电工与电子技术电子商务电子课件JAVA语言程序设计java08ppt.ppt

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2、解本章目录8.1基本数据结构的构造一、自引用类在定义类时，可以把另一个类的对象实例作为该类的成员定义在该类中。如果作为类成员的对象实例就是所定义的类的类型，这个类就称为自引用类，这种方式在Java语言中是被允许的。“可以被自己引用的类”。一种递归调用。class Node private int data;private Node nextNode;public Node(int d)data=d;public int getData()return data;public void setData(int dd)data=dd;public Node getNextNode()return

3、nextNode;public void setNextNode(Node next)nextNode=next;二、构造链表链表是一种典型的线性结构，包括单向链表和双向链表。利用自引用类，构造链表节点类，从而构造出单向链表。【例例8.1】单向链表的例子单向链表的例子稍作改进，即可构造出双向链表。三、构造栈栈也是一种线性结构，特点是只允许在栈尾添加和删除节点，即后进先出结构。先进入栈的是头元素，后进入栈的是尾元素。利用自引用类，构造栈节点类，从而构造出栈。【例例8.2】线性栈的例子线性栈的例子四、构造队列队列也是一种线性结构，队列是先进先出结构，即先进入队列的元素必定先从队列中离开。参照链表和

4、栈，很容易构造出队列。五、构造二叉树树形结构是一种重要的非线性结构，其中，树和二叉树结构较为常用。树形结构包含根节点、分支节点和叶节点。对于每个节点而言，除了需要有保存数据的变量，还必须有指向下一层节点的指针。可以定义带有两个子节点指针的节点类，从而构造出二叉树。【例例8.3】二叉树抽象类的例子二叉树抽象类的例子8.2泛型一、泛型的概念泛型（Generics）是Java语言中在面向对象编程及各种设计模式中应用非常广泛的一个概念，自Java SE 5版本开始引入。使用泛型，一方面是为了编写更为通用的程序代码，让定义的代码具有更为广泛的表达能力；另一方面是为了加强程序的数据安全性。泛型是把类型作为

5、变量的一种定义方式，实现了参数化类型的概念。程序清单8.1中，把作为链表节点存储值的变量data定义为Object类型，其用意是表示这个定义具有一定程度的适应性，可以用于多种引用类型，但是实际效果可能难以尽如人意。当存储数据时，若同时存储不同类型的数据，类型验证总是正确的。这样会导致一些后续问题。在引入泛型概念之后，这样的问题就好处理了。可以把上面的数据类型定义为一个变量，当实际使用这段代码时，指定具体的数据类型，使得代码在运行时按照给出的具体数据类型进行类型验证，这就是泛型，就是“关于类型的变量”。使用泛型方法，使得程序具有抽象性和概括性，可以让程序员避免重复编写平行的程序段。class U

6、nidirectionalListNode T data;UnidirectionalListNode nextNode;/定义两个构造方法 UnidirectionalListNode(T object)this(object,null);UnidirectionalListNode(T object,UnidirectionalListNode node)data=object;nextNode=node;T getDate()return data;UnidirectionalListNode getNextNode()return nextNode;使用一个带有尖括号的符号放在类名后面

7、，把类中原来的Object使用T替换，即完成了一个泛型类的定义。当实际使用时，给出一个具体的引用类型，替代尖括号中的T，即可进行编译和运行。这里相当于定义了一个变量，即一个关于类型的变量，T就是这个变量的标识符。泛型变量的书写没有明确的要求，习惯上使用单个的大写字母。JFC类库中经常使用以下的字母作为泛型定义的类型变量。T：类型Type的首字母，使用频率比较高，通常用于一般的类型定义。E：元素Element的首字母，多用于Java集合框架。K：关键字Key的首字母，用于键/值对的关键字。V：值Value的首字母，用于键/值对的对应值。N：数字Number的首字母，用于指代泛型中的数字类型。当实

8、际使用这样的代码时，需要使用一个具体的类型替代类型变量，这个类型要求必须是引用类型，不能是基本数据类型，但可以是基本数据类型的封装类。可以根据需要在一个代码段中使用两个或两个以上的泛型变量。泛型的核心概念是通过代码告诉编译器想要使用什么类型，而使用类型的细节就需要编译器帮助处理了。泛型定义仅在编译阶段有效，不会进入运行阶段，进入运行阶段的是使用实际引用类型替代类型变量后的代码。二、泛型类将泛型定义方式应用于类定义，得到的类就是泛型类。在实际使用时，必须使用一个具体的类型替代泛型类定义中的类型变量。然后继续向下使用，可以获得一个存储字符串型引用的单向链表。三、泛型接口将泛型定义方式应用于接口定义

9、，得到的接口就是泛型接口，其具体使用与泛型类类似，也是将泛型参数放到接口名的后面。泛型接口在实现时有两种方式，可以在实现类中依然保留泛型变量，成为泛型类的定义；也可以在实现类中给出一个具体的类型替代泛型变量，成为实用类的定义。四、泛型方法将泛型定义方式应用于方法定义，得到的方法就是泛型方法。在定义泛型方法时，需要把泛型参数放到方法的返回值类型说明之前。在方法体中应该出现引用类型的地方，一律使用泛型参数，以备编译系统在运行代码时使用实际引用类型替代。这里有一个设计原则：如果只使用泛型方法就可以将整个类泛型化，就应该只使用泛型方法，不使用泛型类，因为这样可以表述得更清楚。五、泛型通配符泛型通配符一

10、般使用“？”代替具体的类型实参出现在程序代码中，代表可以是任意的类型。注意，泛型通配符“？”与泛型定义使用的类型变量不同，类型变量是一个形参，而泛型通配符“？”代表的是实参。泛型通配符解决了泛型类不适用向上转型原则的问题。六、泛型的上下边界称为上界通配符（Upper Bounds Wildcards），是指所有由T派生的子类，这时的“？”泛指在类的继承树上位置低于T的所有类，所以称为上界通配符。称为下界通配符（Lower Bounds Wildcards），是指所有派生了T的父类，这时的“？”泛指在类的继承树上位置高于T的所有类，所以称为下界通配符。8.3枚举一、枚举的定义Java SE 5版

11、本增加定义了枚举，添加了枚举关键字enum，用来定义枚举数据类型。public enum Special MATHEMATICS,PHYSICS,CHEMISTRY,ELECTRONICS,COMPUTER;这就定义了一个“Special”的枚举类型。这相当于声明了一个“Special”类，此类继承自Enum类，所有的元素都是类的字段，具有常量值，所以一般使用大写字母的字符串描述元素。在使用枚举类型时，需要生成类的对象实例引用，并将枚举的一个元素赋值给对象实例引用。在创建枚举类型时，编译器会自动添加一些特性给枚举类型，如添加toString()方法用来显示枚举实例的名称，添加ordinal()

12、方法用来获取枚举常量元素的声明顺序，这两个方法来自Enum类；还会添加static values()方法用来获取声明顺序对应的元素，这个方法是编译器添加的。二、Enum类Java SE 5版本增加定义了枚举类，即Enum类，其元素使用泛型描述。该类实现了Serializable和Comparable两个接口，具有可序列化和可比较的属性，其中的几个方法是比较常用的：compareTo(E o)/比较此枚举与指定对象的顺序equals(Object other)/当指定对象等于此枚举常量时，返回truehashCode()/返回枚举常量的哈希码ordinal()/返回枚举常量的序数toString

13、()/返回枚举常量的名称valueOf(Class enumType,String name)/返回指定枚举类型的枚举常量三、枚举的使用枚举实例可以像普通的常量一样被使用。此外，枚举有一个特别的用途，它可以在switch语句内部使用，以枚举实例引用作为switch语句的控制表达式。【例例8.6】枚举和枚举和switch 语句使用语句使用8.4容器集合类从Java SE 5版本开始，对数据处理的内容进行了整理和加强，JFC类库中增加定义了一些专门用于处理数据的API。一、For-each遍历与迭代器例8.6使用了For-each遍历，这是Java SE 5版本提供的一个新的遍历工具。Foreac

14、h遍历与for循环语句有些类似，其基本语法格式如下：for(ObjectInstanceName:Collection_or_Array)statements二、迭代器Java语言中的迭代器是通过Iterable接口和Iterator接口的定义实现的。Iterable接口的定义原型为java.lang.Iterable，其中只声明了1个方法成员：Iterator iterator()/返回一个在一组T 类型的元素上 /进行迭代的迭代器Iterator接口的定义原型为java.util.Iterator，这里的代表其元素类型泛型，其中声明了3个方法成员：boolean hasNext()/如果仍

15、有元素可以迭代，则返回trueE next()/返回迭代的下一个元素void remove()/从迭代器指向的集合中移除迭代器 /返回的最后一个元素迭代器就是一种遍历方法，它对各种容器集合类的元素都以一种序列的方式进行检索，能够让程序员在不必了解集合的结构细节的前提下完成对集合元素的操作。相比而言，迭代器遍历需要编写的语句比较烦琐，For-each遍历则是一种快捷的遍历方法。Iterator接口还有一个子接口，其定义原型为java.util.ListIterator，其中增加了几个方法成员，可以实现双向的遍历操作。ListIterator一般只对LinkedList或其他可以实现双向链接的链表

16、进行遍历，并且可以在迭代期间修改列表，同时获得迭代器在列表中的当前位置。ListIterator没有当前元素，它的指针位置始终位于调用previous()方法所返回的元素和调用next()方法所返回的元素之间。在确定位置时，使用的是Index索引值。在长度为n的列表中，有n+1个有效的索引值，索引值0位于第一个元素之前，索引值1位于第一个元素与第二个元素之间，以此类推，索引值n位于第n个元素之后。三、容器容器接口Collection定义了一套实现数据类型处理的公共方法集，可以在这个方法集的基础上定义进一步处理数据的方法。这个接口的定义原型为java.util.Collection，有一个默认的

17、实现类java.util.AbstractCollection，以简单方式实现了Collection接口。Collection接口的继承层次结构：由于这些接口派生自Iterable接口，因此它们都可以生成迭代器，并且实现类的对象都可以使用For-each遍历。四、列表接口List若干个实现类完成了对列表功能的定义。与其他接口相比，List接口强调顺序（Sequence）概念，其中的每个元素都有特定的顺序位置，并且顺序是不能被改动的，可以通过位置访问其中的每个元素，所以将List接口称为“有序的Collection”。列表的使用功能主要是通过List接口的两个实现类ArrayList和Linke

18、dList体现的。下面分别介绍List接口的两个实现类ArrayList和LinkedList。ArrayListArrayList类的定义原型为java.util.ArrayList。ArrayList类善于随机访问元素，但是如果需要在其元素中间插入和删除一个元素时，则需要移动后面的所有元素，所以运算比较慢。从实际功能上看，ArrayList类实现了一个大小可调的数组，因此ArrayList类也被称为动态数组，在数值计算时有一定的优势。LinkedListLinkedList类也实现了List接口，在其元素中间插入和删除一个元素时的计算效率比ArrayList类高，但是在随机访问时的表现比A

19、rrayList类逊色。在类的内部，LinkedList类可以维护一个带有头节点的双向链表，同时因为它实现了Queue接口，所以可以作为栈、队列或双向队列使用。五、集合集合接口Set定义原型为java.util.Set，其若干个实现类完成了集合功能的定义。这里的集合实现了数学意义上的集合概念，其中的元素不可以重复出现，却不关注元素的顺序。其常用的实现类包括HashSet、TreeSet和LinkedHashSet。下面分别介绍Set接口的实现类HashSet、TreeSet和LinkedHashSet。HashSet类的定义原型为java.util.HashSet，是为快速查询而设计的集合，称

20、为散列集合。其内部维护了一个Hash表，存入其中的元素必须定义hashCode()方法，并且向其中添加元素的add()方法隐含了比较元素的步骤，要求添加的元素必须与已有的所有元素都不相同才能被添加。一般而言，HashSet类的总体性能总是优于TreeSet类和LinkedHashSet类。TreeSet类的定义原型为java.util.TreeSet，是一个保持次序的集合，其内部由一个数结构维护，并将元素存储在红-黑树结构中。TreeSet类最重要的性能是维护顺序，可以从中提取有序序列，前提是元素类型必须实现了Comparable接口，具有可比较属性。LinkedHashSet类的内部使用链表

21、维护元素的顺序，其定义原型为java.util.LinkedHashSet，查询操作的速度比较快，但是在插入、删除操作方面就要慢得多。当使用迭代器遍历时，元素的输出顺序就是元素的输入顺序。【例例8.9】使用使用HashSet 类、类、TreeSet 类和类和LinkedHashSet 类类六、队列队列是一个先进先出的容器，在并发处理中具有重要的作用。队列接口Queue也是从容器接口Collection派生而来的，其定义原型为java.util.Queue，实现Queue接口的类主要有LinkedList，并且该类已经很好地实现了队列的功能，还有一个PriorityQueue类，其定义原型为ja

22、va.util.PriorityQueue，是Java SE 5 版本中新增的，实现了优先级队列。七、映射映射实际上维护了一组键/值关系，即从键到值的对应关系。Java语言的映射功能是通过Map接口和几个主要的实现类的定义完成的。Map接口的定义原型为java.util.Map，泛型变量K和V分别代表键和值。Map接口的元素是一组键/值对，这些元素是无序的，其中的键是唯一的，在同一个Map接口中，不允许出现重复的键，但允许出现重复的值。Map接口没有父接口，也没有继承Iterable接口，因此Map接口的实现类都不能生成迭代器，也不能使用For-each遍历。在映射中存在3种视图，即映射关系集

23、合视图、键的集合视图和值的集合视图，可以使用entrySet()方法、keySet()方法和values()方法分别获取这3种视图，并且可以通过对这3种视图的遍历实现对映射的遍历。在Map接口的实现类中，HashMap类是最重要的，也是性能最好的，其他几个实现类则各有所长，亦各有所短。HashMap类是最主要的Map接口实现类，其定义原型为java.util.HashMap，类中的方法都是对Map接口中定义的方法的实现。在HashMap类中维护了一个Hash表，其性能会随着容量的增大而降低，在其中进行查找操作的代价比较小，进行插入操作的代价比较大。HashMap类是最具代表性的映射实现类，所以

24、在大多数情况下，程序中使用的都是HashMap类。java.util.LinkedHashMap类类似于HashMap类，在存储键/值对时依然保留插入时的顺序，在使用时的计算速度比HashMap类慢，但是在迭代检索时的速度比较快。其内部维护了一个链表。java.util.TreeMap类实现了红-黑树，所得到的结果是经过排序的，其中定义了一个subMap()方法，可以返回一个子树。java.util.WeakHashMap类称为弱键（Weak Key）映射，是专门为了解决某类特殊问题而设计的，如果在程序中没有引用指向某个键，则这个键可以被释放，并被垃圾收集器回收。java.util.Ident

25、ityHashMap类使用运算符“=”代替equals()方法来比较键，是一种特定应用的映射实现类。8.5注解一、什么是注解注解（Annotation）也称标注，是从Java SE 5 版本开始引入Java语言的一种注释机制，是一种形式化地向程序代码中添加信息的方法。这种方法在Java SE中有使用，在Java EE中的使用更为广泛。注解本身并不是可执行语句，主要是起注释作用，可以把程序中需要使用的原本需要另外创建文档才可以记录的信息通过注解这种专门的形式记录到源程序代码中，便于程序员维护代码。注解可以用来标注Java语言的类、方法、变量、参数和包等。注解最明显的特征是使用一个符号“”作为开头

26、。二、类库中的注解JFC类库中已经定义了一些注解，用于一些特定的场合。OverrideDeprecatedSuppressWarningsSafeVarargsFunctionalInterfaceRepeatable注解的说明标准格式public interface FunctionalInterface声明注解的关键字是interface三、定义注解的基本语法import java.lang.annotation;Target(ElementType.Method)Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)public interface AnnotationNa

27、me注解是在类和接口类型之后，Java语言中出现的一个新类型，称为annotation类型。注解不支持继承。隐含地，所有的注解都扩展了Annotation接口。四、元注解专门负责注解其他注解的注解称为元注解。JFC类库中定义了4个元注解，即Target、Retention、Documented和Inherited，都存放在java.lang.annotation包中。Target元注解用于指示注释类型所适用的程序元素的种类。Retention元注解用于指示注释类型的注释需要保留多久。Documented元注解用于指示某一类型的注释将通过javadoc和类似的默认工具进行文档化。Inherited元注解用于指示注释类型将被自动继承，即如果父类中使用了相应的注释，则子类中这个注释依然有效，在编译时会向父类追溯查询注释说明。