3.3 示例程序设计的Java语法要点

3.3.1 类和对象

1.类的定义

将具有相同属性及相同行为的一组对象称为类，它是Java程序的基本组成单元。类、属性和方法的定义格式和作用如下。

[修饰符]class类名[extends父类名][implements接口1，接口2]{

类属性声明：[修饰符]属性类型 属性名

类方法声明：[修饰符]返回值类型 方法名（形式参数表）[throw异常]{}

}

1）修饰符定义了类、属性和方法的访问特性及其他特性。修饰符包括public、private、protected、static、final、abstract等。

2）继承是由现有的类创建新类的机制。子类（新的类）通过关键字extends继承父类（被继承的类）。Java的类只能有一个直接父类，使用接口可以实现多重继承。一个类可以通过关键字implements实现一个或多个接口。

3）类属性也称为字段或成员变量，它的作用域是整个类。

4）类方法定义了该类的对象所能完成的某一项具体功能。类的构造方法是一种特殊的方法，它的定义方式与普通方法的区别包括以下3点：

①构造方法的名称和类名相同；

②构造方法没有返回值；

③构造方法在创建对象时被自动调用。

以下是创建机器人仿真程序gl_robot中部件part0部分的示例代码：

2.创建对象

Java程序用类创建对象，通过对象之间的信息传递完成各种功能。创建对象就是在内存中开辟一段空间，存放对象的属性和方法。创建对象分为声明对象和实例化对象两个步骤，它们的格式如下：

类名 对象名； //对象的声明

对象名=new 类名（参数列表）； //对象的实例化

也可以将两个步骤合为一个步骤，如下：

类名 对象名=new类名（参数列表）； //对象的声明和实例化

以下是机器人仿真样机gl_robot中部件part0～part2的声明和实例化的示例代码：

public class viewRenderer implements Renderer{

//加载part0

private_part0 part0=new_part0（）；

//加载part1

private_part1 part1=new_part1（）；

//加载part2

private_part2 part2=new_part2（）；

//

……

}

3.对象的使用

通过访问对象的属性和方法可以使用对象，需要使用引用运算符“.”完成，其格式如下：

对象名.属性名 //使用对象中的属性

对象名.方法名 //使用对象中的方法

以下是机器人仿真程序gl_robot中使用对象_surface的属性和方法的示例代码：

//加载surface类

_surface surface=new_surface（）；

//调用surface类的rect_vertex（）方法

surface.rect_vertex（p0，p1，p2，p3，normal_p0）；

//引用surface类的变量

vtx_n=surface.vtx_n；

3.3.2 枚举类型

Java 5以后的版本开始支持枚举类型。当需要一个有限集合，而且有限集合中的数据为特定值时，可以使用枚举类型。枚举类型的定义使用关键字enum，其语法格式如下：

以下是枚举类型OP_MODE的示例代码：

public enumOP_MODE{

AUTOMATIC， //自动模式

JOG， //手动模式

EDIT， //编辑模式

NULL //空闲

}

3.3.3 数组

数组是类型相同的有序数据集合，提供数据的顺序操作和处理机制。

1.数组的声明和初始化

下面以一维数组为例介绍数组的声明和初始化过程。

一维数组的声明和初始化方法为：

数组类型[]数组名；

数组名=new数组类型[元素数目]；

或

数组类型[]数组名=new数组类型[元素数目]；

以下是一个元素数目为N的整型变量数组a的声明和初始化示例：

int[]a=new int[N]；

2.数组的引用

Java语言的数组元素引用方法与C语言相同，下面是一个一维数组的引用示例：

b=a[i]；

3.多维数组

使用多维数组可以处理更复杂的数据结构。以下是一个二维数组的声明和初始化示例：

int[][]a=new int[N][M]；//N和M是整型变量或常数

3.3.4 String类

1.String类字符串的初始化

使用String类可以定义字符串对象。下面介绍声明和初始化字符串的示例。

声明字符串对象s1：

String s1；

用关键字new创建空白字符串对象s2：

String s2=new String（）；

用赋值方式声明和初始化一个字符串对象s3：

String s3="OK！"；

2.String类字符串与基本数据类型之间的转换

将基本数据类型转化成String类字符串有以下两种方法：

1）Java提供String.valueOf（）静态方法，它的功能是返回变量的字符串形式，例如：

intnum=12345；

String str1=String.valueOf（num）；//str1的内容是“12345”

2）使用“字符串+操作数”形式时，操作数会被自动转换为字符串类型，例如：

int axisNum=8；

String str2="最大轴数"+axisNum； //str2的内容是“最大轴数8”

基本数据类型都有一个对应的包装类（Wrapper Class），例如，int类型对应Integer类，float类型对应Float类。调用这些包装类的相应方法即可实现String类字符串向基本数据类型的转化，例如：

String s1="10"；

int i=Integer.parseInt（s1）；

String s2="3.14"

float f=Float.parseFloat（s2）；

3.3.5 异常处理

异常是程序运行过程中发生的、会打断程序正常执行的事件，例如被0除溢出、数组越界、文件丢失等都属于异常情况。3.3.4小节最后一段程序中的方法parseInt（）和parseFloat（）在执行String字符串转化时，如果字符串不合法也会抛出异常。

Java语言提供了try-catch-finally语句，用于实现异常的捕获和处理，其格式如下：

try{

可能抛出异常的语句块

}catch（异常类异常对象）{

发生异常时的处理语句

}finally{//finally语句块是可以省略的且一定会运行到的程序代码

}

使用try-catch-finally语句后，String类字符串转化成基本数据类型的完整代码如下：

try{

String s1="10"；

int i=Integer.parseInt（s1）；

String s2="3.14"

float f=Float.parseFloat（s2）；

}catch（NumberFormatException exp）{

//发现非法字符，报警

……

}

Java语言还支持在程序中使用关键字throw抛出异常及自定义异常种类，请查阅相关Java语法参考书了解这些语法规则的详细内容。

3.3.6 包的应用

包（Package）又称为类库，是Java语言的重要部分。包是类和接口的容器，用于分隔类名空间，一般将一组功能相近或者相关的类和接口放在一个包中，不同包中的类名可以相同。

创建包是指在当前目录下创建与包名结构一致的目录结构，并将指定的类文件放入该目录。包的声明使用关键字package。package语句必须是Java代码文件的第一条可执行语句，而且一个文件中最多只能有一条package语句。以下是机器人仿真程序gl_robot中包的声明语句，它指明该文件定义的类属于包com.example.gl_robot：packagecom.example.gl_robot； //gl_robot程序包的定义

包的引用分为两种方式。

第一种方式是将包名作为类名的一部分，采用“包名.类名”的格式访问其他包中的类。例如要访问java.util包中的Timer类，则该类可以写成java.util.Timer。

第二种方式是使用import命令将某个包内的类导入，程序代码不用写被引用的包名。例如在代码的开始部分加上“import java.util.*；”，则在程序的其他地方可以直接访问Timer类。以下是import语句的示例代码，其中通配符“*”代表包中的所有类：

import java.net.*； //引用java.net包的全部类

import android.widget.Button； //引用Android系统的Button控件

JDK中包括多种实用的包，如表3.5所列。java.lang包是编译器自动加载的，因此使用该包中的类时，可以省略“import java.lang.*”语句。

表3.5 Java的常用包及其功能

3.3.7 数学运算

java.lang包中提供了一个Math类，Math类包含用于执行数学运算的方法，如初等指数、对数、平方根和三角函数等。表3.6和表3.7分别列举出了Math类中静态常量和常用的方法。

表3.6 Math类的静态常量

表3.7 Math类的常用方法