。是以，構造方法不能直接調用，隻能由new 操作符調用。

構造方法對于類是十分重要的，對象的初始化任務要靠構造方法來完成。重載構造方法的目的是提供多種初始化對象的能力，使程式員可以根據實際需要選用合适的構造方法來初始化對象。

• 編寫構造方法RunDemo 的重載程式檔案KY3_11，源代碼如下。

class RunDemo {

private String userName, password;

RunDemo() {

System.out.println("全部為空!");

}

RunDemo(String name) {

userName=name;

}

RunDemo(String name, String pwd) {

this(name);

password=pwd;

check();

}

void check() {

String s=null;

if (userName!=null)

s="使用者名："+userName;

else

s="使用者名不能為空！";

if (password!="12345678")

s=s+" 密碼無效！";

else

s=s+" 密碼：********";

System.out.println(s);

}

public class KY3_12 {

public static void main(String[] args) {

new RunDemo();

new RunDemo("劉新宇");

new RunDemo(null,"邵麗萍");

new RunDemo("張馳","12345678");

}

• 編譯并運作程式

• 三個構造方法，其中第一個無參構造方法RunDemo() 的實際作用是對成員變量賦預設初值，由于userName和password都是String 類，是以它們的預設初值為null。第二個構造方法RunDemo(String) 隻有一個參數，用來對成員變量userName 賦初值。第三個構造方法RunDemo(String, String) 有兩個參數，并有更多的内容，首先調用this(name)，其實際作用就是調用目前類的構造方法RunDemo(String name)；然後對成員變量password 指派；最後調用check 方法來檢查userName 和password，類似于一般程式的密碼驗證。重載構造方法的執行由對象根據實際參數的個數、類型和順序确定。

四、思考題

1．說明使用變量之前是不是都要先聲明變量。說明使用變量之前是不是都要先指派，為什麼？

2．說明什麼是構造方法。

3．說明程式中有多個類時如何确定源程式檔案的名稱。

4．說明類的繼承和多态有什麼作用，在使用上應該注意什麼問題。

實驗 3 面向對象程式設計練習

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