OOpre笔记(1)

面向对象程序设计先导Lec1

课程简介

从java小白到一周内完成200行代码
课程安排:八次课程 4次迭代作业

什么是面向对象

面向对象是以对象为中心来构建程序逻辑的方法
- 一切皆为对象
- 程序逻辑:数据及其关系、行为及其关系
使用类这个概念来抽象描述一个类可以以实例化出任意数量的对象
- 类:数据与行为的综合逻辑体
- 类关系:表征类之间的数据关系或行为关系

面向对象方法提供了控制程序复杂性的重要机制，提高程序的可读性和可维护性。

面向对象的三个复杂性控制机制

封装让类的内部复杂性外部不可见(黑盒子)方便使用者
- 将数据与行为封装在一起，对外提供接口，隐藏类实现细节的机制
- 累的使用者和实现者解耦
- 接口与实现分离
继承通过建立类之间的抽象层次来协同降低复杂性
- 找到共性，抽象得到类
- 一个类从另一个类中获得属性和方法的机制
  - 建立了上下层关系:父类和子类
多态类通过提供多种形态方法来解耦复杂性
- 针对同一个指令(方法名)，一个类拥有多种功能形态
  - 不同的功能形态以参数区分
- OO语言提供了根据对象和输入参数来匹配合适的方法(分派机制)，解耦了类针对统一指令的多种情况

Java开发系统的构成

JDK Java开发工具包
- Java编译器
- Java解释器
- Java类库
- Java文档生成器
- Java调试工具
JRE Java运行环境
- Java解释器
- Java类库

第一个Java程序

类名称与相应程序文件名一致

Java程序的注释

三种注释方式
- 单行注释
- 多行注释
- 文档注释

Java程序的类型

基础类型
- 整数类型:int 4个字节 short 2个字节 long 8个字节 byte 1个字节
biglnteger 16个字节(类)
- 字符类型:char 2个字节
- 浮点类型
  - float 32位
  - double 64位
- 布尔类型
构造类型:类、接口

Java程序的变量作用域

变量作用域范围
- 类级
- 对象级
- 方法级
- 语句级

Java程序中的数组

用以管理同类型的多组数据
数据一旦声明，其容量不可变
可以通过length来访问数组的规模
数组本质上是一个对象指针，指向对象在1内存中的地址

Java程序的类

编程单位，是Java程序的基本组成单位

在C中是函数

Java程序中的类由属性及方法组成
- 属性定义数据结构
- 方法定义对数据结构的操作函数
每一个类都有一种构造方法，可用于实例化对象
- 构造方法:初始化属性变量，返回对象指针

从结构化编程到面向对象编程

结构化编程
- 程序由函数组成
- 函数由语句组成
- 语句由表达式组成
面向对象编程
- 程序由类组成
- 类由属性和方法组成
- 属性和方法由语句组成
- 语句由表达式组成
结构化编程需要单独为结构体定义和实现相应的操作函数，当看到某个结构体类型，需要自己去找操作它的函数，而面向对象编程把结构体和操作函数封装在一起(形成类)

public class Person{
    String name;
    int age;
    public void sayHello(){
    
}

Java程序中的接口

接口是与类处于同一层次的类型
把行为的设计和行为的实现分离

Java程序中接口的关系

Java程序中的访问权限设置

public、private
Java程序依据权限设置进行检查，如果违背则报错

Java程序中的static声明

使用static关键字声明的属性和方法
- 类级成员，否则为对象级成员
- 类级成员在类加载时初始化，对象级成员在对象实例化时初始化
- 类级成员在内存中只有一份，对象级成员在内存中有多份

Java程序中的this关键字

this关键字用于引用当前对象
程序中的非静态方法可以使用this关键字
- 指向当前类中的对象

Java程序中的object

object是一个类，是所有类的父类
object类中定义了几个方法
- equals方法:按照对象的值进行比较
- toString方法:将对象转换为字符串
- hashCode方法:返回对象的哈希码
- getClass方法:返回对象的类
- notify方法:唤醒一个等待的线程
- notifyAll方法:唤醒所有等待的线程
- wait方法:使当前线程等待
- finalize方法:在对象被垃圾回收前调用

Java语言如何学

Java语言中方法内的语句与C语言如出一辙
- 没有C语言繁琐的指针及其运算
理解前面所讲的关键概念

Java程序的错误

Java程序中的错误分为编译错误和运行错误
- 编译错误:程序中存在语法错误，无法通过编译
- 运行错误:程序中存在逻辑错误，无法正常运行
Java程序中的异常
- 异常是程序中出现的错误
- 异常分为受检异常和运行时异常

初学者常遇到的Java编译错误

…expected(缺少某些符号)
…cannot be resolved to a type(无法找到某个类型)
…cannot be resolved to a variable(无法找到某个变量)
…cannot be resolved to a method(无法找到某个方法)
…cannot find symbol(无法找到符号)
…illegal start of type(非法的类型开始)
…illegal start of expression(非法的表达式开始)
…incompatible types(不兼容的类型)
…missing return statement(缺少返回语句)
…missing method body(缺少方法体)
…missing semicolon(缺少分号)
…missing method body(缺少方法体)

常见的Java程序运行时错误

ArrayIndexOutOfBoundsException:数组下标越界
NullPointerException:空指针异常
NumberFormatException:数字格式异常
ArithmeticException:算术异常
ClassCastException:类型转换异常
IllegalArgumentException:非法参数异常
IndexOutOfBoundsException:索引越界异常
FileNotFoundException:文件未找到异常
IOException:输入输出异常
NoSuchMethodException:没有找到方法异常
NoSuchFieldException:没有找到字段异常
ClassNotFoundException:没有找到类异常
IllegalAccessException:非法访问异常

如何管理程序版本

开辟多个目录？如果你想恢复到几天前的某个版本？

版本控制是指在软件开发过程中对程序代码、配置文件、文档等进行版本管理的一种方法，以便在软件开发过程中可以方便地回滚到之前的版本，或者查看不同版本的差异。
程序开发会存在多个版本、存在多人协同开发

基于Git的版本控制

Git是一个开源的分布式版本控制系统，它允许开发者在本地对代码进行版本管理，同时也可以将代码提交到远程仓库，以便多人协同开发。
Git可以方便地查看不同版本的差异，可以方便地回滚到之前的版本，可以方便地多人协同开发。
Git是一个分布式版本控制系统，它允许开发者在本地对代码进行版本管理，同时也可以将代码提交到远程仓库，以便多人协同开发。

OO课程及先导课，项目代码提交在gitlab上，评测机主动从gitlab上拉取

Gitlab的四个区域

工作区：本地开发环境，可以修改代码，提交到暂存区
暂存区：临时存储修改的代码，可以提交到本地仓库
本地仓库：存储本地的代码版本，可以提交到远程仓库
远程仓库：存储远程的代码版本，可以拉取到本地仓库

Gitlab中的四种文件状态

未跟踪文件；工作区中的新建文件，未添加到暂存区
已修改文件；工作区中的文件被修改，未添加到暂存区
已暂存文件；工作区中的文件被修改，已添加到暂存区，未添加到本地仓库
已提交文件；工作区中的文件被修改，已添加到暂存区，已提交到本地仓库

Git中的操作

git init：初始化本地仓库
git add：将工作区中的文件添加到暂存区
git commit：将暂存区中的文件提交到本地仓库
git push：将本地仓库中的文件提交到远程仓库
git pull：将远程仓库中的文件拉取到本地仓库
git status：查看当前仓库的状态
git log：查看当前仓库的提交历史
git diff：查看当前仓库的修改差异
git reset：回滚到之前的版本
git checkout：切换到之前的版本
git branch：创建分支

Lec2：编写类与单元测试

本节大纲

Java程序的类
- 构造方法
- 查询方法
- 修改方法
对象引用与方法调用
- 初步了解容器
Java程序的单元测试
- Junit介绍
- 编写Junit测试
- 工具配置与使用

C语言与Java语言的比较

C语言: 面向过程，函数是编程的核心。
Java语言: 面向对象，类是编程的核心。
- 协同方式不同：
  - C语言：函数调用 + 全局变量
  - Java语言：类调用 + 数据管理 + 抽象层次

类的定义

类是一种自定义数据类型，包含数据和操作数据的方法。
- 属性：数据管理
- 方法：行为管理
主类: 包含main方法的类，作为程序的入口。

例子：

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        System.out.print("Input your name: ");
        String name = scanner.nextLine();
        System.out.print("Input your age: ");
        int age = scanner.nextInt();
        System.out.printf("Hi, %s, you are %d\n", name, age);
    }
}

类的属性和方法

从需求中分析类的属性和行为：
- 属性：管理什么数据
- 方法：提供什么行为

银行账户类（BankAccount）示例：

public class BankAccount {
    private String name;
    private String ID;
    private int balance;

    public int getBalance() { return balance; }
    public String getAccountName() { return name; }

    public boolean withdraw(int amount) {
        if (amount > balance) return false;
        balance -= amount;
        return true;
    }

    public boolean deposit(int amount) {
        balance += amount;
        return true;
    }
}

类的成员可见性

public：外部对象可访问
protected：本类和子类对象可访问
private：仅本类对象可访问

构造方法

构造方法用于初始化对象属性。
Java默认提供无参数构造方法，用户定义构造方法后，默认方法失效。

例子：

public BankAccount(String name) {
    this.name = name;
    this.balance = 0;
}

重载方法

Java允许同名方法，但参数列表必须不同（类型或数量）。

方法重载：

public BankAccount(String id, int balance) {
    this.ID = id;
    this.balance = balance;
}

public BankAccount(String balanceStr) {
    this.balance = Integer.parseInt(balanceStr);
}

对象引用与方法调用

对象引用：类似于C语言的指针。
- 确保对象引用的类型与实际对象类型一致。

参数传递：

Java中的对象引用是传递引用。

例子：

public static void swap(Point p) {
    int temp = p.x;
    p.x = p.y;
    p.y = temp;
}

Java中的容器

ArrayList：动态数组，提供插入、检索、克隆和删除操作。

例子：

ArrayList<Bottle> bottleArray = new ArrayList<>();
for (Bottle b : bottleArray) {
    // 操作每个Bottle对象
}

单元测试概述

单元测试用于验证类的功能是否正确。
- 静态测试：检查代码逻辑
- 动态测试：运行代码并检查结果
Junit：Java单元测试框架，广泛使用。
- 创建测试用例，设置断言，检查异常，建立测试流程。

编写Junit测试

为每个类编写相应的测试类，测试类命名规则：类名 + Test。
测试方法通常与待测方法同名，并带有@Test标记。

例子：

import org.junit.Test;
import static org.junit.Assert.*;

public class BankAccountTest {
    private BankAccount ba = new BankAccount("1234567890");

    @Test
    public void deposit() {
        ba.deposit(50);
        assertEquals(50, ba.getBalance());
    }

    @Test
    public void withdraw() {
        ba.withdraw(50);
        assertEquals(0, ba.getBalance());
    }
}