Java面向对象特性的教学实例思考

[摘要]面向对象技术目前被应用地非常广泛，它的三个重要特征分别是封装、继承、多态，因此如何让学生深刻地理解三个特征，在教学过程中就非常重要。本文列举了几个非常直观的教学实例，经过教学实验证明，通过这些教学实例培养学生面向对象思想非常行之有效。

[关键词]面向对象 封装 继承 多态

引言

面向对象技术.将数据和对数据的操作作为一个相互依赖、不可分割的整体，采用数据抽象和信息隐蔽技术.可以被视作一种在程序中包含各种独立而又互相调用的单位和对象的思想。面向对象程序设计推广了程序的灵活性和可维护性，并且在大型项目设计中广为应用。面向对象程序设计能够让人们更简单地设计并维护程序，使得程序更加便于分析、设计、理解[1]。

一、面向对象特性概述

（一）封装

封装也称为信息隐藏，是将属性和基于数据的操作封装在一起，使其构成一个不可分割的独立实体，尽可能地隐藏内部的细节，按照编程模式中的open-close原则，将属性私有化，提供公有的方法如取值（getter）方法和赋值（setter）方法来访问这些私有属性，使外部可以访问这些属性。

（二）继承

Java继承是使用已存在的类的定义作为基础建立新类的技术，新类的定义可以增加新的数据或新的功能，也可以使用父类的功能，但不能选择性地继承父类。这种技术能够使程序具有更好的可扩充性，减少程序的代码量，使得复用以前的代码非常容易，能够大大缩短开发周期，降低开发费用。

（三）多态

将封装、继承与抽象结合起来，它代表同一个对象可以在不同时期表现为不同的类型。多态利用封装的原理，定义了对象的类型，又通过继承保证了不同类型之间的关系，而抽象则保证了对象多态的能力。

二、面向对象特性教学实例

（一）封装

采用对比法，将面向过程程序设计的封装性和面向对象程序设计封装性进行对比。封装在两种程序设计方法都达到了模块化，隐藏细节的效果。

（1）面向过程程序设计的封装性

把具有相关操作的变量及语句全部定义在一个函数中，函数的局部变量只能在所定义函数内有效。

（2）面向对象程序设计的封装性

将属性（即成员变量）和基于数据的操作（即成员方法）封装在一个类体内，通过private、默认、protected、public四个访问权限修饰符实现其他类对该类成员的访问控制。

举例讲述。一个公司（或企业）的经营活动可以理解为一个“封装性”的概念。该公司的基本活动可以由其各部门（基本数据）和调度部门（对此数据操作的过程）或共同完成的产品（函数）结合起来。各部门之间的（外界）联系是由公司总调度（或领导）和各部门调度（或部门领导）实现的。该举例可以解释为完成、保护和隐藏软件的内部实现，用户不必了解其具体的实现。

（二）继承

以下图为例，采取自底向上（抽象），再自顶向下（继承）的讲述方法，使学生形成抽象思想的概念，从而引出抽象类、接口等内容。

举例：求圆柱体和长方形柱体的体积。解决办法有两种：

方法1：

从图3和图4对比这两种方式的区别，前面方法必须为每一种底面积形状定义类，在此基础上再定义对应的柱体类，比如另外要增加计算三角形柱体的功能，必须增加一个三角形Triangle类和对应的柱体类TrianglePillar，实现效果类图见图3，且这种方法永远只能计算底部形状为已经形状的那些柱体体积。后面这种方式可实现底部形状类的分离，实现扩充和修改。如需增加新的底面积形状，只需增加一个继承形状类Geometry的类Triangle，其余每个类都没有影响，实现效果如图4[2]所示。

（三）多态

先讲述多态性的概念，就是多种表现形式，再讲述多态性的原因，因为接近现实客观世界，比如公司人员上班，老板和员工上班的过程就不同等等。根据方法和对象的多样性不同把多态性可以分为方法多态：（1）方法重载（2）方法覆盖；对象多态：（1）向上转型对象（2）向下转型对象。

1.方法重载举例

2.方法覆盖举例

比如说Father父亲的财产为10w元，而Son儿子的财产为20w，此时Son的haveMoney则必须覆盖父类的haveMoney方法。

3.向上转型举例

向上转型：子类引用的对象转换为父类类型称为向上转型。通俗地说就是将子类对象转为父类对象。

上述例子中，比如Bird是Animal的子类，则Bird对象可以成为Animal的对象，效果类似于鸟是动物。鸟这种动物eat（）方法效果，肯定就是鸟吃东西得效果。

4.向下转型举例

上述例子b本来是Bird的对象，所以可以调用自己的fly方法，但是Animal没有fly（）方法，故此处需要把b再转换成Bird对象，即父类引用的对象转换为子类类型称为向下转型。则可以把上述主方法改为：

三、结束语

面向对象三个特征保证了对象的高内聚低耦合，有利于软件模块的可复用，保证了程序的可扩展，而这正是面向对象思想体现在软件设计中最大的优势。在教学过程中收集最直观、最易理解的实例，使学生能够容易、深刻地理解三个特性的内涵及精髓无疑是一种培养学生面向对象思想最简单，最有效的方式[3]。

[参考文献]

[1]杨晓燕.基于应用的Java 面向对象程序设计课程研究与教材建设[J].计算机教育，2012（3）：42-45

[2]耿祥义，张跃平.Java设计模式[M].清华大学出版社，2009.5

[3]葛建芳.在面向对象程序设计教学过程中培养学生面向对象编程思想[J].计算机教学与教育信息化，2012（4）：1493-1495

（作者单位：南昌工程学院信息工程学院 江西南昌）