Java面向对象程序设计课程总结

 1．前言

本学期的Java面向对象程序设计课程通过系统性的教学安排，让我从基础的面向过程编程思维逐步转向面向对象编程范式。整个学期的学习工作量分布合理，难度递进明显，形成了完整的学习闭环。

1.1 课程工作量分析

题目集5-7主要聚焦于面向对象基础概念的应用，包括类的设计、封装、继承等；题目集8-9围绕"航空货运管理系统"进行项目实践；题目集10-13则深入探讨了多态、抽象类、接口、集合框架、异常处理以及JavaFX图形界面开发等高级主题。

通过多次实验，巩固了课堂所学知识，特别是在JavaFX图形界面开发方面，通过实际动手操作加深了对事件驱动编程和界面布局的理解。在线学习资源补充了课堂知识的不足，特别是在一些复杂概念的理解上提供了很好的辅助。

1.2 难度递进分析

基础阶段（题目集5-7）：从简单的类设计开始，逐步引入封装、继承等概念，难度适中，为后续学习奠定基础。

项目实践阶段（题目集8-9）：通过实际项目应用，将理论知识转化为实践能力，难度有所提升但仍在可接受范围内。

高级特性阶段（题目集10-13）：引入多态、抽象类、接口、集合框架等高级概念，难度显著提升，需要深入理解和灵活运用。

 

 二、面向对象技术总结

2.1 封装

通过多次实践，对封装概念有了深入理解。在题目集5的一元二次方程求解中，通过将系数a、b、c设为私有属性，提供公共的getter方法，实现了良好的封装。在电梯调度程序中，电梯的状态信息（当前楼层、运行方向、运行状态）都被封装在类内部，通过公共方法进行访问和修改。封装不仅仅是简单的私有化属性，更重要的是隐藏实现细节，提供清晰的接口。良好的封装能够提高代码的可维护性和可扩展性，降低类之间的耦合度。

在复杂项目中，有时会过度暴露内部实现细节，需要在设计时更加注重接口的简洁性和一致性。

2.2 继承

在题目集10-13中，通过继承实现了代码的复用和扩展。特别是在JavaFX开发中，通过继承Application类、继承各种控件类，深刻体会到了继承在框架开发中的重要作用。

继承是实现代码复用的重要手段，但需要注意避免过度使用继承导致的类层次结构复杂化。组合优于继承的原则在实际开发中非常重要。在继承层次较深的情况下，有时会混淆父类和子类的职责边界，需要在设计时更加明确继承的目的和范围。

2.3 多态（Polymorphism）

通过抽象类和接口的实现，深入理解了多态的概念和应用。在集合框架的使用中，通过多态实现了对不同类型对象的统一处理。

多态是面向对象编程的核心特性之一，它提供了代码的灵活性和可扩展性。通过多态，可以实现"开闭原则"，即对扩展开放，对修改封闭。

在复杂的设计模式中，多态的应用还需要进一步练习和掌握，特别是在策略模式、工厂模式等设计模式中的应用。

 

2.4 抽象类与接口

在题目集11-12中，通过抽象类和接口的设计，实现了对不同类型对象的统一处理。抽象类提供了部分实现，而接口则定义了纯粹的契约。

抽象类适用于有共同属性和行为的类族，而接口则适用于定义行为契约。接口的多继承特性为Java提供了强大的扩展能力。在何时使用抽象类、何时使用接口的判断上，还需要更多的实践经验。特别是在复杂系统中，接口的设计需要更加谨慎。

2.5 集合框架

在题目集8-9的航空货运管理系统中，通过使用List、Map等集合类，实现了对数据的灵活管理。从最初的数组到List的演进，深刻体会到了集合框架的优势。

集合框架提供了丰富的数据结构，能够满足不同场景的需求。选择合适的集合类型对程序的性能和维护性都有重要影响。

对集合框架的高级特性（如Stream API、Lambda表达式）的掌握还不够深入，需要进一步学习。

2.6 异常处理

在多次编程实践中，通过try-catch-finally结构处理了各种异常情况，特别是在文件操作和用户输入处理中。

异常处理是提高程序健壮性的重要手段，合理的异常处理能够提供更好的用户体验。

在自定义异常的设计和使用上，还需要更多的实践经验。异常处理策略的选择也需要根据具体场景进行优化。

 

2.7 JavaFX图形界面开发

在题目集13中，通过JavaFX实现了图形界面应用，包括界面布局、事件处理、数据绑定等。

JavaFX提供了现代化的图形界面开发能力，事件驱动编程模式与面向对象编程完美结合。

在复杂界面的设计和实现上，还需要更多的实践经验。特别是在界面与业务逻辑的分离方面，需要进一步优化。

 

3.采坑心得

3.1 电梯调度算法的死循环问题

在题目集5的单部电梯调度程序中，遇到了电梯在2层和3层之间反复循环的问题。通过深入分析发现，问题出现在checkStop()和determineDirection()方法的判定逻辑上。当电梯到达3层后，由于内部和外部请求的处理顺序不当，导致方向判断错误，进而陷入死循环。

 

经验教训：

1. 在复杂的状态机设计中，必须仔细考虑状态转换的条件和顺序

2. 调试复杂逻辑时，应该使用日志输出或断点调试，逐步跟踪程序执行流程

3. 在设计阶段就应该考虑边界情况和异常情况，避免运行时出现问题

 

3.2 类职责分配不当

在题目集5的电梯调度程序中，Elevator类承担了过多的职责，包括状态管理、请求队列管理、调度算法等，导致类的复杂度过高（圈复杂度达到11）。在题目集6的迭代中，通过将职责分离到不同的类中，显著降低了类的复杂度。

经验教训：

1. 单一职责原则是面向对象设计的重要原则，一个类应该只负责一个功能领域

2. 高复杂度的类往往意味着设计存在问题，需要及时重构

3. 在迭代开发中，应该持续关注代码质量，及时进行重构

3.3 输入处理的鲁棒性问题

在航空货运管理系统中，最初直接使用Scanner进行输入处理，没有进行充分的输入验证，导致程序在面对不规范输入时容易崩溃。

经验教训：

1. 永远不要相信用户的输入是完全规范的，必须进行充分的输入验证

2. 使用try-catch块处理可能的异常，提高程序的健壮性

3. 在类型转换前，应该对输入字符串进行检查

3.4 业务逻辑理解偏差

在航空货运管理系统的费用计算中，最初混淆了"单件货物的费用"和"订单总费用（含折扣）"的概念，导致计算错误。

经验教训：

1. 在实现业务逻辑前，必须仔细分析需求，确保理解正确

2. 将复杂的计算逻辑分解为更小的、职责明确的方法

3. 方法命名要清晰明确，能够准确表达其功能

 

 3.5 集合类型选择不当

在航空货运管理系统的第一次实现中，使用了固定大小的数组来存储货物信息，虽然能够满足基本需求，但在灵活性上存在局限。

经验教训：

1. 对于数量不确定或可能变化的集合，优先考虑使用动态集合类

2. 选择合适的集合类型对程序的性能和可维护性都有重要影响

3. 在设计中要考虑未来的扩展需求

 

四、总结

基于本学期的学习成果，我计划在以下几个方面继续深入学习：

1. 设计模式：深入学习常用的设计模式，提高代码设计的质量和可维护性

2. Java高级特性：学习Lambda表达式、Stream API、反射等高级特性

3. 框架开发：学习Spring、Hibernate等主流框架，提高实际项目开发能力

4. 软件工程：学习软件工程的基本概念和方法，提高项目管理能力

 

本学期的Java面向对象程序设计课程为我提供了一个完整的学习体系，从基础概念到高级应用，从理论讲解到实践操作，让我在面向对象编程的道路上迈出了坚实的一步。虽然在学习过程中遇到了各种挑战和困难，但通过不断的努力和实践，最终掌握了这门重要的编程技术。我相信这些知识和经验将对我今后的学习和工作产生深远的影响。