《面向對象程序設計》教案第23講教學對象計算機科學技術專業授課內容8.5記錄類型8.6枚舉類型8.7注解類型8.8內部類課程標準教學目標（一）知識目標1.學會記錄類型的定義和使用2.學會枚舉類型的定義和使用3.學會常用標準注解類型的使用4.了解內部類的分類，掌握內部類的使用（二）能力目標1.可熟練定義和使用記錄類型2.可熟練定義和使用枚舉類型3.能夠熟練使用內部類解決實際問題教學方法采用講授法、演示法、討論法、案例教學。學時及分配（第1學時50分鐘）課堂講授30分鐘課堂練習20分鐘8.5記錄類型8.6枚舉類型學時及分配（第2學時50分鐘）課堂講授30分鐘課堂練習20分鐘8.7注解類型8.8內部類知識點分析重點：枚舉類型記錄類型成員內部類、匿名內部類難點：枚舉在switch中的應用靜態內部類教學過程設計內容方式問題導入：Java語言中所有的類都處于一個類層次結構中，除Object類以外，所有的類都只有一個直接父類，即子類與父類之間是單繼承的關系，而不允許多重繼承。而現實問題類之間的繼承關系往往是多繼承的關系，為了實現多重繼承，Java語言通過接口使得處于不同層次、甚至互不相關的類具有相同的行為。內容要點8.5記錄類型在Java程序開發中，我們經常需要定義一些數據類，比如與數據庫表交互的JavaBeans類或POJO類，這些類通常使用字段表示數據，然后我們要為該類定義構造方法，為字段定義訪問方法和修改方法。這就需要程序員編寫大量的代碼。從Java16開始，如果要定義這樣的類，可以使用record關鍵字將它定義為一個記錄類型。這種數據類型提供了一種緊湊的語法來聲明一種主要用于保存數據的類。假設定義一個Customer記錄類型，它帶兩個字段name和address。【程序8-10】Customer.javapackagecom.boda.xy;此處相當于構造方法publicrecordCustomer(Stringname,Stringaddress){此處相當于構造方法//這里可以定義記錄類型的成員}這里，類型名后面是一對括號，里面是字段的聲明，相當于定義一個構造方法。記錄類型與其他類型一樣被編譯成類（.class）文件。編譯器將自動添加構造方法、equals()方法、hashCode()方法和toString()方法，并且為每個實例變量添加訪問方法。【程序8-11】CustomerDemo.java參見教材。在記錄的主體中，還可以聲明static成員、構造方法和實例方法，例如：自定義的構造方法必須明確調用帶參數構造方法publicCustomer(Stringname){自定義的構造方法必須明確調用帶參數構造方法this(name,null);}一個靜態變量publicstaticStringinfo="客戶";一個靜態變量一個靜態方法一個靜態方法publicstaticvoidshow(){System.out.println("顯示："+info);}一個實例方法一個實例方法publicvoidshowName(){System.out.println("姓名："+name);}在記錄體中還可以覆蓋超類Record中定義的方法：@OverridepublicStringtoString(){ return"姓名:"+name+",地址："+address;} @OverridepublicinthashCode(){ returnObjects.hash(name,address);}在記錄類型中用戶還可以定義自己的方法和構造方法，但通常不這樣做。記錄類型主要是解決用于存儲數據的普通類的一個常見問題，從為類編寫多行代碼簡化為只需一行代碼，這大大優化了代碼并節省了程序員的錄入時間。下面對記錄類型做一簡單總結：記錄類型默認繼承了java.lang.Record類，不能顯式繼承其他類。記錄類型是final的，即它不可以被繼承。每個成員變量都被加上privatefinal，對象創建后它們就不可變。每個成員變量都提供了public訪問方法，如name()，但不提供修改方法。提供了帶所有參數的構造方法、toString()方法、equals()方法和hashCode()方法。8.6枚舉類型在實際應用中，有些數據的取值被限定在幾個確定的值之內。例如，一年有4個季度，一周有7天、一副紙牌有4種花色等。這種類型的數據可以定義為枚舉類型。8.6.1枚舉的定義和使用枚舉類型是一種特殊的引用類型，它的聲明和使用與類和接口有類似的地方。它可以作為頂層的類型聲明，也可以像內部類一樣在其他類的內部聲明，但不能在方法內部聲明枚舉。枚舉類型都隱含地繼承了java.lang.Enum抽象類，Enum類又是Object類的子類，同時實現了Comparable接口和Serializable接口。每個枚舉類型都包含了若干方法：publicstaticE[]values()：返回一個包含了所有枚舉常量的數組，這些枚舉常量在數組中是按照它們的聲明順序存儲的。publicstaticEvalueOf(Stringname)：返回指定名字的枚舉常量。如果這個名字與任何一個枚舉常量的名字都不能精確匹配，將拋出IllegalArgumentException異常。publicfinalintcompareTo(Eo)：返回當前枚舉對象與參數枚舉對象的比較結果。publicfinalStringname()：返回枚舉常量名。publicfinalintordinal()：返回枚舉常量的順序值，該值基于常量聲明的順序，第一個常量的順序值是0，第二個常量的順序值為1，依此類推。publicStringtoString()：返回枚舉常量名。下面程序定義了一個名為Direction的枚舉類型，它表示4個方向。【程序8-12】Direction.javapackagecom.boda.xy;publicenumDirection{EAST,SOUTH,WEST,NORTH;}上述聲明中，最后一個常量NORTH后面的分號可以省略，但如果枚舉中還聲明了方法，最后的分號不能省略。為了使用枚舉類型，需要創建一個該類型的引用，并將某個枚舉實例賦值給它。下面程序輸出每個枚舉常量名和它們的順序號。【程序8-13】EnumDemo.javapackagecom.boda.xy;publicclassEnumDemo{publicstaticvoidmain(String[]args){//聲明一個枚舉類型變量，并用一個枚舉賦值varleft=Direction.WEST;System.out.println(left);//輸出WEST//輸出每個枚舉對象的序號for(vard:Direction.values()){System.out.println(()+",序號"+d.ordinal());}}}8.6.2在switch中使用枚舉枚舉類型可以在switch語句中使用。下面程序在switch結構中使用DayOfWeek枚舉。【程序8-14】EnumSwitch.java8.6.3枚舉的構造方法在枚舉類型的聲明中，除了枚舉常量外還可以聲明構造方法，成員變量和其他方法，下面程序定義了Color枚舉，它包含4種顏色。【程序8-15】Color.java8.7注解類型注解類型（annotationtype）以結構化的方式為程序元素提供信息，這些信息能夠被外部工具（編譯器、解釋器等）自動處理。注解有許多用途，其中包括：為編譯器提供信息。編譯器可以使用注解檢測錯誤或阻止編譯警告。編譯時或部署時處理。軟件工具可以處理注解信息生成代碼、XML文件等。運行時處理。有些注解在運行時可以被檢查。像使用類一樣，要使用注解必須先定義注解類型（也可以使用語言本身提供的注解類型）。8.7.1注解概述注解是為Java源程序添加的說明信息，這些信息可以被編譯器等工具使用。可以給Java包、類型（類、接口、枚舉）、構造方法、方法、成員變量、參數及局部變量進行標注。1.注解和注解類型注解類型是一種特殊的接口類型，注解是注解類型的一個實例。就像接口一樣，注解類型也有名稱和成員。注解中包含的信息采用“鍵/值”對的形式，可以有零或多個“鍵/值”對，并且每個鍵有一個特定類型。它可以是一個Stirng、int或其他Java類型。沒有“鍵/值”對的注解類型稱作標記注解類型（markerannotationtype）。如果注解只需要一個“鍵/值”對，則稱為單值注解類型。2.注解語法在Java程序中為程序元素指定注解的語法如下：@AnnotationType或者@AnnotationType(elementValuePairs)在使用注解類型標注程序元素時，對每個沒有默認值的元素，都應該以name=value的形式對元素初始化。初始化的順序并不重要，但每個元素只能出現一次。如果元素有默認值，可以不對該元素初始化，也可以用一個新值覆蓋默認值。如果注解類型是標記注解類型（無元素），或者所有的元素都具有默認值，那么就可以省略初始化器列表。如果注解類型只有一個元素，可以使用縮略的形式對注解元素初始化，即不用使用name=value的形式，而是直接在初始化器中給出唯一元素的值。8.7.2標準注解Java語言規范中定義了3個注解類型，它們是供編譯器使用的。這3個注解類型定義在java.lang包中，分別為@Override、@Deprecated和@SuppressWarnings。1.@Override注解@Override是一個標記注解類型，可以用在一個方法的聲明中，它告訴編譯器這個方法要覆蓋父類中的某個方法。使用該注解可以防止程序員在覆蓋某個方法時出錯。2.@Deprecated注解@Deprecated是一個標記注解類型，可以應用于某個方法或某個類型，指明方法或類型已被棄用。標記已被棄用的方法或類型，是為了警告其代碼用戶，不應該使用或者覆蓋該方法，或者不該使用或擴展該類型。一個方法或類型被標記棄用通常是因為有了更好的方法或類型。當前的軟件版本中保留這個被棄用的方法或類型是為了向后兼容。3.@SuppressWarnings注解使用@SuppressWarnings注解指示編譯器阻止某些類型的警告，具體的警告類型可以用初始化該注解的字符串來定義。該注解可應用于類型、構造方法、方法、成員變量、參數以及局部變量。它的用法是傳遞一個String數組，其中包含需要阻止的警告。8.7.3定義注解類型除了可以使用Java類庫提供的注解類型外，用戶也可以定義和使用注解類型。注解類型的定義與接口類型的定義類似。注解類型的定義使用interface關鍵字，前面加上@符號。public@interfaceCustomAnnotation{//…}默認情況下，所有的注解類型都擴展了java.lang.annotation.Annotation接口。該接口定義了一個返回Class對象的annotationType()方法，如下：Class<?extendsAnnotation>annotationType()另外，該接口還定義了equals()方法、hashCode()方法和toString()方法。下面程序定義了名為ClassInfo的注解類型。【程序8-18】ClassInfo.javapackagecom.boda.xy;public@interfaceClassInfo{Stringcreated();Stringauthor();StringlastModified();intversion();}8.8.1成員內部類成員內部類是沒有用static修飾且定義在外層類的類體中。在成員內部類中可以定義自己的成員變量和方法，也可以定義自己的構造方法。成員內部類的訪問修飾符可以是private、public、protected或缺省。成員內部類可以看成是外層類的一個成員，因此可以訪問外層類的所有成員（包括私有成員）。【程序8-19】Outer.java程序中Inner是Outer的成員內部類。內部類編譯后將單獨生成一個類文件，如上述代碼編譯后將生成兩個類文件：Outer.class和Outer$Inner.class。在外層類的方法中（如makeInner）可以直接創建內部類的實例。在外層類的外面要創建內部類的實例必須先創建一個外層類的實例，因為內部類對象對外層類對象有一個隱含的引用。創建內部類對象也可以使用下面的語句實現：varinner=newOuter().newInner();在使用成員內部類時需要注意下面幾個問題：成員內部類中不能定義static變量和static方法。成員內部類也可以使用abstract和final修飾，其含義與其他類一樣。成員內部類還可以使用private、public、protected或包可訪問修飾符。9.3.2靜態內部類靜態內部類使用static修飾，靜態內部類也稱嵌套類（nestedclass），靜態內部類與成員內部類的行為完全不同，下面是它們的不同之處：靜態內部類中可以定義靜態成員，而成員內部類不能。靜態內部類只能訪問外層類的靜態成員。成員內部類可以訪問外層類的實例成員和靜態成員。創建靜態內部類的實例不需要先創建一個外層類的實例。相反，創建成員內部類實例，必須先創建一個外層類的實例。【程序8-20】Outer.java靜態內部類實際是一種外部類，它不存在對外部類的引用，不通過外部類的實例就可以創建一個對象。程序中Outer.Inner就是靜態內部類的完整名稱，此時必須使用完整的類名（如Outer.Inner）創建對象。靜態內部類不具有任何對外層類實例的引用，因此靜態內部類中的方法不能使用this關鍵字訪問外層類的實例成員，然而這些方法可以訪問外層類的static成員。這一點與一般類的static方法的規則相同。9.3.3匿名內部類定義類最終目的是創建一個類的實例，但如果某個類的實例只使用一次，可以將類的定義和實例的創建在一起完成，或者說在定義類的同時就創建一個實例。以這種方式定義的沒有名字的類稱為匿名內部類（anonymousinnerclass）。聲明和構建匿名內部類的一般格式如下：newTypeName(){/*此處為類體*/}匿名內部類可以繼承一個類或實現一個接口，這里TypeName是匿名內部類所繼承的類或實現的接口。如果實現一個接口，該類是Object類的直接子類。匿名類繼承類或實現接口不需要使用extends或implements關鍵字。匿名內部類不能同時繼承一個類和實現一個接口，也不能實現多個接口。由于匿名內部類沒有名稱，所以類體中不能定義構造方法。由于不知道類名，所以只能在定義類的同時用new關鍵字創建類的實例。實際上，匿名內部類的定義、創建對象發生在同一個地方。另外，上式是一個表達式，它返回一個對象的引用，所以可以直接使用或將其賦給一個引用變量。TypeNameobj=newTypeName(){/*此處為類體*/};也可以將構建的匿名類對象作為方法的參數。someMethod(newTypeName(){/*此處為類體*/});【程序8-21】PrintableTest.javapackagecom.boda.xy;interfacePrintable{ publicvoidprint(Stringmessage);}publicclassPrintableTest{publicstaticvoidmain(String[]args){創建一個匿名內部類實例，該類實現了Printable接口 varprinter=newPrintable(){創建一個匿名內部類實例，該類實現了Printable接口 @Overridepublicvoidprint(Stringmessage){ System.out.println(message); }這里的分號是賦值語句的結束 };這里的分號是賦值語句的結束 printer.print("這是惠普打印機");}}Printable是一個接口，其中聲明了一個print()抽象方法。在PrintableTest類的main()方法中聲明了一個Printable接口變量，然后用newPrintable()創建一個實現該接口的對象。【程序8-22】AnimalTest.java創建匿名內部類繼承了Animal類，是Animal類的子類，并覆蓋了Animal類的eat()方法。同時代碼創建一個匿名類的實例，并用dog指向它。匿名內部類的一個重要應用是編寫Java圖形界面的事件處理程序。如為按鈕對象button注冊事件處理器，就可以使用匿名內部類。關于Java圖形界面的事件處理請參閱其他教材。9.3.4局部內部類可以在方法體或語句塊內定義類。在方法體或語句塊（包括方法、構造方法、局部塊、初始化塊或靜態初始化塊)內部定義的類稱為局部內部類（localinnerclass）。局部內部類不能看作外部類的成員，它只對局部塊有效，如同局部變量一樣，在說明它的塊之外完全不能訪問，因此也不能有任何訪問修飾符。下面案例演示了局部內部類的定義。【程序8-23】Outer3.java采用機房授課邊講邊練，同時用啟發式、討論式、案例教學等教學方法。布置課外學習任務教材習題6.2，6.3，6.4教學反思《面向對象程序設計》教案第24講教學對象計算機科學技術專業授課內容9.1異常與異常類9.2捕獲異常9.3捕獲多個異常9.4throws和throw關鍵字9.5try…with…resources9.6自定義異常9.7案例學習——數組不匹配異常課程標準教學目標（一）知識目標1．了解異常的概念及異常分類2．理解異常體系結構及異常處理機制3．掌握try…catch…finally異常處理4．掌握throws關鍵字（二）能力目標1．能夠根據實際情況選用合適的異常處理2.能夠合理使用異常處理機制編制更健壯的程序教學方法采用講授法、演示法、討論法、案例教學。學時及分配（第1學時50分鐘）課堂講授30分鐘課堂實踐20分鐘9.1異常與異常類9.2捕獲異常9.3捕獲多個異常9.4throws和throw關鍵字學時及分配（第2學時50分鐘）課堂講授20分鐘課堂實踐30分鐘9.5try…with…resources9.6自定義異常9.7案例學習——數組不匹配異常知識點分析重點：異常處理方法try…catch…finally結構自定義異常難點：異常處理機制教學過程設計內容方式問題導入所謂異常（exception）是在程序運行過程中產生的使程序終止正常運行的錯誤對象。如數組下標越界、整數除法中零作除數、文件找不到等都可能使程序終止運行。內容要點9.1.1異常的概念所謂異常（exception）是在程序運行過程中產生的使程序終止正常運行的錯誤對象。如數組下標越界、整數除法中零作除數、文件找不到等都可能使程序終止運行。為了理解異常的概念，首先看下面的案例。【程序9-1】數組下標越界異常ArrayExceptionDemo.javapackagecom.boda.xy;publicclassArrayExceptionDemo{ publicstaticvoidmain(String[]args){ int[]a=newint[5];不存在下標是5的元素System.out.println(a[5]);不存在下標是5的元素System.out.println("程序正常結束"); }}該段代碼編譯不會發生錯誤，但運行時在控制臺輸出錯誤信息。程序執行沒有結束，而是發生了異常。在控制臺顯示了異常信息，這里的信息表示，在main線程中發生java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException異常，它發生在程序的第5行。Java語言規定在使用數組元素時，下標范圍是0到數組的length-1，超出這個范圍將發生ArrayIndexOutOfBoundsException異常，它稱為數組下標越界異常。9.1.2異常類型Java異常類都是Throwable類的子類，它是Object類的直接子類，定義在java.lang包中。Throwable類有Error和Exception兩個子類，這兩個子類又分別有若干個子類。Error類描述的是系統內部錯誤，這樣的錯誤很少出現。Exception類的子類一般又可分為兩種類型：非檢查異常和檢查異常。1.非檢查異常非檢查異常（uncheckedexception）是RuntimeException類及其子類異常，也稱為運行時異常。常見的非檢查異常如圖所示。下面介紹幾種常見的非檢查異常。NullPointerException：空指針異常，即當某個對象的引用為null時調用該對象的方法或使用對象時就會產生該異常，如：Stringname=null;System.out.println(name.length());//該語句發生異常ArithmeticException：算術異常，在做整數的除法或整數求余運算時可能產生的異常，它是在除數為零時產生的異常。inta=5;intb=a/0;//該語句發生異常注意：浮點數運算不會產生該類異常。如，1.0/0.0的結果為Infinity。ClassCastException：對象轉換異常，Java支持對象類型轉換，若不符合轉換的規定，則產生類轉換異常，例如：Objecto=newObject();Strings=(String)o;//該語句發生異常ArrayIndexOutOfBoundsException：數組下標越界異常，當引用數組元素的下標超出范圍時產生的異常，例如：inta[]=newint[5];a[5]=10;//該語句發生異常因為定義的數組a的長度為5，不存在a[5]這個元素，因此發生數組下標越界異常。NumberFormatException：數字格式錯誤異常，在將字符串轉換為數值時，如果字符串不能正確轉換成數值則產生該異常，例如：doubled=Double.parseDouble("5m7.8");//該語句發生異常異常的原因是字符串"5m7.8"不能正確轉換成double型數據。2.檢查異常檢查異常（checkedexception）是除RuntimeException類及其子類以外的異常類，有時也稱為必檢異常。對這類異常，程序必須捕獲或聲明拋出，否則編譯不能通過。9.2用try-catch捕獲異常捕獲并處理異常最常用的方法是用try-catch-finally語句，一般格式為：try{可能發生異常的代碼//需要處理的代碼可能發生異常的代碼處理異常的代碼}catch(ExceptionType1exceptionObject){處理異常的代碼//異常處理代碼}[catch(ExceptionType2exceptionObject){可有多個catch塊//異常處理代碼可有多個catch塊finally塊是可選的}]finally塊是可選的[finally{//最后處理代碼}]1）try塊將程序中可能產生異常的代碼段用大括號括起來，該塊內可能拋出一種或多種異常。2）catch塊用來捕獲異常，括號中指明捕獲的異常類型及異常引用名，類似于方法的參數，它指明了catch語句所處理的異常。大括號中是處理異常的代碼。catch語句可以有多個，用來處理不同類型的異常。3）finally塊是可選項。異常的產生往往會中斷應用程序的執行，而在異常產生前，可能有些資源未被釋放。有時無論程序是否發生異常，都要執行一段代碼，這時就可以通過finally塊實現。下面是對程序9-1的修改，使用try-catch結構捕獲異常。【程序9-2】ArrayExceptionDemo.javapackagecom.boda.xy;publicclassArrayExceptionDemo{ publicstaticvoidmain(String[]args){ int[]a=newint[5];try{拋出異常System.out.println(a[5]);拋出異常}catch(Exceptione){處理異常System.out.println(e.toString());處理異常}System.out.println("程序正常結束");}}9.3捕獲多個異常有時捕獲異常的兩個或多個catch語句可能執行相同的代碼序列。現在可以使用JDK7提供的一個新功能，用一個catch語句處理多個異常，而不必單獨捕獲每個異常類型，這就減少了代碼重復。【程序9-3】捕獲處理多個異常。要在一個catch語句中處理多個異常，需要使用“或”運算符（|）分隔多個異常。MultiCatchDemo.java//這里捕獲多個異常catch(ArithmeticException|ArrayIndexOutOfBoundsExceptionme){System.out.println("捕獲到異常："+me);}9.4throws和throw關鍵字所有的異常都產生在方法（包括構造方法）內部的語句。有時方法中產生的異常不需要在該方法中處理，可能需要由該方法的調用方法處理，這時可以在聲明方法時用throws子句聲明拋出異常，將異常傳遞給調用該方法的方法處理。聲明方法拋出異常的格式如下：返回值類型方法名([參數列表])throws異常列表{//方法體}按上述方式聲明的方法，就可以對方法中產生的異常不作處理，若方法內拋出了異常，則調用該方法的方法必須捕獲這些異常或者再聲明拋出。程序9-3的例子是在method()方法中處理異常，若不在該方法中處理異常，而由調用該方法的main()方法處理，程序修改如下。【程序9-6】ThrowsExceptionDemo.java前面講到子類可以覆蓋父類的方法，但若父類的方法使用throws聲明拋出了異常，子類方法也可以使用throws聲明異常。但是要注意，子類方法拋出的異常必須是父類方法拋出的異常或子異常。在程序中也可以用創建一個異常對象，然后用throw關鍵字拋出，或者將捕獲到的異常對象用throw語句再次拋出，throw語句的格式如下：throw異常實例;這里，異常實例可以是用戶創建的異常對象，也可以是程序捕獲到的異常對象，該實例必須是Throwable類或其子類的實例。程序9-7ThrowExceptionDemo.java9.5try-with-resources語句Java程序中經常需要創建一些對象（如I/O流、數據庫連接），這些對象在使用完后需要關閉。忘記關閉文件可能導致內存泄露，并引起其他問題。在JDK7之前，通常使用finally語句來確保一定會調用close()方法。try{//打開資源}catch(Exceptione){//處理異常}finally{//關閉資源}如果在調用close()方法也可能拋出異常，那么也要處理這種異常。這樣編寫的程序代碼會變得冗長。JDK7提供的自動關閉資源的功能為管理資源（如文件流、數據庫連接等）提供了一種簡便的方式。這種功能是通過一種叫try-with-resources的try語句實現，有時稱為自動資源管理。try-with-resources的主要好處是可以避免在資源（如文件流）不需要時忘記將其關閉。try-with-resources語句的基本形式如下：try(resource-specification){控制離開try塊后，創建的資源將自動調用close()方法關閉，代碼簡潔//使用資源控制離開try塊后，創建的資源將自動調用close()方法關閉，代碼簡潔}[catch子句是可選的catch(Exceptione