实验四 类的继承性和多态性

【开发语言及实现平台或实验环境】

Windows2000 或XP，JDK1.6与Jcreator4.0

【实验目的】

1.  掌握OOP方式进行程序设计的方法，

2.  了解类的继承性和多态性的作用。

【实验要求】

1.  编写体现类的继承性（成员变量，成员方法，成员变量隐藏）的程序。

2.  编写体现类多态性（成员方法重载，构造方法重载）的程序。

【实验内容】

一 类的继承性练习

1． 进一步理解继承的含义

新类可从现有的类中产生，并保留现有类的成员变量和方法并可根据需要对它们加以修改。新类还可添加新的变量和方法。这种现象就称为类的继承。当建立一个新类时，不必写出全部成员变量和成员方法。只要简单地声明这个类是从一个已定义的类继承下来的，就可以引用被继承类的全部成员。被继承的类称为父类或超类（superclass），这个新类称为子类。通常要对子类进行扩展，即添加新的属性和方法。这使得子类要比父类大，但更具特殊性，代表着一组更具体的对象。继承的意义就在于此。

2． 创建公共类LX3_7_P

（1）编写程序文件LX3_7_P.java，源代码如下。

public class LX3_7_P

{

protected String xm; //具有保护修饰符的成员变量

protected int xh;

void setdata(String m,int h) //设置数据的方法

{

xm =m;

xh = h;

}

public void print() //输出数据的方法

{

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

}

}

（2）编译LX3_7_P.java，产生类文件LX3_7_P.class。

（3）创建继承的类

a 程序功能：通过LX3_7_P 类产生子类LX3_8，其不仅具有父类的成员变量xm（姓名）、xh（学号），还定义了新成员变量xy（学院）、xi（系）。在程序中调用了父类的print 方法，同时可以看出子类也具有该方法。

b 编写LX3_8.java 程序，源代码如下。

class LX3_8 extends LX3_7_P{

protected String xy;

protected String xi;

public static void main(String args[])

{

LX3_7_P p1 = new LX3_7_P();

p1.setdata("帅零",12321) ;

p1.print();

LX3_8 s1 = new LX3_8() ;

s1.setdata("郭丽娜",12345); //调用父类的成员方法

s1.xy="经济管理学院"; //访问本类的成员变量

s1.xi="信息管理系"; //访问本类的成员变量

s1.print();

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

}

}

（3）编译并运行程序，其结果如图6.1 所示。

图6.1

3．了解成员变量的隐藏方式

所谓隐藏是指子类重新定义了父类中的同名变量，在子类Line 中重新定义了x 为x1，y 为y1，隐藏了父类Point 中的两个成员变量x 和y。子类执行自己的方法时，操作的是子类的变量，子类执行父类的方法时，操作的是父类的变量。在子类中要特别注意成员变量的命名，防止无意中隐藏了父类的关键成员变量，这有可能给程序带来麻烦。

4．了解成员方法的覆盖方式

（1）方法覆盖的定义与作用

通过继承子类可以继承父类中所有可以被子类访问的成员方法，但如果子类的方法与父类方法同名，则不能继承，此时称子类的方法覆盖了父类的方法，简称为方法覆盖（override）。方法覆盖为子类提供了修改父类成员方法的能力。例如，子类可以修改层层继承下来的Object 根类的toString 方法，让它输出一些更有用的信息。下面的程序显示了在子类Circle 中添加toString 方法，用来返回圆半径和圆面积信息。

（2）编写覆盖Object 类toString 方法的程序文件LX3_9.java，源代码如下。

class Circle {

private int radius;

Circle(int r) {

setRadius(r);

}

public void setRadius(int r) {

radius=r;

}

public int getRadius() {

return radius;

}

public double area() {

return 3.14159*radius*radius;

}

public String toString() {

return "圆半径："+getRadius()+" 圆面积："+area();

}

}

public class LX3_9{

public static void main(String args[]) {

Circle c=new Circle(10);

System.out.println("\n"+c.toString());

}

}

（3）编译并运行程序，其结果如图6.2 所示

图6.2

（4）程序结构分析。

程序添加了toString 方法并修改了它的返回值。由于toString 和继承下来的Object 类的方法名相同、返回值类型相同，因此覆盖了超类Object 中的toString 方法。

方法覆盖时要特别注意：

用来覆盖的子类方法应和被覆盖的父类方法保持同名、相同的返回值类型，以及相同的参数个数和参数类型。

5．This、super 和super()的使用

（1）程序功能：说明this、super 和super()的用法。程序首先定义Point（点）类，然后创建点的子类Line（线）。最后通过LX3_10 类输出线段的长度。

程序中通过super(a,b)调用父类Point 的构造方法为父类的x 和y 赋值。在子类Line 的setLine方法中，因为参数名和成员变量名相同，为给成员变量赋值，使用this 引用，告诉编译器是为当前类的成员变量赋值。在length 和toString 方法中使用父类成员变量时，使用super 引用，告诉编译器使用的是父类的成员变量。

（2）使用this、 super 和super()的程序文件LX3_10.java，源代码如下。

class Point {

protected int x, y;

Point(int a, int b) {

setPoint(a, b);

}

public void setPoint(int a, int b) {

x=a;

y=b;

}

}

class Line extends Point {

protected int x, y;

Line(int a, int b) {

super(a, b);

setLine(a, b);

}

public void setLine(int x, int y) {

this.x=x+x;

this.y=y+y;

}

public double length() {

int x1=super.x, y1=super.y, x2=this.x, y2=this.y;

return Math.sqrt((x2-x1) * (x2-x1) + (y2-y1) * (y2-y1));

}

public String toString() {

return "直线端点：[" + super.x + "," + super.y + "] [" +

x + "," + y + "] 直线长度：" + this.length();

}

}

public class LX3_10{

public static void main(String args[]) {

Line line=new Line(50, 50);

System.out.println("\n"+line.toString());

}

}

（3）编译并运行程序，结果如图3.10 所示。

图3.10

二 类的多态性练习

1． 理解类的多态性

类的继承发生在多个类之间，而类的多态只发生在同一个类上。在一个类中，可以定义多个同名的方法，只要确定它们的参数个数和类型不同。这种现象称为类的多态。多态使程序简洁，为程序员带来很大便利。在OOP 中，当程序要实现多个相近的功能时，就给相应的方法起一个共同的名字，用不同的参数代表不同的功能。这样，在使用方法时不论传递什么参数，只要能被程序识别就可以得到确定的结果。类的多态性体现在方法的重载（overload）上，包括成员方法和构造方法的重载。

2． 方法的重载

3．构造方法的重载

构造方法的名称和类同名，没有返回类型。构造方法不能直接调用，只能由new 操作符调用,主要用来完成对象的初始化。重载构造方法的目的是提供多种初始化对象的能力，使程序员可以根据实际需要选用合适的构造方法来初始化对象。

（1）程序功能： 编写构造方法RunDemo 的重载程序文件LX3_12，源代码如下。

（2）源代码：

class RunDemo {

private String userName, password;

    RunDemo() {

System.out.println("全部为空!");

}

RunDemo(String name) {

userName=name;

}

RunDemo(String name, String pwd) {

this(name);

password=pwd;

check();

}

void check() {

String s=null;

if (userName!=null)

s="用户名："+userName;

else

s="用户名不能为空！";

if (password!="12345678")

s=s+" 口令无效！";

else

s=s+" 口令：********";

System.out.println(s);

}

}

public class LX3_12 {

public static void main(String[] args) {

new RunDemo();

new RunDemo("刘新宇");

new RunDemo(null,"邵丽萍");

new RunDemo("张驰","12345678");

}

}

（2）编译并运行程序，结果如图6.4所示。

图6.4

【完成实验项目】

1. 假如我们在开发一个系统时需要对员工进行建模，员工包含3个属性：姓名、工号以及工资。经理也是员工，除了含有员工的属性外，另外还有一个奖金属性。请使用继承的思想设计出员工类和经理类。要求类中提供必要的方法进行属性访问。

2. 定义一个自己的数学类MyMath。类中提供静态方法max，该方法接收3个同类型的参数(例如整形)，返回其中的最大值。

3. 以点类作为基类，从点派生出圆，从圆派生圆柱，设计成员函数输出它们的面积和体积。

实验五 包、接口 抽象类

【开发语言及实现平台或实验环境】

Windows2000 或XP，JDK1.6与Jcreator4.0

【实验目的】

1.了解Java 中包（package）、接口（interface）和抽象类的作用。

2.掌握包、接口、抽象类的设计方法。

【实验要求】

1. 了解Java 系统包的结构。

2. 掌握创建自定义包的方法。

3. 掌握使用系统接口的技术和创建自定义接口的方法。

【实验步骤】

一．了解并使用Java 的系统包

1． API 包、接口、异常处理的作用

包是类和接口的集合。利用包可以把常用的类或功能相似的类放在一个包中。Java 语言提供系统包，其中包含了大量的类，可以在编写Java 程序时直接引用它们。所有Java API 包都以“java.”开头，以区别用户创建的包。接口解决了Java 不支持多重继承的问题，可以通过实现多个接口达到与多重继承相同的功能。处理程序运行时的错误和设计程序同样重要，只有能够完善处理运行时出错的程序，软件系统才能长期稳定地运行，异常处理就是说明如何处理程序运行时出错的问题。

二．创建并使用自定义包

1．自定义包的声明方式

<package> <自定义包名>

声明包语句必须添加在源程序的第一行，表示该程序文件声明的全部类都属于这个包。

2．创建自定义包Mypackage

在存放源程序的文件夹中建立一个子文件夹Mypackage。例如，在“E:\javademo”文件夹之中创建一个与包同名的子文件夹Mypackage（E:\javademo\Mypackage），并将编译过的class 文件放入该文件夹中。注意：包名与文件夹名大小写要一致。再添加环境变量classpath 的路径，例如：D:\java\jdk1.6\lib; E:\javademo

3．在包中创建类

（1）YMD.java 程序功能：在源程序中，首先声明使用的包名Mypackage，然后创建YMD 类，该类具有计算今年的年份，可以输出一个带有年月日的字符串的功能。

（2）编写YMD.java 文件，源代码如下。

package Mypackage; //声明存放类的包

import java.util.*; //引用java.util 包

public class LX4_1_YMD {

private int year,month,day;

public static void main(String[] arg3){}

public LX4_1_YMD(int y,int m,int d) {

year = y;

month = (((m>=1) & (m<=12)) ? m : 1);

day = (((d>=1) & (d<=31)) ? d : 1);

}

public LX4_1_YMD() {

this(0,0,0);

}

public static int thisyear() {

return Calendar.getInstance().get(Calendar.YEAR);//返回当年的年份

}

public int year() {

return year;//返回年份

}

public String toString(){

return year+"-"+month+"-"+day;//返回转化为字符串的年-月-日

}

}

（3）编译LX4_1_YMD.java 文件，然后将LX4_1_YMD.class 文件存放到Mypackage 文件夹中。

3．编写使用包Mypackage 中LX4_1_YMD 类的程序

（1）LX4_2.java 程序功能：给定某人姓名与出生日期，计算该人年龄，并输出该人姓名，年龄，出生日期。程序使用了LX4_1_YMD 的方法来计算年龄。

（2）编写LX4_2.java 程序文件，源代码如下。

import Mypackage.LX4_1_YMD; //引用Mypackage 包中的LX4_1_YMD 类

public class LX4_2

{

private String name;

private LX4_1_YMD birth;

public static void main(String args[])

{

LX4_2 a = new LX4_2("张驰",1990,1,11);

a.output();

}

public LX4_2(String n1,LX4_1_YMD d1)

{

name = n1;

birth = d1;

}

public LX4_2(String n1,int y,int m,int d)

{

this(n1,new LX4_1_YMD(y,m,d));//初始化变量与对象

}

public int age() //计算年龄

{

return LX4_1_YMD.thisyear() - birth.year(); //返回当前年与出生年的差即年龄

}

public void output()

{

System.out.println("姓名 : "+name);

System.out.println("出生日期: "+birth.toString());

System.out.println("今年年龄 : "+age());

}

}

（3）编译并运行程序，结果如图8.1所示。

图8.1

三．使用接口技术

1．接口的定义与作用

接口可以看作是没有实现的方法和常量的集合。接口与抽象类相似，接口中的方法只是做了声明，而没有定义任何具体的操作方法。使用接口是为了解决Java 语言中不支持多重继承的问题。

（1）定义一个接口Shape2D，利用它来实现二维的几何形状类Circle和Rectangle 面积计算编写实现接口的程序文件

（2）源代码：。

interface Shape2D{  //定义Shape2D接口

     final double pi=3.14;    //数据成员一定要初始化

     public abstract double area(); //抽象方法，不需要定义处理方式

}

class Circle implements Shape2D{

     double radius;

     public Circle(double r){         //构造方法

              radius=r;

     }

     public double area(){

              return (pi * radius * radius);

     }

}

class Rectangle implements Shape2D{

     int width,height;

     public Rectangle(int w,int h){         //构造方法

              width=w;

              height=h;

     }

     public double area(){

              return (width * height);

     }

}

public class InterfaceTester {

     public static void main(String args[]){

              Rectangle rect=new Rectangle(5,6);

              System.out.println("Area of rect = " + rect.area());

              Circle cir=new Circle(2.0);

              System.out.println("Area of cir = " + cir.area());

     }

}

【完成实验项目】

1.定义一个抽象基类Shape，它包含三个抽象方法center()、diameter()、getArea()，从Shape类派生出Square和Circle类，这两个类都用center()计算对象的中心坐标，diameter()计算对象的外界圆直径，getArea()方法计算对象的面积。编写编写应用程序使用Rectangle类和Circle类。

2．定义一个接口Insurance，接口中有四个抽象方法：public int getPolicyNumber()；public int getCoverageAmount()；public double calculatePremium()；public Date getExpiryDate()。设计一个类Car，该类实现接口的方法，编写应用程序。