Java類和對象的設計原理
一、實驗目的
- 1. 掌握面向?qū)ο蟮木幊趟枷?、類與對象；
- 2. 掌握類的封裝性、繼承性和多態(tài)性的作用；
- 3. 掌握成員變量和成員方法的特性、構造方法、toString方法、equals方法的使用；
- 4. 掌握this、super、final、static等關鍵字的使用；
- 5. 掌握接口及接口對象的使用；
- 6. 掌握包的定義與使用；
- 7. 掌握四種訪問控制權限private、default、protected、public。
二、實驗代碼
1.定義一個類MyProgram，包含兩個屬性：
一個是private的整型屬性data、一個是private的String類型屬性str，封裝這兩個屬性的四個方法setData( )和getData( )、setStr( )和getStr( )；重寫toString方法（自定義格式）；重寫equals方法（屬性data和屬性str均相同才表示兩個對象相等）。并編寫測試程序，測試MyProgram類的使用。
package 作業(yè)練習.test2;
public class MyProgram {
public static void main(String[] args) {
Test t1=new Test();
Test t2=new Test();
t1.setStr("A");
t2.setStr("B");
t1.setData(1);
t2.setData(2);
System.out.println(t1.equals(t2));
System.out.println(t1.toString());
System.out.println(t2.toString());
}
}
class Test{
private String str;
private int data;
public String getStr() {
return str;
}
public void setStr(String str) {
this.str = str;
}
public int getData() {
return data;
}
public void setData(int data) {
this.data = data;
}
@Override
public boolean equals(Object object) {
Test test =(Test) object;
if(test.getData()==this.getData()&&test.getStr() == this.getStr()) {
return true;
}
else {
return false;
}
}
@Override
public String toString() {
return "str為"+this.getStr()+"\tdata為："+this.getData();
}
}2. 在Vehicle類的基礎上創(chuàng)建一個Tractor(拖拉機)類
它不僅擁有journey、wheelNum、LoadNum、driveSpeed四個屬性和DriveAt()方法，而且還擁有自己的plough()方法，在該方法中要求能夠顯示journey、wheelNum、LoadNum三個屬性的值。請編寫測試類，調(diào)用DriveAt()、plough()方法。
package 作業(yè)練習.test2;
public class Vehicle {
public float journey;
public int wheelNum;
public int loadNum;
public int driveSpeed;
public Vehicle() {
journey = 100.3f;
wheelNum = 4;
loadNum = 1;
}
public void driveAt(int speed) {
if (speed >= 60) {
System.out.println("行車速度太快，容易造成事故");
driveSpeed = 40;
} else {
System.out.println("你在安全行駛速度內(nèi)行駛");
driveSpeed = speed;
}
}
}
package 作業(yè)練習.test2;
public class Tractor extends Vehicle {
public void plough() {
System.out.println("公里數(shù)："+this.journey);
System.out.println("車速："+this.driveSpeed);
System.out.println("承載量："+this.loadNum);
}
public static void main(String[] args) {
Tractor t = new Tractor();
t.plough();
t.driveAt(80);
t.plough();
}
}3. 組合實現(xiàn)汽車類
問題描述：一輛Car有(has)四個輪子(Wheels)和一個發(fā)動機(Engine)?，F(xiàn)在要求用組合方法設計類Car、類Wheel和類Engine。
(1) 類Engine 有字符串屬性type記錄發(fā)動機的型號；
有構造方法，可設置發(fā)動機的型號；
有方法start()啟動引擎(輸出發(fā)動機型號和字符串“starts”的)。
(2)類Wheel有字符串屬性type記錄輪胎的型號，有整數(shù)類型屬性index記錄當前輪胎編號(1:front-left，2:front-right，3:back-left，4:back-right)；
有構造方法，可設置輪胎的型號和編號；
有方法roll()表示輪胎正在轉(zhuǎn)動(輸出輪胎型號、輪胎位置和“rolling”的字符串)。
(3)類Car有字符串屬性model記錄轎車的型號，有屬性wheels[]和engine，分別是Wheel類對象數(shù)組和Engine類對象；
有構造方法，參數(shù)是三個字符串，分別表示轎車的型號、輪胎型號和發(fā)動機的型號；
有方法changeWheel()可以改變指定輪胎的型號；
有方法start()，先輸出轎車型號和字符串“firing”，然后調(diào)用Engine的start()，再調(diào)用所有輪胎的roll()，最后顯示轎車型號和字符串“running”。
(4)編寫測試程序測試上述所有方法。
package 作業(yè)練習.test2;
class Engine extends Car {
String type ;
public void Engine(String type) {
this.type = type;
}
void start() {
System.out.println(type + " starts");
}
}
class Wheel extends Car {
String type ;
int index = 0;
public void Wheel(String type, int index) {
this.type = type;
this.index = index;
}
void roll() {
System.out.println("wheel" + index + " " + type + " rolling");
}
}
public class Car {
String model;
static Wheel[] wheels;
static Engine engine = new Engine();
Car(String model, Wheel[] wheels, String eg) {
this.model = model;
this.wheels = wheels;
engine.Engine(eg);
}
Car() {
}
public void changeWheel(int index, String str) {
wheels[index - 1].Wheel(str, index);
}
void start() {
System.out.println(model + " firing");
engine.start();
for (int i = 0; i < 4; i++) {
wheels[i].roll();
}
}
public static void main(String[] args) {
Wheel[] wheels = new Wheel[4];
String model = "瑪莎拉蒂";
String engine = "FSI2.0L";
for (int i = 1; i <= 4; i++) {
wheels[i - 1] = new Wheel();
wheels[i - 1].Wheel("德國馬牌", i);
}
Car car = new Car(model, wheels, engine);
car.start();
System.out.println("-----更改輪胎型號-----");
car.changeWheel(2, "米其林");
car.changeWheel(3, "倍耐力");
car.start();
}
}4. 有圖形接口Shape
有圖形接口Shape，參照圓Circle類補充完整正方形Square和三角形Triangle類，并分析運行結果。
package 作業(yè)練習.test2;
interface Shape {
void draw();
void erase();
}
class Circle implements Shape {
public void draw() {
System.out.println("Circle.draw()");
}
public void erase() {
System.out.println("Circle.erase()");
}
}
class Square implements Shape {
public void draw() {
System.out.println("Square.draw()");
}
public void erase() {
System.out.println("Square.draw()");
}
}
class Triangle implements Shape {
public void draw() {
System.out.println("Triangle.draw()");
}
public void erase() {
System.out.println("Triangle.draw()");
}
}
public class Shapes {
public static Shape randShape() {
switch ((int) (Math.random() * 3)) {
default:
case 0:
return new Circle();
case 1:
return new Square();
case 2:
return new Triangle();
}
}
public static void main(String[] args) {
Shape[] s = new Shape[9];
for (int i = 0; i < s.length; i++)
s[i] = randShape();
for (int i = 0; i < s.length; i++)
s[i].draw();
}
}5. USB接口程序設計
通常人們使用的計算機上都有USB接口，鼠標、鍵盤、麥克風等都可以連接到USB接口中使用。在計算機啟動時，這些設備也隨之啟動；當計算機關閉時，這些設備也會隨之關閉。鼠標、鍵盤、麥克風等USB接口設備都啟動后，計算機才開機成功；當這些設備都關閉后，計算機才關機成功。
讀所編寫的USB接口程序，該程序模擬了計算機的開機和關機過程，寫出運行結果。
package 作業(yè)練習.test2.USB接口;
public class Computer {
private USB[] usbArr=new USB[4];
//向計算機上連接一個USB設備
public void add(USB usb){
//遍歷所有的插槽
for(int i=0;i<usbArr.length;i++){
//如果發(fā)現(xiàn)一個空的
if(usbArr[i]==null){
usbArr[i]=usb;
break;
}
}
}
//計算的開機功能
public void powerOn(){
//遍歷所有的插槽
for(int i=0;i<usbArr.length;i++){
//如果發(fā)現(xiàn)有設備
if(usbArr[i]!=null){
//將USB設備啟動
usbArr[i].turnOn();
}
}
System.out.println("計算機開機成功?。。?);
}
//計算的關機功能
public void powerOff(){
//遍歷所有的插槽
for(int i=0;i<usbArr.length;i++){
//如果發(fā)現(xiàn)有設備
if(usbArr[i]!=null){
//將USB設備關閉
usbArr[i].turnOn();
}
}
System.out.println("計算機關機成功?。?！");
}
}package 作業(yè)練習.test2.USB接口;
public class KeyBoard implements USB {
@Override
public void turnOn() {
System.out.println("鍵盤啟動了......");
}
@Override
public void turnOff() {
System.out.println("鍵盤關閉了......");
}
}package 作業(yè)練習.test2.USB接口;
public class Mic implements USB {
@Override
public void turnOn() {
System.out.println("麥克風啟動了......");
}
@Override
public void turnOff() {
System.out.println("麥克風關閉了......");
}
}package 作業(yè)練習.test2.USB接口;
public class Mouse implements USB {
@Override
public void turnOn() {
System.out.println("鼠標啟動了......");
}
@Override
public void turnOff() {
System.out.println("鼠標關閉了......");
}
}package 作業(yè)練習.test2.USB接口;
public class Test {
public static void main(String[] args) {
//實例化計算機對象
Computer computer=new Computer();
//向計算機中添加鼠標、麥克風、鍵盤
computer.add(new Mouse());
computer.add(new Mic());
computer.add(new KeyBoard());
//啟動計算機
computer.powerOn();
//關閉計算機
computer.powerOff();
}
}package 作業(yè)練習.test2.USB接口;
public interface USB {
void turnOn();//啟動
void turnOff();//關閉
}6.this關鍵字主要有三個應用：
(1)this調(diào)用本類中的屬性，也就是類中的成員變量；
(2)this調(diào)用本類中的其他方法；
(3)this調(diào)用本類中的其他構造方法，調(diào)用時要放在構造方法的首行。
7.請簡述static關鍵字的作用
static是一個修飾符，用于修飾類的成員方法、類的成員變量，另外可以編寫static代碼塊來優(yōu)化程序性能。
static修飾的方法一般稱作靜態(tài)方法，由于靜態(tài)方法不依賴于任何對象就可以進行訪問，因此對于靜態(tài)方法來說，是沒有this的，因為它不依附于任何對象，既然都沒有對象，就談不上this了。并且由于這個特性，在靜態(tài)方法中不能訪問類的非靜態(tài)成員變量和非靜態(tài)成員方法，因為非靜態(tài)成員方法/變量都必須依賴具體的對象才能夠被調(diào)用。static塊可以優(yōu)化程序性能，是因為它的特性：只會在類被初次加載的時候執(zhí)行一次。
8.請簡述super關鍵字的作用
super用于在 派生類中調(diào)用父類的重名方法，或者引用重名的變量。super被用在派生類中，就是為了明確調(diào)用父類的方法。
class base
{
int a = 100;
}
class sup1 extends base
{
int a = 200;
void show()
{
System.out.println(a);
System.out.println(a);
}
public static void main(String[] args)
{
new sup1().show();
}
}9.請簡述final關鍵字的作用
final關鍵字可以用于三個地方。用于修飾類、類屬性和類方法。被final關鍵字修飾的類不能被繼承，被final關鍵字修飾的類屬性和類方法不能被覆蓋（重寫）；對于被final關鍵字修飾的類屬性而言，子類就不能給他重新賦值了，如果重新賦值，會報錯
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