Java面向对象精品教程教案：3.封装与继承
《面向对象程序设计》教案
《面向对象程序设计》教案一、教案简介本教案旨在帮助学生掌握面向对象程序设计的基本概念、原理和方法，培养学生的编程能力和软件开发思维。
通过本课程的学习，学生将能够熟练运用面向对象的编程语言，如Java或C++，进行软件开发和设计。
二、教学目标1. 了解面向对象程序设计的基本概念，如类、对象、封装、继承和多态等。
2. 掌握面向对象程序设计的基本原则，如单一职责原则、开闭原则、里氏替换原则等。
3. 学会使用面向对象的编程语言进行程序设计和开发。
4. 培养学生的软件开发思维和团队协作能力。
三、教学内容1. 面向对象程序设计的基本概念1.1 类与对象1.2 封装1.3 继承1.4 多态2. 面向对象程序设计的基本原则2.1 单一职责原则2.2 开闭原则2.3 里氏替换原则2.4 接口隔离原则2.5 依赖倒置原则3. 面向对象的编程语言3.1 Java3.2 C++4. 面向对象的设计模式4.1 创建型模式4.2 结构型模式4.3 行为型模式四、教学方法1. 讲授法：讲解面向对象程序设计的基本概念、原理和编程方法。
2. 案例分析法：分析实际项目中的面向对象设计案例，让学生理解并掌握面向对象的设计思想。
3. 实践操作法：让学生通过编写代码，亲身体验面向对象程序设计的流程和方法。
4. 小组讨论法：分组进行讨论，培养学生的团队协作能力和解决问题的能力。
五、教学评价1. 课堂参与度：评估学生在课堂上的发言和提问情况，了解学生的学习兴趣和积极性。
2. 课后作业：布置相关的编程作业，检查学生对面向对象程序设计知识的掌握程度。
3. 项目实践：评估学生在团队项目中的表现，包括代码质量、设计思路和团队协作能力。
4. 期末考试：全面测试学生对面向对象程序设计知识的掌握情况。
六、教学资源1. 教材：推荐《Java面向对象程序设计》、《C++ Primer》等经典教材。
2. 在线资源：提供相关的在线教程、视频课程和编程练习平台，如慕课网、Coursera、LeetCode等。
面向对象的程序设计教案
面向对象的程序设计教案一、教学目标1. 理解面向对象程序设计的基本概念，如类、对象、封装、继承和多态。
2. 掌握使用面向对象的方法分析问题、设计解决方案并实现。
3. 学会使用面向对象编程语言（如Java、C++等）进行程序设计。
二、教学内容1. 面向对象程序设计概述介绍面向对象程序设计的发展历程、优点及应用领域。
2. 类与对象讲解类的定义、属性、方法；对象的概念、创建方式及使用。
3. 封装与信息隐藏解释封装的原理、作用；演示如何通过访问修饰符实现信息隐藏。
4. 继承与多态阐述继承的概念、分类；展示多态的实现方法和应用场景。
5. 面向对象设计原则介绍单一职责原则、开闭原则、里氏替换原则、接口隔离原则和依赖倒置原则。
三、教学方法1. 讲授法：讲解基本概念、原理和方法。
2. 案例分析法：通过实际案例演示面向对象程序设计的应用。
3. 动手实践法：让学生编写代码，巩固所学知识。
4. 小组讨论法：分组讨论问题，培养团队协作能力。
四、教学环境1. 教室环境：投影仪、计算机、网络。
2. 编程工具：集成开发环境（IDE），如Eclipse、Visual Studio等。
3. 编程语言：选择一种面向对象编程语言，如Java、C++等。
五、教学评价1. 课堂表现：观察学生在课堂上的参与程度、提问回答情况等。
2. 课后作业：检查学生完成作业的质量、代码规范性和正确性。
3. 项目实践：评估学生在团队项目中的贡献、解决问题能力和编程技能。
4. 期末考试：考查学生对面向对象程序设计知识的掌握程度。
六、教学计划1. 第一周：面向对象程序设计概述2. 第二周：类与对象3. 第三周：封装与信息隐藏4. 第四周：继承与多态5. 第五周：面向对象设计原则七、教学资源1. 教材：推荐《Head First 面向对象编程》、《大话数据结构》等。
2. 在线资源：开源中国、CSDN、Stack Overflow 等。
3. 教学视频：网易云课堂、慕课网等平台的面向对象程序设计课程。
面向对象的三大特性(封装-继承-多态)
一丶封装1 权限修饰符可以用来修饰成员变量和成员方法，对于类的权限修饰只可以用public和缺省default。
被public修饰的类可以在任意地方被访问；default类只可以被同一个包内部的类访问。
权限由大到小：public protected default(不写) private被private修饰的成员只能在本类中访问，外界不能访问2 set()/get()方法（1）this关键字a.可以用来调用变量，方法，构造方法；b.this.xx 理解为调用当前类的xx。
（2）成员变量和局部变量1）在类中的位置不同a:成员变量:在类中,方法外b:局部变量:在方法声明上（形式参数）,或者是在方法定义中2）在内存中的位置不同a:成员变量:在堆内存b:局部变量:在栈内存3）生命周期不同a:成员变量:随着对象的创建而存在,随着对象的消失而消失b:局部变量:随着方法调用而存在,随着方法的调用结束而消失4）初始化值不同a:成员变量:有默认值b:局部变量:必须初始化值,否则报错!(在使用它之前,没有初始化) （3）set()/get()方法当成员变量被private修饰时，不在本类中无法直接访问，便需要set()/get()方法来解决这个问题3 封装性封装：是面向对象的第一大特性，所谓封装，就是值对外部不可见（一般而言被private修饰），外部只能通过对象提供的接口（如set()/get()方法）来访问。
封装的好处：a.良好的封装能够减少耦合；b.类内部的结构可以自己修改，对外部影响不大；c.可以对成员进行更精准的控制（防止出现与事实不符的情况）；d.影藏实现细节。
注意：在开发中，类的成员变量全部要进行封装，封装之后通过set()/get()方法访问。
二丶继承extends1 实现：通过 class Zi extends Fu{} 实现类的继承（1）子类继承父类，父类中声明的属性，方法，子类都可以获取到；当父类中有私有的属性方法时，子类同样可以获取到，由于封装性的设计，使得子类不能直接调用访问。
封装、继承和多态的概念
封装、继承和多态的概念
封装、继承和多态是面向对象编程中的三个重要概念，下面分别进行详细解释：
一、封装
封装是指将对象的属性和方法封装在一起，形成一个独立的单元，对外部隐藏对象的实现细节，只暴露必要的接口供外部使用。
封装可以有效地保护对象的数据和行为，避免外部的误操作和非法访问，提高了代码的安全性和可维护性。
在面向对象编程中，封装是实现信息隐藏和数据保护的重要手段。
二、继承
继承是指一个类可以从另一个类中继承属性和方法，从而可以重用已有的代码和功能。
继承是面向对象编程中实现代码复用的重要手段，可以减少代码的重复性，提高代码的可读性和可维护性。
继承可以分为单继承和多继承两种方式，单继承是指一个类只能从一个父类中继承，而多继承是指一个类可以从多个父类中继承属性和方法。
三、多态
多态是指同一个方法在不同的对象上可以有不同的行为，即同一个方法可以有多
种不同的实现方式。
多态是面向对象编程中的重要概念，可以提高代码的灵活性和可扩展性。
多态可以分为编译时多态和运行时多态两种方式，编译时多态是指方法的重载，即同一个类中可以有多个同名但参数不同的方法；而运行时多态是指方法的重写，即子类可以重写父类的方法，从而实现不同的行为。
通过多态，可以实现面向对象编程中的“开闭原则”，即对扩展开放，对修改关闭。
面向对象设计的三大原则,理解并能举例
面向对象设计的三大原则，理解并能举例
面向对象编程设计有三大原则，分别是封装（Encapsulation）、继承（Inheritance）和多态（Polymorphism）。
1. 封装（Encapsulation）：封装是将数据和相关行为（方法）
组合在一个类中，以实现隐藏内部实现细节的原则。
通过封装，可以将一组数据和对它们的操作封装在一个类中，对外部只暴露必要的接口，隐藏了实现的细节，提高了代码的安全性和可维护性。
例如，一个汽车类可以封装了颜色、品牌、速度等变量和加速、刹车等方法，对外只提供加速和刹车的接口，而隐藏了内部细节。
2. 继承（Inheritance）：继承是指创建一个新类（子类）从已
有的类（父类）中继承属性和方法的过程。
子类可以通过继承父类的特性来扩展和增强功能，并且可以重用已有的代码。
例如，有一个动物类，定义了一些公共属性和方法，然后创建了狗类和猫类继承动物类，狗类和猫类就可以共享动物类的一些功能，同时可以根据需要添加自己的特定功能。
3. 多态（Polymorphism）：多态是指同一类对象在不同情况下
可以表现出不同的行为。
对象多态性使用继承和接口实现，通过动态绑定和方法重写，允许不同的对象对同一个方法做出不同的响应。
例如，一个动物类中有一个叫声的方法，猫类和狗类都继承了动物类，并重写了叫声的方法，当通过调用叫声方法时，猫和狗的叫声不同，实现了多态性。
这三个原则是面向对象设计的基石，有助于实现代码的可重用性、可扩展性和灵活性。
java的封装,继承和多态(思维导图)
java的封装，继承和多态类和对象类类声明 { 成员变量的声明； 成员方法的声明及实现； }声明类：[修饰符] class 类<泛型> [extends 父类] [implements 接口列表]声明成员变量：[修饰符]数据类型 变量[=表达式]{,变量[=表达式]}成员方法声明：[修饰符]返回值类型 方法（[形式参数列表]）[throws 异常类列表]{语句序列；[return[返回值]]； }重载：一个类中可以有多个同名的成员方法，前提是参数列表不同，称为类的成员方法重载，重载的多个方法为一种功能提供多种实现。
重载方法之间必须以不同的参数列表（数据类型、参数个数、参数次序）来区别。
例如，MyDate 类可声明多个重载的set()方法如下: void set(int y,int m, int d)void set(int m, int d) //重载方法，参数个数不同void set(int d) void set(MyDate date)//重载方法，参数的数据类型不同对象对象声明：类 对象构造实例：对象 = new 类的构造方法（[实际参数列表]）引用对象的成员变量和调用成员方法：对象.成员变量 对象.成员方法([实际参数列表])类的封装性构造与析构类的构造方法用于创建类的一个实例并对实例的成员变量进行初始化一个类可声明多个构造方法对成员变量进行不同需求的初始化，构造方法不需要写返回值类型，因为它返回的就是该类的一个实例。
例：MyDate类声明以下构造方法:public MyDate(int year, int month, int day)// 声明构造方法，方法名同类名，初始化成员变量 {set(year, month day);// 调用 set()方法，为成员变量赋值}使用new运算符调用指定类的构造方法，实际参数列表必须符合构造方法声明。
例如:MyDate d1 = new MyDate(2017,10,1);//创建实例并初始化成员变量当一个类没有声明构造方法时，Java 自动为该类提供一个无参数的默认构造方法对象的引用与运算this引用访问本类的成员变量和成员方法：this.成员变量，this.成员方法([实际参数列表])调用本类重载的构造方法：this([实际参数列表])访问控制类的访问控制权限公有和(public)和缺省类中成员4级访问控制权限及范围声明set()和get()方法存取对象的属性例：public void set(int year, int month, int day) //设置日期值 public void set(MyDate date)//设置日期值，重载 public int getYear()//获得年份 public int getMonth()// 获得月份 public int getDay()//获得当月日期静态成员定义及访问格式使用关键字static声明的成员称为静态成员在类内部，可直接访问静态成员，省略类名。
继承多态封装的意义
继承多态封装的意义继承、多态和封装是面向对象编程中的三大特性。
它们是面向对象编程的核心，也是程序员必须掌握的基础知识。
在本文中，我们将重点讨论继承、多态和封装的意义以及它们在面向对象编程中的作用。
一、继承的意义继承是面向对象编程中的一种重要的机制，它允许一个类从另一个类中继承属性和方法。
继承的意义在于：1、减少重复代码继承可以减少代码的重复。
当多个类有相同的属性和方法时，我们可以把这些属性和方法放在一个父类中，子类可以继承这些属性和方法，从而避免了重复编写代码的麻烦。
2、提高代码的可维护性继承可以提高代码的可维护性。
当需要修改某个属性或方法时，只需要在父类中修改一次，所有继承自父类的子类都会自动更新。
3、增强代码的扩展性继承可以增强代码的扩展性。
当需要增加新的属性或方法时，只需要在父类中添加即可，所有继承自父类的子类都可以使用这些新的属性和方法。
二、多态的意义多态是面向对象编程中的一个重要概念，它允许不同的对象对同一消息做出不同的响应。
多态的意义在于：1、提高代码的灵活性多态可以提高代码的灵活性。
当需要处理一组不同的对象时，可以采用多态的方式，使得代码更加灵活。
2、增强代码的可扩展性多态可以增强代码的可扩展性。
当需要增加新的对象时，只需要实现相应的接口或继承相应的类即可，不需要修改原有的代码。
3、提高代码的可读性多态可以提高代码的可读性。
通过多态的方式，可以使代码更加简洁、清晰，易于理解。
三、封装的意义封装是面向对象编程中的一个重要概念，它可以将数据和方法隐藏在类的内部，仅对外部提供接口。
封装的意义在于：1、提高代码的安全性封装可以提高代码的安全性。
将数据和方法隐藏在类的内部，可以防止外部直接访问和修改数据，从而保证数据的安全性。
2、提高代码的可维护性封装可以提高代码的可维护性。
类的内部数据和方法只对外部提供接口，当需要修改数据或方法时，只需要修改接口而不需要修改调用接口的代码。
3、提高代码的可读性封装可以提高代码的可读性。
OOP编程思想：封装、继承、多态
OOP编程思想：封装、继承、多态⾯向对象编程（Object-Oriented Programming）与⾯向过程（Procedure Oriented ）两种⽅法都是编程中的⽐较常⽤的⽅法，从理论上来说，都能达到⽤计算机程序来解决实际问题的⽬的，只不过是其中所体现出来的思想不⼀样⽽已。
⾯向过程：⾯向过程的思想是把⼀个项⽬、⼀件事情按照⼀定的顺序，从头到尾⼀步⼀步地做下去，先做什么，后做什么，⼀直到结束。
这种思想⽐较好理解，其实这也是⼀个⼈做事的⽅法。
⾯向对象：⾯向对象的思想是把⼀个项⽬、⼀件事情分成更⼩的项⽬，或者说分成⼀个个更⼩的部分，每⼀部分负责什么⽅⾯的功能，最后再由这些部分组合⽽成为⼀个整体。
这种思想⽐较适合多⼈的分⼯合作，就像⼀个⼤的机关，分成各个部门，每个部门分别负责某样职能，各个部门可以充分发挥⾃⼰的特⾊，只要符合⼀定前提就⾏了。
⾯向对象（OOP）的三个特征：封装（Encapsulation）继承（Inheritance）多态（Polymorphism）⼀、封装1、定义：Encapsulation in Java is a mechanism of wrapping the data (variables) and code acting on the data (methods) together as a single unit. In encapsulation, the variables of a class will be hidden from other classes, and can be accessed only through the methods of their current class. Java中的封装是⼀种将数据(变量)和作⽤于数据(⽅法)的代码打包为⼀个单元的机制。
在封装中，类的变量将对其他类隐藏，并且只能通过当前类的⽅法访问。
Encapsulation can change the internal structure of a class without affecting the overall structure, while protecting the data. For the outside world, its interior is hidden, and what is exposed to the outside world is only the methods that can access it. 封装可以对类的内部进⾏改变⽽不影响整体结构，同时也保护来数据。
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1. 系统包：java.util 2. 自定义包：cn.jtest.classandobject
*： 指包中的所有类 School ：指包中的School类
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使用包的注意事项
一个类同时引用了两个来自不同包的同名类
必须通过完整类名来区分
每个包都是独立的，顶层包不会包含子包的类 package和import的顺序是固定的
…… }
作为Java源代码第一条语句 用package声明包，以分号结尾
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包命名规范
包名由小写字母组成，不能以圆点开头或结尾
package mypackage;
包名之前最好加上唯一的前缀，通常使用组织倒置的 网络域名
package net.javagroup.mypackage;
包名后续部分依不同机构内部的规范不同而不同
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如何实现封装
设为private，防止错误的修改
用于属性的读写
对属性值的合法性进行判断 演示示例2：类的封装
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封装的好处 便于使用者正确使用系统，防止错误修改属性 有助于系统之间的松耦合，提高系统独立性 提高软件的可重用性 降低了构建大型系统的风险
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练习1：使用封装实现企鹅类 需求说明
package net.javagroup.research.powerproject;
部门名.项目名
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用MyEclipse创建包
JDK提供基本包
ng：虚拟机自动引入 java.util：提供一些实用类 java.io:输入、输出
使用MyEclipse创建包的两种方法
center.showMessage(); }
}
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访问权限控制 回顾
属性隐藏 包机制
访问权限控制
类的访问控制 类成员的访问控制
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类的访问修饰
类的访问修饰符
public修饰符：公有访问级别 默认修饰符：包级私有访问级别
包1
包2
public类
默认无修饰符类
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分别创建包和类 创建类的过程中创建类所在的包
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如何导入包
为了使用不在同一包中的类，需要在Java程序中使用 import关键字导入这个类
语法
import 包名. 类名；
import java.util.*; //导入java.util包中所有类 import cn.jtest.classandobject.School; //导入指定包中指定类
如何解决上面设计的缺陷？
使用封装
演示示例1：未使用封装的宠物类
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什么是封装
面向对象三大特征之一 ——封装
封装的概念
将类的某些信息隐藏在类内部，不允许外部程序直接访问，而是 通过该类提供的方法来实现对隐藏信息的操作和访问
把尽可能多的东西藏起来，对外提供便捷的接口
封装的两个大致原则
把所有的属性藏起来
封装与继承
本课目标 学完本次课程后，你能够：
理解封装的作用 会使用封装 会使用Java中的包组织类 掌握访问修饰符，理解访问权限
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为什么要使用封装
案例中的代码有什么缺陷？
Penguin p=new Penguin(); p.health = -1000;
属性随意访问，不合理的赋值
public void showMessage() { ……
} }
package demo; //im//添添po加加rt 代代cn码码.jb23it.classandobject.*; public class Hello {
public static void main(String[ ] args) { School center = new School();
成员方法
静态方法，可以直接通过类名访问
代码块
静态代码块，当Java虚拟机加载类时，就会执行该代码块
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static代码块
JVM加载类时，加载静态代码块
如果有多个静态块，按顺序加载
每个静态代码块只会被执行一次
public class StaticTest { static int num=100; static{ num+=100; System.out.println(num); } static{ num+=100; System.out.println(num); }
}
StaticTest st1=new StaticTest(); StaticTest st2=new StaticTest(); System.out.println(StaticTest.num);
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static变量
使用包
package
包对应Java源文件的目录结构
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包的作用
允许类组成较小的单元（类似 文件夹），易于找到和使用相
应的文件
有助于实施访问 权限控制
防止命名冲突 区分名字相同的类
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如何创建包
package cn.jbit.inherit; //声明包 public class School {
类成员的访问修饰
作用域 修饰符 private 默认修饰符
protected
public
同一个类中 同一个包中
子类中
可以
不可以
不可以
可以
可以
不可以
可以
可以
可以
பைடு நூலகம்
可以
可以
可以
任何地方 不可以 不可以 不可以 可以
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static修饰符
static可以用来修饰
成员变量
静态变量，可以直接通过类名访问
使用封装实现电子宠物系统的企鹅类正确输入健康值和 亲密度
保证健康值的有效性（0-100），否则取默认值60 保证亲密度的有效性（0-100），否则取默认值60
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为什么需要包
Windows树形文件系统
文档分门别类，易于查找和管理 使用目录解决文件同名冲突问题
问题 如何存放两个同名的类而不冲突？
package必须位于第一行（忽略注释行） 只允许有一个package语句 其次是import 接着是类的声明
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小结
School类位于cn.jbit.classandobject包中，Hello 类位于demo包中，下面程序空缺部分需要填入代码 吗？如果需要，是什么？
/p/a添ck加ag代e c码n.j1bit.classandobject; public class School {