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Java面向对象:封装综合案例

2018-08-04 18:01 出处:清屏网 人气: 评论(0

案例简介

通过一个简单的案例具体的实现一下封装。

通过java语言和面向对象的思想,模拟一个场景的实现。

案例: 学校开设了计算机科学与应用这个专业,专业编号: J0001;学制年限: 4年;

现在有三个学生报名了该学校。

实现的效果图:

package cn.mtianyan.computer;

public class Subject {
    public Subject(String name, String code, int year){
        this.setName(name);
        this.setCode(code);
        this.setYear(year);
    }
    public void showInfo(){
        System.out.println("专业信息如下:");
        System.out.println("专业名称: " + this.name);
        System.out.println("专业编号: " + this.code);
        System.out.println("学制年限: " + this.year +"年");
        System.out.println("=====================");
    }
    private String name;

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public String getCode() {
        return code;
    }

    public void setCode(String code) {
        this.code = code;
    }

    public int getYear() {
        return year;
    }

    public void setYear(int year) {
        this.year = year;
    }

    private String code;
    private int year;
}
package cn.mtianyan.computer;

public class Student {
    public Student(String name,String studentID, String sex,int age,Subject subject){
        this.setName(name);
        this.setStudentID(studentID);
        this.setAge(age);
        this.setSex(sex);
        this.subject = subject;
    }
    public void showInfo(){
        System.out.println("==================");
        System.out.println("姓名: "+name);
        System.out.println("学号: "+studentID);
        System.out.println("性别: "+sex);
        System.out.println("年龄: "+age);
        System.out.println("所报专业名称: "+ subject.getName());
        System.out.println("学制年限: "+ subject.getYear());
    }
    private String name;

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public String getStudentID() {
        return studentID;
    }

    public void setStudentID(String studentID) {
        this.studentID = studentID;
    }

    public String getSex() {
        return sex;
    }

    public void setSex(String sex) {
        this.sex = sex;
    }

    public int getAge() {
        return age;
    }

    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }

    private String studentID;
    private String sex;
    private int age;
    private Subject subject;
}
package cn.mtianyan.computer;

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        Subject subject = new Subject("计算机科学与应用","J0001",4);
        subject.showInfo();
        Student student1 = new Student("张三","S01","男",18, subject);
        student1.showInfo();
        Student student2 = new Student("李四","S02","女",17, subject);
        student2.showInfo();
        Student student3 = new Student("王五","S03","男",18, subject);
        student3.showInfo();
    }
}

运行结果:

上面是我个人的实现.

综合案例

计算机科学与应用是一个对象。 三个学生是三个对象。学科专业类 & 专业类

类:

  1. 专业: 专业名称、编号、学制年限
  2. 学生: 姓名、学号、性别、年龄

编写Subject类

啊啊啊,英语真季二茶,Get到了。Subject是学科。

分包存储: cn.mtianyan.model cn.mtianyan.test

package cn.mtianyan.model;
/**
 * 专业类
 * @author mtianyan
 */
public class Subject {
    // 成员属性:学科名称、学科编号、学制年限、报名选修的学生信息、报名选修的学生个数
    private String subjectName;
    private String subjectNo;
    private int subjectLife;
    private Student[] myStudents; // 专业学生数组
    private int studentNum;
    
    // 无参构造方法
    public Subject() {

    }

    // 带参构造,带参构造,实现对全部属性的赋值
    public Subject(String subjectName, String subjectNo, int subjectLife) {
        // this.subjectName=subjectName;
        this.setSubjectName(subjectName);
        this.setSubjectNo(subjectNo);
        this.setSubjectLife(subjectLife);
    }
    
    public void setSubjectName(String subjectName) {
        this.subjectName = subjectName;
    }

    public String getSubjectName() {
        return this.subjectName;
    }

    public String getSubjectNo() {
        return subjectNo;
    }

    public void setSubjectNo(String subjectNo) {
        this.subjectNo = subjectNo;
    }

    public int getSubjectLife() {
        return subjectLife;
    }

    // 设置学制年限,限制必须>0
    public void setSubjectLife(int subjectLife) {
        if (subjectLife <= 0)
            return;
        this.subjectLife = subjectLife;
    }

    /**
     * 获取选修专业的学生信息 如果保存学生信息的数组未被初始化,则,先初始化长度200
     * @return 保存学生信息的数组
     */
    public Student[] getMyStudents() {
        if(this.myStudents==null)
            this.myStudents=new Student[200];
        return myStudents;
    }

    public void setMyStudents(Student[] myStudents) {
        this.myStudents = myStudents;
    }

    public int getStudentNum() {
        return studentNum;
    }

    public void setStudentNum(int studentNum) {
        this.studentNum = studentNum;
    }

    /**
     * 专业介绍的方法
     * @return 专业介绍的相关信息,包括名称、编号、年限
     */
    public String info() {
        String str = "专业信息如下:\n专业名称:" + this.getSubjectName() + "\n专业编号:" + this.getSubjectNo() + "\n学制年限:"
                + this.getSubjectLife() + "年";
        return str;
    }
    
    public void addStudent(Student stu){
        /*
         * 1、将学生保存到数组中
         * 2、将学生个数保存到studentNum
         * */
        //1、将学生保存到数组中
        for(int i=0;i<this.getMyStudents().length;i++){
            if(this.getMyStudents()[i]==null){
                stu.setStudentSubject(this);
                this.getMyStudents()[i]=stu;
                //2、将学生个数保存到studentNum
                this.studentNum=i+1;
                return;
            }
        }
    }
}

这里我们的info方法在设计的时候返回String而不是直接在方法内打印,体现了单一职责原则,这样的设计使得这些字符串如果后期不是在控制台打印,而是做其他处理更方便。

编写Student类

package cn.mtianyan.model;

public class Student {
    // 成员属性:学号、姓名、性别、年龄、专业
    private String studentNo;
    private String studentName;
    private String studentSex;
    private int studentAge;
    private Subject studentSubject;
    
    // 无参构造方法
    public Student() {

    }
    //多参构造方法,实现对学号、姓名、性别、年龄的赋值
    public Student(String studentNo, String studentName, String studentSex, int studentAge) {
        this.setStudentNo(studentNo);
        this.setStudentName(studentName);
        this.setStudentSex(studentSex);
        this.setStudentAge(studentAge);
    }
    // 多参构造方法,实现对全部属性的赋值
    public Student(String studentNo, String studentName, String studentSex, int studentAge,Subject studentSubject) {
        this.setStudentNo(studentNo);
        this.setStudentName(studentName);
        this.setStudentSex(studentSex);
        this.setStudentAge(studentAge);
        // this.studentAge=studentAge;
        this.setStudentSubject(studentSubject);
    }

    public String getStudentNo() {
        return studentNo;
    }

    public void setStudentNo(String studentNo) {
        this.studentNo = studentNo;
    }

    public String getStudentName() {
        return studentName;
    }

    public void setStudentName(String studentName) {
        this.studentName = studentName;
    }

    public String getStudentSex() {
        return studentSex;
    }

    public void setStudentSex(String studentSex) {
        // 限制性别只能是“男”或者“女”,反之,强制赋值为“男”
        if(studentSex.equals("男") | studentSex.equals("女")){
            this.studentSex = studentSex;
        }else {
            this.studentSex = "男";
        }

    }

    public int getStudentAge() {
        return studentAge;
    }

    /**
     * 给年龄赋值,限定必须在10--100之间,反之赋值为18
     * 
     * @param studentAge
     *            传入的年龄
     */
    public void setStudentAge(int studentAge) {
        if (studentAge < 10 || studentAge > 100)
            this.studentAge = 18;
        else
            this.studentAge = studentAge;
    }

    /**
     * 获取专业对象,如果没有实例化,先实例化后再返回
     * @return 专业对象信息
     */
    public Subject getStudentSubject() {
        if(this.studentSubject==null)
            this.studentSubject=new Subject();
        return studentSubject;
    }

    public void setStudentSubject(Subject studentSubject) {
        this.studentSubject = studentSubject;
    }

    /**
     * 学生自我介绍的方法
     * 
     * @return 自我介绍的信息,包括姓名、学号、性别、年龄
     */
    public String introduction() {
        String str = "学生信息如下:\n姓名:" + this.getStudentName() + "\n学号:" + this.getStudentNo() + "\n性别:"
                + this.getStudentSex() + "\n年龄:" + this.getStudentAge()+ "\n所报专业名称:" + this.getStudentSubject().getSubjectName() + "\n学制年限:"
                        + this.getStudentSubject().getSubjectLife();
        return str;
    }

    /**
     * 学生自我介绍的方法
     * @param subjectName 所学专业名称
     * @param subjectLife 学制年限
     * @return 自我介绍的信息,包括姓名、学号、性别、年龄、所学专业名称、学制年限
     */
    public String introduction(String subjectName, int subjectLife) {
        String str = "学生信息如下:\n姓名:" + this.getStudentName() + "\n学号:" + this.getStudentNo() + "\n性别:"
                + this.getStudentSex() + "\n年龄:" + this.getStudentAge() + "\n所报专业名称:" + subjectName + "\n学制年限:"
                + subjectLife;
        return str;
    }

    /**
     * 学生自我介绍的方法
     * @param mySubject 所选专业的对象
     * @return自我介绍的信息,包括姓名、学号、性别、年龄、所学专业名称、学制年限
     */
    public String introduction(Subject mySubject){
        String str = "学生信息如下:\n姓名:" + this.getStudentName() + "\n学号:" + this.getStudentNo() + "\n性别:"
                + this.getStudentSex() + "\n年龄:" + this.getStudentAge() + "\n所报专业名称:" + mySubject.getSubjectName() + "\n学制年限:"
                + mySubject.getSubjectLife()+"\n专业编号:"+mySubject.getSubjectNo();
        return str;
    }
}

对于参数很多的构造方法,可以选择右键生成构造方法,然后选择上所要涵盖的参数。

如何实现字符串内容是否相等的判断?

可以通过 equals() 方法进行字符串内容的判断,如果内容相等返回值为true,反之为false。如:当str代表用户性别时,可以通过如下代码判断性别为男还是女

if (str.equals("男"))
  System.out.println("性别为男")
else
  System.out.println("性别为女")

通过方法实现学生与专业关联

方案1: 在方法中添加两个参数,分别表示专业名称和学制年限。

public String introduction(String subjectName, int subjectLife) {
        String str = "学生信息如下:\n姓名:" + this.getStudentName() + "\n学号:" + this.getStudentNo() + "\n性别:"
                + this.getStudentSex() + "\n年龄:" + this.getStudentAge() + "\n所报专业名称:" + subjectName + "\n学制年限:"
                + subjectLife;
        return str;
    }

前往 Editor -> General 中 Other 部分,选中 show quick documentation on mouse move 设置多少毫秒会显示。

这样可以看到文档注释的优点所在。

通过方法实现学生与专业关联-方案2

这里我们添加的两个参数和我们Subject类中的属性造成了数据冗余。在方法中添加1个专业对象作为参数,通过其属性获得相关信息

/**
     * 学生自我介绍的方法
     * @param mySubject 所选专业的对象
     * @return自我介绍的信息,包括姓名、学号、性别、年龄、所学专业名称、学制年限
     */
    public String introduction(Subject mySubject){
        String str = "学生信息如下:\n姓名:" + this.getStudentName() + "\n学号:" + this.getStudentNo() + "\n性别:"
                + this.getStudentSex() + "\n年龄:" + this.getStudentAge() + "\n所报专业名称:" + mySubject.getSubjectName() + "\n学制年限:"
                + mySubject.getSubjectLife()+"\n专业编号:"+mySubject.getSubjectNo();
        return str;
    }

通过方法实现学生与专业关联-方案3

因为大学生是一定有一个专业信息的,在类中添加专业对象作为成员属性,通过其属性获得相关信息。

private Subject studentSubject; // 对象默认值是null
    // 构造函数添加参数
    // 增加set 和 get方法

类除了我们需要用到的有参构造,应该准备一个无参构造,保证程序特殊情况的正常运行。

public Subject getStudentSubject() {
        if(this.studentSubject==null)
            this.studentSubject=new Subject();
        return studentSubject;
    }
"\n学制年限:"+ this.getStudentSubject().getSubjectLife();

先获取到专业对象,再通过对象获取到专业年限

通过方法实现学生与专业关联-方案分析

方案1 :在方法中添加两个参数,分别表示专业名称和学制年限 优点: 容易理解 缺点: 参数列表长

方案2 :在方法中添加1个专业对象作为参数,通过其属性获得相关信息。 优点: 更加简单 获取参数方便 学生与专业关联性不强

方案3 ;在类中添加专业对象作为属性,通过其属性获得相关信息. 优点: 关联性更强

方法中传入对象,传递的是一个对象的引用。在方法中通过对象作为参数,传递的是它的引用可以通过引用获取该对象所有信息。

这样是很不安全的。

public String introduction(Subject mySubject){
      mySubject.setSubjectName("mtianyan学科");
        String str = "学生信息如下:\n姓名:" + this.getStudentName() + "\n学号:" + this.getStudentNo() + "\n性别:"
                + this.getStudentSex() + "\n年龄:" + this.getStudentAge() + "\n所报专业名称:" + mySubject.getSubjectName() + "\n学制年限:"
                + mySubject.getSubjectLife()+"\n专业编号:"+mySubject.getSubjectNo();
        return str;
    }
Subject sub1=new Subject("计算机科学与应用","J0001",4);
Student stu3=new Student("S03","王五","男",18);
System.out.println(stu3.introduction(sub1));
System.out.println("=====================");
System.out.println(sub1.info());

可以看到学生类中的自我介绍修改专业,会将sub1都修改掉。这里如何对于传入的对象进行保护,后面再讲。目前先记住这个问题。

新增需求及分析

计算机科学与应用专业有多少个学生进行了报名?如何实现?

用什么样的容器装学生?

使用数组来放学生,最后一个学生的下标加1就是学生人数。

  1. 先修改我自己个人的垃圾版本代码以满足该需求
private Student[] myStudents;
      private int studentNum;
    
      public int getStudentsNum() {
        return studentsNum;
    }

    public void setStudentsNum(int studentsNum) {
        this.studentsNum = studentsNum;
    }
        public Student[] getStudents() {
        return students;
    }

    public void setStudents(Student[] students) {
        this.students = students;
    }

添加两个成员变量,并为其生成get set方法。构造方法中添加数组和学生数量初始化内容。这里的studentsNum定义成static的类属性更好。

public Subject(String name, String code, int year){
        this.setName(name);
        this.setCode(code);
        this.setYear(year);
        this.studentsNum = 0;
        this.students = new Student[100];
    }

编写学生报到或叫做添加学生的方法:

public void addStudent(Student student){
        int stuNum = this.getStudentsNum();
        this.getStudents()[stuNum] = student;
        this.setStudentsNum(++stuNum); //这里set的必须是前置加加
    }
public void showStudents(){
      int stuNum = this.getStudentsNum();
        for (int i=0;i<stuNum;i++) {
            System.out.println(this.name+"专业学生信息: ");
            System.out.println(students[i].getName());
        }
    }
System.out.println("----------");
        subject.addStudent(student1);
        subject.showStudents();
        System.out.println("----------");
        System.out.println("已有"+subject.getStudentsNum()+"人报名!");

运行结果:

官方实现

数组无论里面存放的是什么,它都是引用类型。

private Student[] myStudents;
    private int studentNum;
    
    public int getStudentNum() {
        return studentNum;
    }

    public void setStudentNum(int studentNum) {
        this.studentNum = studentNum;
    }
        public Student[] getMyStudents() {
        if(this.myStudents==null)
            this.myStudents=new Student[200];
        return myStudents;
    }
  public void setStudents(Student[] students) {
        this.students = students;
    }

数组的容量和当前放置了多少元素的长度是两个不同的值。因此我们既要定义数组,又要定义当前用了的长度,后面我们会学到集合,将这两步操作合二为一。

public void addStudent(Student stu){
        /*
         * 1、将学生保存到数组中
         * 2、将学生个数保存到studentNum
         * */
        //1、将学生保存到数组中
        for(int i=0;i<this.getMyStudents().length;i++){
            if(this.getMyStudents()[i]==null){
                stu.setStudentSubject(this);
                this.getMyStudents()[i]=stu;
                //2、将学生个数保存到studentNum
                this.studentNum=i+1;
                return;
            }
        }
    }

添加时遍历数组,寻找到第一个为null的位置填入,我觉得是不如我的填入策略的。

package cn.mtianyan.test;

public class FloatTest {
    private static float [] f = new float[2];

    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("f[0]="+f[0]);
    }
}

数组是对象,对象实例化之后都是有默认值的

解析: 数组未实例化造成的空指针异常

接下来我们针对案例实现中的两个常见问题进行一下讲解!

测试将学生数组实例化操作注释后的运行

public Student[] getMyStudents() {
//      if(this.myStudents==null)
//          this.myStudents=new Student[200];
        return myStudents;
    }
Exception in thread "main" java.lang.NullPointerException
    at cn.mtianyan.model.Subject.addStudent(Subject.java:92)
    at cn.mtianyan.test.SchoolTest.main(SchoolTest.java:24)

会报出空指针异常。

方案一: 我在声明的时候就顺便进行初始化,或者在构造函数进行该值的初始化。

方案二: 用到的时候再进行创建。

这里方案一和方案二都是可行的。方案二在这个操作如果是一个耗时操作的时候更合适一点。

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本文标签: Java

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