第5章 类与类的继承———个人通讯录(一) 
5.1 个人通讯录(一) 
设计简单的个人通讯录系统(一),用于存储联系人信息,实现对联系人按照基本联系 
人、家人、工作伙伴等进行分类存储,具体要求如下: 
(1)联系人的基本信息包括姓名、性别、电子邮件及若干个联系电话; 
(2)家人除具有联系人基本信息之外,还需要定义家庭地址及生日; 
(3)工作伙伴除具有联系人基本信息之外,还需要添加所在公司及职称/职务信息。 
5.2 程序设计思路 
实体对象可以看作是具有内部属性及功能的构件,通过封装技术隐藏实体内部的信 
息及功能的实现细节。个人通讯录(一)涉及3个基本类,分别是联系人类、家人类及工作 
伙伴类。 
联系人类封装联系人的基本信息及输出功能;家人类复用联系人类并添加特有属性, 
描述联系人的家庭地址与生日;工作伙伴类也复用联系人类,同时通过组合技术描述工作 
伙伴所在的公司及职称/职务信息。 
5.3 关键技术 
5.3.1 面向对象的基本概念 
Java是面向对象的程序设计语言,其基本思想是通过对象、类、封装、继承、多态等基 
本概念进行程序设计,它是从现实世界中存在的客观事物(即对象)出发构建软件系统的。 
对象:作为构成系统的基本单位,对象是由数据及其行为所构成的封装体。对象包 
含3个基本要素,分别是对象标识、对象状态和对象行为。每一个对象必须有一个名字, 
以区别于其他对象,这就是对象标识;状态用来描述对象的某些特征;对象行为用来封装 
对象所拥有的业务操作。 
例如,联系人 Contract对象包含姓名、性别、电子邮件及联系电话等基本状态信息, 
同时还具有打印输出的行为特征。 
类:对同类对象进行抽象形成类,它为属于该类的所有对象提供了统一的抽象描述,其 
内部包括状态和行为两个主要部分。类也可以被认为是一种自定义的数据类型,可以使用 
类定义变量,所有通过类定义的变量都是引用变量,它们将会引用到类的实例,即对象。
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封装:封装是一种信息隐蔽技术,通过封装将对象的状态和行为结合成一个独立的 
模块,尽可能隐藏对象的内部细节(包括对象内部的私有状态及行为的具体实现)。封装 
的目的在于把对象的设计者与使用者分开,作为使用者不必了解对象内部的实现细节,只 
需要使用设计者提供的行为方法实现功能即可。 
继承:继承表示类之间的层次关系。继承关系使得子类对象可以共享父类对象的状 
态和行为。继承又可分为单继承(一个子类仅拥有一个父类)和多继承(一个子类可以拥 
有多个父类),Java语言支持类的单继承,而 C++允许多继承。在程序设计过程中通过继 
承性,一方面得到了类的层次等级结构;另一方面,通过类的继承关系可以使公共的状态 
和行为特性得到共享,提高了软件的重用性。 
多态:多态性是指同名的行为方法可在不同的类中具有不同的实现。在子类继承父 
类的同时,类的方法实现可以进行扩充或者修改,使子类的同名方法更适合子类对象。如 
父类图形(Shape)的绘图方法draw(),在其子类圆形(Circle)和正方形(Square)都具有同 
名的绘制方法draw(),但是绘制的内容和方式都是不同的。 
5.3.2 类的定义 
类是一种自定义的引用型数据类型,可以采用如下格式实现类的定义: 
[public|abstract|final]class 类名{ 
[初始化块的定义;] 
[成员变量的定义;] 
[方法的定义;] 
} 
public、abstract、final称为修饰符,分别用于定义类的访问 权 限、抽 象 类 及 最 终 类 等 
属性。方括号([])表示可选项。类名必须是合法的Java标识符。为了提高程序的可读 
性,Java的类名通常由 若 干 个 有 意 义 的 单 词 组 成,每 个 单 词 首 字 母 大 写,其 余 字 母 全 部 
小写。大
括号({})之间的内容称为类体,主要包括3部分:初始化块、成员变量的定义、方 
法的定义。类中各成员之间的定义顺序没有任何影响,各成员之间可以互相调用。初始 
化块用于对类对象进行初始化操作,详细内容见5.3.8节;成员变量用于定义同类对象具 
有的状态数据;方法则定义类的行为特征或功能实现。 
1.成员变量 
成员变量通常用于描述类或者类实例的状态信息,其定义格式如下: 
[修饰符]数据类型 成员变量[=默认值]; 
成员变量的修 饰 符 用 于 定 义 成 员 变 量 的 属 性,如 public、protected、private、static、 
final等。成员变量的数据类型既可以为基本数据类型,也可以是引用数据类型,如数组、 
类及接口等。
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2.方法 
方法通常描述类或者类实例的行为及功能,其定义格式如下: 
[修饰符]返回值类型 方法名(形参列表){ 
//方法体 
}
修饰符用于定义成员方法的属性,如 public、protected、private、static、final等。方法 
的返回值类型既可以为基本数据类型,也可以是引用数据类型。 
下面的例5-1示范了 Student类的定义。 
例5-1 
public class Student { 
String id; //学号 
String name; //姓名 
Date birth; //生日 
float[]score; //成绩 
public float computeAverage() { / /计算平均成绩 
float sum = 0.f; 
for(float s:score) 
sum+=s; 
return sum/score.length; 
} 
public String toString() { / /对 象的字符串表示 
return id+"\t"+name; 
} 
}
类 Student用于描述学生信息,包括4个成员变量,其中,成员变量 birth、score是引 
用类型变 量;定 义 了 两 个 公 有 (public)方 法:publicfloatcomputeAverage()和 public 
StringtoString()。 
3.成员变量与局部变量 
在Java语言中,根据定义变量位置的不同,可以将变量分成两大类:成员变量与局 
部变量。成员变量、局部变量的命名必须遵守Java语言关于标识符的命名规则,通常由 
多个有意义的单词组成,首单词小写,后面每个单词首字母大写。 
局部变量根据定义形式的不同,又可以分为形参变量(方法的形参变量)、方法局部变 
量(在方法体内定义的局部变量)及代码块局部变量(代码块中定义的局部变量)。 
成员变量与局部变量在Java程序中存在如下差异。 
(1)在类中的位置不同。 
成员变量:定义位于类体中,方法的外面; 
局部变量:在方法或者代码块中,或者方法的声明上(即在参数列表中)。 
(2)生命周期不同。 
成员变量:随着对象的创建而存在,随着对象的消失而消失,其作用域为类中的所有
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方法。局
部变量:随着方法的调用或者代码块的执行而存在,随着方法的调用完毕或者代 
码块的执行完毕而消失,局部变量在其所定义的方法或者代码块中有效。 
(3)初始值。 
成员变量:无须显式初始化,有默认初始值,如表5-1所示。 
表5-1 成员变量默认的初始值 
数据类型 byte、short、int、long float、double char boolean 类、接口等引用类型 
初始化值 0 0.0 \' u0000' false null 
局部变量:没有默认初始值,使用之前必须初始化。 
Student类的id、name、score、birth都是成员变量,可以被类的所有成员方法访问;成 
员方法computeAverage()中定义的变量sum、s是局部变量,sum 在computeAverage() 
的方法体中有效,局部变量s仅在foreach循环语句中可以被访问。局 部 变 量 没 有 初 始 
值,需要先初始化,然后才能使用。 
注意:Java语言允许局部变量与成员变量同名。如果局部变量与成员变量同名,那 
么方法内的变量名默认表示局部变量;如果需要在方法中访问被隐藏的成员变量,则需要 
使用this关键字。 
例如: 
public void setName(String name) { 
this.name = name; 
}
方法setName()中赋值运算的左侧通过this关键字访问成员变量name;而赋值运算 
的右操作数 name则是同名的局部变量(形参变量)。 
5.3.3 对象 
对象是类的实例,拥有具体的状态与行为。例如 Student是类,描述同类对象共同的 
状态及行为,而对象是指一个具体的 Student个体,例如姓名是“李白”的 Student对象。 
对象是动态的,每个对象都拥有一个从创建、运行到消亡的动态过程。同时,对象也要占 
用内存空间,存储对象的状态数据,即成员变量。 
1.声明对象 
对象必须先声明再使用,声明对象的一般格式为: 
类名 对象名; 
例如:“Studentstu;”通过声明定义对象变量stu,表明该变量可以指向一个 Student 
类型的对象。
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2.创建对象 
创建对 象 就 是 通 过 new 运 算 符 调 用 类 的 构 造 方 法 (构 造 方 法 的 详 细 内 容 见 5.3.5 
节),创建类的实例对象。一般格式为: 
对象名 = new 类名([参数列表]); 
例如:“stu= newStudent();”创建了一个学生对象,并将其引用赋值给变量stu。 
可以将对象的声明与创建合并成语句,如“Studentstu= newStudent();”。 
3.使用对象 
创建对象之后,就可以通过以下两种方式使用对象。 
(1)访问对象的成员变量。 
对象变量.成员变量 
(2)调用对象的方法。 
对象变量.成员方法([参数列表]) 
4.对象的运算 
Java语言支持对象的“==”与“!=”关系运算,用于比较两个对象变量是否指向同 
一内存地址。 
5.对象的内存模型 
本节分析对象在创建过程中的内存模型。上述代码行“Studentstu=newStudent();” 
在运行的过程中不仅生成一个 Student对象,而且会同时产生一个 Student类型的变量 
stu。那么生成的对象和变量stu在内存中是如何存储的呢? 
Java程序在运行时,需要在内存中分配空间。为了提高运算效率,Java程序对内存 
空间进行了不同的划分,其中就包括堆内存与栈内存。栈内存主要存放一些基本类型的 
变量(int、short、long、byte、float、double、boolean、char)和对象变量;而堆内存则用来存 
储Java中的对象。 
(1)创建一个对象的内存模型。 
代码行: 
Student stu1 = new Student(); 
stu1.name = "李白"; 
stu1.id = "17010"; 
在内存中的存储示意图如图5-1所示。 
图5-1指示了栈内存与堆内存空间。通过运算符 new 实例化 Student对象,系统在 
堆内存中分配一段空间,用于存储 Student对象的多个成员变量。同时,声明的对象变量 
stu1被存储在栈内存中,它指向刚刚创建的存储在堆内存中的 Student对象,也就是变量
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图5-1 一个对象的内存模型 
stu1中存储了 Student对象的引用。 
(2)创建多个对象的内存模型 
代码行: 
Student stu1 = new Student(); 
stu1.name = "李白"; 
stu1.id = "17010"; 
Student stu2 = new Student(); 
stu2.name = "李白"; 
stu2.id = "17010"; 
在内存中的存储示意图如图5-2所示。 
图5-2 多个对象的内存模型
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通过运算符new先后在堆内存中实例化两个Student对象。与对象相对应的对象变 
量stu1与stu2被存储在栈内存中。虽然堆内存保存的两个 Student对象属性相同,但是 
其位于不同的内存空间,也就是具有不同的引用。 
若执行代码行“stu1=null;”,这时,stu1变量指向的存放 于 堆 内 存 中 的 对 象 就 变 成 
了“垃圾”,Java的垃圾回收机制将回收该对象,释放该对象所占用的堆内存空间。 
5.3.4 方法的重载 
Java语言允许在一个类中定义多个同名的方法,但是方法的参数必须不同。同名的 
方法被称为重载方法。 
重载方法通过不同的参数个数或参数类型进行区别,返回值类型及方法的修饰符定 
义都与重载无关。 
例5-2示范了方法的重载。 
例5-2 
public class Calculator{ 
public int add(int a, int b) { 
System.out.println("参数是 int 类型"); 
return a+b; 
} 
public float add(float a, float b) { 
System.out.println("参数是 float 类型"); 
return a+b; 
} 
public double add(double a, double b) { 
System.out.println("参数是 double 类型"); 
return a+b; 
} 
public byte add(byte a, byte b) { 
System.out.println("参数是 byte 类型"); 
return (byte)(a+b); 
} 
public staticvoid main(String[]args) { 
Calculator cal = new Calculator(); 
//传递整数参数,所以调用 add(int,int)方法 
System.out.println(cal.add(1, 3)); 
} 
} 
5.3.5 构造方法 
在类的定义中,有一类特殊的方法称为构造方法。构造方法与类同名,没有返回值,
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可以通过构造方法实现实例对象的初始化操作。 
1.构造方法的定义 
一般格式如下: 
class 类名{ 
public 构造方法名([参数列表]){ 
方法体 
}} 
2.构造方法的调用 
new运算符将自动调用构造方法,实现对象实例的初始化操作。例如: 
public class Student { 
String id; //学号 
String name; //姓名 
public Student(String strId, String strName) { //定义构造方法 
id = strId; 
name = strName; 
} 
public static void main(String[]args) { 
Student stu = new Student("17010","李白"); //自动调用构造方法 
System.out.println(stu.name); //输出"李白" 
} 
} 
3.默认的构造方法 
如果一个类中没有自定义构造方法,则系统会自动生成一个无参数且方法体为空的 
构造方法,称为默认的构造方法;反之,如果类中已经显式定义了构造方法,则系统不会再 
自动生成默认的构造方法。 
4.构造方法的重载 
构造方法也可以重载,即提供多种逻辑以实现类实例对象的初始化。例如: 
public class Student { 
String id; //学号 
String name; //姓名 
public Student() { //定义默认构造方法 
} 
public Student(String strId) { //定义一个 String 参数的构造方法 
id = strId; 
}
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public Student(String strId, String strName) {
//定义两个 String 参数的构造方法 
id = strId; 
name = strName; 
} 
public static void main(String[]args) { 
Student stu1 = new Student(); //调用默认的构造方法创建 Student 对象 
System.out.println(stu1.name); 
Student stu2 = new Student("17010"); 
//调用单参数的构造方法创建 Student 对象 
System.out.println(stu2.name); 
Student stu3 = new Student("17010","李白"); 
//调用两个参数的构造方法创建对象 
System.out.println(stu3.name); 
} 
}
注意:Student类不能再定义。 
public Student(String strName) { 
name = strName; 
}
编译时,系统提示“DuplicatemethodStudent(String)intypeStudent”,即出现方法 
重复定义的错误。 
5.3.6 this关键字 
Java语言提供了this关 键 字,代 表 当 前 对 象 的 引 用。this关 键 字 有 以 下 3种 典 型 
应用。 
1.在类的实例方法中使用this访问本类的其他成员 
例如: 
public class Monkey { 
float height; //身长 
float weight; //体重 
Container container; //装载猴子的笼子 
public String toString() { 
return "Monkey height:"+this.height+";weight:"+this.weight; 
} 
void print() { 
System.out.println("当前对象信息:"+this.toString()); 
}
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}c
lass Container{ 
Monkey monkey; 
Container(Monkey monkey){ 
this.monkey = monkey; 
} 
}
上述类 Monkey的 实 例 方 法 print中 使 用 了 this关 键 字 调 用 了 另 一 个 实 例 方 法 
toString();在实例方法toString()中,又通过关键字this访问了当前对象的 height实例 
变量。通常情况下,以上两处可以省略“this.”,默认指代当前对象的引用。但是,在下面 
构造方法中: 
Monkey(float height, floatweight) { 
this.height = height; 
this.weight = weight; 
}
由于实例变量(height)与局部变量同名,所以必须使用this关键字区别实例变量。 
2.在类的构造方法中使用this调用本类的另一个构造方法 
通过this关键字调 用 构 造 方 法 只 能 用 在 构 造 方 法 中,且 它 必 须 是 第 一 行 语 句。例 
如,在 Monkey类中增加无参的构造方法: 
Monkey() { 
this(50.0f,10.0f); 
}
上述 构 造 方 法 中 使 用 this(float,float),实 际 上 是 调 用 另 一 个 构 造 方 法 Monkey 
(float,float)实现 Monkey对象的初始化操作。 
3.在类的实例方法中this指代当前对象的引用 
例如,在 Monkey类中定义实例方法: 
void loadContainer() { 
container= new Container(this); //将当前 Monkey 对象装到 container 中 
}
通过this关键字指代当前对象,将当前的 Monkey对象装到container对象中。 
5.3.7 static关键字 
在Java类的定义中,static关键字可用于声明成员变量、方法与初始化块(关于初始 
化块的详细内容参见5.3.8节)。