Java类和对象的设计原理

目录

• 一、实验目的
• 二、实验代码
• 1.定义一个类MyProgram，包含两个属性：
• 2. 在Vehicle类的基础上创建一个Tractor(拖拉机)类
• 3. 组合实现汽车类
• 5. USB接口程序设计
• 6.this关键字主要有三个应用：
• 7.请简述static关键字的作用
• 8.请简述super关键字的作用
• 9.请简述final关键字的作用

一、实验目的

• 1. 掌握面向对象的编程思想、类与对象；
• 2. 掌握类的封装性、继承性和多态性的作用；
• 3. 掌握成员变量和成员方法的特性、构造方法、toString方法、equals方法的使用；
• 4. 掌握this、super、final、static等关键字的使用；
• 5. 掌握接口及接口对象的使用；
• 6. 掌握包的定义与使用；
• 7. 掌握四种访问控制权限private、default、protected、public。

二、实验代码

1.定义一个类MyProgram，包含两个属性：

一个是private的整型属性data、一个是private的String类型属性str，封装这两个属性的四个方法setData( )和getData( )、setStr( )和getStr( )；重写toString方法（自定义格式）；重写equals方法（属性data和属性str均相同才表示两个对象相等）。并编写测试程序，测试MyProgram类的使用。

package 作业练习.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为"+this.getStr()+"\tdata为："+this.getData();
}
}

2. 在Vehicle类的基础上创建一个Tractor(拖拉机)类

它不仅拥有journey、wheelNum、LoadNum、driveSpeed四个属性和DriveAt()方法，而且还拥有自己的plough()方法，在该方法中要求能够显示journey、wheelNum、LoadNum三个属性的值。请编写测试类，调用DriveAt()、plough()方法。

package 作业练习.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("行车速度太快，容易造成事故");
driveSpeed = 40;
} else {
System.out.println("你在安全行驶速度内行驶");
driveSpeed = speed;
}
}
}
package 作业练习.test2;
public class Tractor extends Vehicle {
public void plough() {
System.out.println("公里数："+this.journey);
System.out.println("车速："+this.driveSpeed);
System.out.println("承载量："+this.loadNum);
}
public static void main(String[] args) {
Tractor t = new Tractor();
t.plough();
t.driveAt(80);
t.plough();
}
}

3. 组合实现汽车类

问题描述：一辆Car有(has)四个轮子(Wheels)和一个发动机(Engine)。现在要求用组合方法设计类Car、类Wheel和类Engine。

(1) 类Engine 有字符串属性type记录发动机的型号；

有构造方法，可设置发动机的型号；

有方法start()启动引擎(输出发动机型号和字符串“starts”的)。

(2)类Wheel有字符串属性type记录轮胎的型号，有整数类型属性index记录当前轮胎编号(1:front-left，2:front-right，3:back-left，4:back-right)；

有构造方法，可设置轮胎的型号和编号；

有方法roll()表示轮胎正在转动(输出轮胎型号、轮胎位置和“rolling”的字符串)。

(3)类Car有字符串属性model记录轿车的型号，有属性wheels[]和engine，分别是Wheel类对象数组和Engine类对象；

有构造方法，参数是三个字符串，分别表示轿车的型号、轮胎型号和发动机的型号；

有方法changeWheel()可以改变指定轮胎的型号；

有方法start()，先输出轿车型号和字符串“firing”，然后调用Engine的start()，再调用所有轮胎的roll()，最后显示轿车型号和字符串“running”。

(4)编写测试程序测试上述所有方法。

package 作业练习.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 = "玛莎拉蒂";
String engine = "FSI2.0L";
for (int i = 1; i <= 4; i++) {
wheels[i - 1] = new Wheel();
wheels[i - 1].Wheel("德国马牌", i);
}
Car car = new Car(model, wheels, engine);
car.start();
System.out.println("-----更改轮胎型号-----");
car.changeWheel(2, "米其林");
car.changeWheel(3, "倍耐力");
car.start();
}
}

4. 有图形接口Shape

有图形接口Shape，参照圆Circle类补充完整正方形Square和三角形Triangle类，并分析运行结果。

package 作业练习.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接口程序设计

通常人们使用的计算机上都有USB接口，鼠标、键盘、麦克风等都可以连接到USB接口中使用。在计算机启动时，这些设备也随之启动；当计算机关闭时，这些设备也会随之关闭。鼠标、键盘、麦克风等USB接口设备都启动后，计算机才开机成功；当这些设备都关闭后，计算机才关机成功。

读所编写的USB接口程序，该程序模拟了计算机的开机和关机过程，写出运行结果。

package 作业练习.test2.USB接口;
public class Computer {
private USB[] usbArr=new USB[4];
//向计算机上连接一个USB设备
public void add(USB usb){
//遍历所有的插槽
for(int i=0;i<usbArr.length;i++){
//如果发现一个空的
if(usbArr[i]==null){
usbArr[i]=usb;
break;
}
}
}
//计算的开机功能
public void powerOn(){
//遍历所有的插槽
for(int i=0;i<usbArr.length;i++){
//如果发现有设备
if(usbArr[i]!=null){
//将USB设备启动
usbArr[i].turnOn();
}
}
System.out.println("计算机开机成功！！！");
}
//计算的关机功能
public void powerOff(){
//遍历所有的插槽
for(int i=0;i<usbArr.length;i++){
//如果发现有设备
if(usbArr[i]!=null){
//将USB设备关闭
usbArr[i].turnOn();
}
}
System.out.println("计算机关机成功！！！");
}
}

package 作业练习.test2.USB接口;
public class KeyBoard implements USB {
@Override
public void turnOn() {
System.out.println("键盘启动了......");
}
@Override
public void turnOff() {
System.out.println("键盘关闭了......");
}
}

package 作业练习.test2.USB接口;
public class Mic implements USB {
@Override
public void turnOn() {
System.out.println("麦克风启动了......");
}
@Override
public void turnOff() {
System.out.println("麦克风关闭了......");
}
}

package 作业练习.test2.USB接口;
public class Mouse implements USB {
@Override
public void turnOn() {
System.out.println("鼠标启动了......");
}
@Override
public void turnOff() {
System.out.println("鼠标关闭了......");
}
}

package 作业练习.test2.USB接口;
public class Test {
public static void main(String[] args) {
//实例化计算机对象
Computer computer=new Computer();
//向计算机中添加鼠标、麦克风、键盘
computer.add(new Mouse());
computer.add(new Mic());
computer.add(new KeyBoard());
//启动计算机
computer.powerOn();
//关闭计算机
computer.powerOff();

}
}

package 作业练习.test2.USB接口;
public interface USB {
void turnOn();//启动
void turnOff();//关闭
}

6.this关键字主要有三个应用：

(1)this调用本类中的属性，也就是类中的成员变量；

(2)this调用本类中的其他方法；

(3)this调用本类中的其他构造方法，调用时要放在构造方法的首行。

7.请简述static关键字的作用

static是一个修饰符，用于修饰类的成员方法、类的成员变量，另外可以编写static代码块来优化程序性能。

static修饰的方法一般称作静态方法，由于静态方法不依赖于任何对象就可以进行访问，因此对于静态方法来说，是没有this的，因为它不依附于任何对象，既然都没有对象，就谈不上this了。并且由于这个特性，在静态方法中不能访问类的非静态成员变量和非静态成员方法，因为非静态成员方法/变量都必须依赖具体的对象才能够被调用。static块可以优化程序性能，是因为它的特性：只会在类被初次加载的时候执行一次。

8.请简述super关键字的作用

super用于在 派生类中调用父类的重名方法，或者引用重名的变量。super被用在派生类中，就是为了明确调用父类的方法。

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.请简述final关键字的作用

final关键字可以用于三个地方。用于修饰类、类属性和类方法。被final关键字修饰的类不能被继承，被final关键字修饰的类属性和类方法不能被覆盖（重写）；对于被final关键字修饰的类属性而言，子类就不能给他重新赋值了，如果重新赋值，会报错

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