第章面向对象的心核特性.doc

第三章 类的封装、继承和多态 这一章介绍面向对象编程的核心特性，是全书最重要的一章。 计算机软件设计有两个重要方面： 一是算法，用来解决微观的、有难度的问题。教材第二章涉及的JAVA语法，主要是用来描述算法的。以前学过的C语言和数据结构，也是着重于算法的。算法研究的是什么呢？ 二是软件体系结构，用来解决宏观的、有复杂度的问题。教材第三章 JAVA语法，主要是用来描述软件体系结构的。软件体系结构研究的是什么呢？ 面向对象（Object—Oriented，简称OO）的思想、概念和编程方法，或许是我们本科阶段，所能学到的最高级的编程技术，这种技术对编程算法起不到很大作用，面向对象涉及的是比算法宏观一些的软件体系结构问题，面向对象的优势在编写大型软件时才能体现出来，由于本科阶段我们得几乎得不到编写大型软件的机会，所以对面向对象很难有一个深入的认识。 对面向对象的思想、概念和目的的深入认识是非常重要的。首先它对学好JAVA、.NET、C++等面向对象的编程有重要影响；其次以后的实际工作中我们面对的都是大型的、复杂的软件系统（而不仅仅是微观的算法），用面向对象的方法去设计这些系统是最合适的。 我们需要在不同的课程中（C++、JAVA、.NET）反复说明面向对象的思想、概念和目的。在JAVA这门课里，我将从几个层面分别说明： （1）在教材本章，我将从分析人的自然思维习惯入手，说明面向对象编程（Object—Oriented Programming，简称OOP）的几个核心概念： 对象、类、属性、方法、封装、重载、实例、继承、多态。 我的目地是使同学们相信：OO是符合人的自然思维习惯的一种编程方法，是高级语言出现以后，符合人的自然思维习惯的编程方法的一次飞跃。对于面向对象的概念和思想，我们不必像课本描述的那样抽象的理解它，而是用自然轻松的心态理解它。我们将从建立单个对象、研究单个对象内部结构入手，过渡到研究对个对象间的相互作用。 （2）在本章及后续章节，我将从对JAVA类库---JDK中一部分常用类的讲解入手，反复说明面向对象给我们带来的三个好处： 提高程序的复用性 降低系统的复杂性 以不变的对象结构应对变化的对象。 这三个好处是软件工程永恒的追求。 3.0 面向对象是适合人的自然思维习惯的编程方法（补充教材） 3.0.1 范式及编程语言 世界上有很多的编程语言，可以按照不同的标准对其分类，第二章在讲到JAVA数据类型时，曾将编程语言按类型分为强类型的和弱类型的。下面对编程语言作另一种分类：按范式分类。 范式的英文单词是paradigm。它的原意大致是典范、范例、示例的意思，为了帮助我们理解某些英文动词的用法，老师会给一些例句（paradigm、example），在所有的计算机编程书籍中，都有大量的例程（范例）。有些计算机书籍中，将paradigm称为“范例”——指一种示范性的模型或例子，它提供了一种组织信息的形式。 范式的概念是1962年，美国科学史学家和科学哲学家托马斯·库恩（Thomas S. Kuhn）出版了著名的《The Structure of Scientific Revolutions》一书提出的，其核心——范式论在自然科学家中引起强烈的共鸣，并波及社会科学的广泛领域。在计算机领域我们也常使用范式的概念，比如著名的关系数据库的第一、二、三范式。 范式包括三个方面： （1）范式建立在科学理论体系内。 （2）范式运用该理论体系的心理认知因素。 （3）范式指导和联系上述两者（理论体系和心理认知）的自然观。 范式观念对于学习和使用OOP十分重要。在学习OOP时，许多人自然而然偏重于技术层面，能够把OO语法搞得清清楚楚，但忽视自然观和心理认知因素。这常常使他们在采用OO思想的过程中，产生无用感、被迫感、挫折感、逃避愿望。 现有的编程语言，按照范式可分为以下四类： （1）命令的或过程式，如C语言，Pascal语言。 （2）声明的或基于逻辑的，如Prolog语言。 （3）函数的，如LISP、ML语言。 （4）面向对象的，如Java、C#，C++等 与语言门派相对应的就是所谓的四大编程范式（Programming paradigm）或曰四大计算模型。其中第2类----声明的范式（declarative paradigm）多被用于知识表达和推理的应用中，似乎暂时离我们远了点因次本课不讨论它。 (1)命令范式 命令的语言或过程式语言（imperative or procedural languages）是最为传统的编程语言。从机器语言、汇编语言到早期的某些高级语言(如BASIC、Fortran、Cobol 及C等)，都属于该范式。 过程式语言是命令驱动（command-driven）或者说是面向语