面向对象程序设计课程总结

一、前言

本学期的面向对象程序设计课程学习即将落下帷幕，在本学期中，前两次的Blog作业均对各三次的PTA题目集进行总结。其中，PTA的题目集5、6、7的主要难题是单部电梯调度程序问题，个人认为难度很大，问题主要在算法的设计上；而题目集8、9、10的主要难题是航空货运管理系统问题，难度较大，问题主要是抽象类、继承与多态、接口和容器类的使用。本学期课程的五次实验主要围绕大象装进冰箱问题展开，难度逐次提升，要求掌握抽象类、继承与多态和接口的概念及使用，其中第五次实验涉及JavaFx界面的设计，难度很大。线上课程以视频内容为主，加以作业和讨论为辅，工作量不算大，能够在线下课程开始前打下基础。线下课程着重讲授重点内容，学期末尾课程还采用翻转课堂的形式。在以上的授课方式下，本门课程也迎来了尾声，本学期对面向对象程序设计课程收获还是很多的。

二、面向对象技术总结

经过一学期的学习，对以下面向对象技术作出总结。

1.封装
理解了封装是将数据和操作数据的方法进行绑定，通过访问修饰符（如private、protected、public）隐藏对象内部细节，仅暴露必要的接口。在PTA作业和实验中均频繁使用封装技术，通过private修饰类的属性，然后提供public的getter和setter方法实现对属性的访问和修改。封装提高了代码的安全性和可维护性，避免外部直接操作数据导致的错误，同时也使得类的接口更加清晰。通过本学期的学习，我能够熟练运用private、public等访问修饰符对类的属性和方法进行封装，并根据实际需求设计合适的getter和setter方法。但在封装的高级应用方面，我仍存在不足。例如，对于如何确定一个类应该暴露哪些接口，缺乏清晰的判断标准，有时会过度暴露内部细节，影响代码的安全性和可维护性。此外，设计抽象类时，总是把属性设计成private而不是protected导致作用域出问题，都是需要改进的地方。

2.继承
继承是子类获取父类属性和方法的机制，通过extends关键字实现，支持单继承。使用super关键字，用于调用父类的构造方法和被重写的方法；理解了构造方法的继承顺序。能够正确实现类的继承关系，并合理重写父类方法。在实验中，设计了Animal和Electric两个抽象类，而Elephant、Lion、Tiger子类继承Animal类，IceBOX、Microwave、Washing子类继承Electric类，分别继承父类的属性和方法。虽然掌握了继承的基本语法和应用，但我在继承的设计上仍存在问题。有时为了方便复用代码，过度使用继承，导致类层次结构变得复杂，违背了 “里氏替换原则”，使得代码在后续维护中出现了逻辑混乱。此外，对于父类和子类之间的初始化顺序，以及 super 关键字在不同场景下的准确使用，还需要进一步加深理解和实践。

3.多态
多态是指同一个操作作用于不同的对象，可以有不同的解释和产生不同的执行结果，包括编译时多态（方法重载）和运行时多态（方法重写）。其中，方法重载为类提供多个功能相似但参数不同的方法，方法重写则是通过父类引用指向子类对象来实现，需要使用@Override进行方法重写。比如在一个PTA作业中，定义了Shape抽象类，包含getColor（）抽象方法，Circle、Rectangle等子类继承Shape类并实现getColor（）方法。多态通过父类引用指向子类对象，调用方法时根据实际对象类型确定执行的方法，我也掌握了instanceof运算符的使用。对于多态的基本应用，我能够熟练掌握。但在理解多态的底层实现机制，如动态绑定的具体过程时，还存在一定困难。在复杂的继承和多态关系中，有时会混淆方法的调用顺序，导致程序出现错误。此外，在实际问题中，如何更好地利用多态特性，设计出更具扩展性和可维护性的代码，也是我需要提升的地方。

4.抽象类
抽象类是包含抽象方法的类，它不能被实例化，必须由子类继承并实现抽象方法，用于定义一组相关类的公共接口和部分实现，作为类层次结构的基类。在PTA作业与实验中都频繁使用到，如在PTA作业中，设计了抽象父类 Shape类，包含抽象方法getArea ()和getPerimeter ()，具体子类（如Circle、Rectangle）继承并实现这些方法。目前我能够正确定义抽象类和抽象方法，并通过子类实现，也理解了抽象类在设计模式中的应用，对抽象类的应用场景有了一定认识，但在抽象类与接口的选择上，有时会出现混淆。抽象类可以包含具体实现方法和属性，而接口只能包含抽象方法。在实际问题中，如何根据具体需求准确选择抽象类或接口，以达到最佳的设计效果，我还要加强学习。同时，对于抽象类在设计模式中的深度应用，也需要加强理解。

5.接口
接口是一组抽象方法的集合，接口中的方法默认是public abstract的，Java 8及以后支持默认方法和静态方法。类可以实现多个接口，弥补了Java单继承的限制；接口之间可以继承。在实验中，定义了可比较接口 Comparable，让动物类实现该接口，实现按体重排序的功能。通过学习，我能够熟练定义接口并让类实现接口，实现多态性；在实验中，通过接口实现了不同功能的组合，提高了代码的灵活性。虽然能够使用接口实现多态和功能扩展，但我对接口中的默认方法和静态方法的应用还不够熟练。在处理复杂业务逻辑时，没有充分利用这些特性简化代码。此外，在设计复杂问题的接口时，如何合理划分接口的职责，避免接口过于庞大和复杂，我还有不足的地方，需要提高自己的接口设计水平。

6.集合框架
Java集合框架是Java编程中处理数据集合的重要工具，它包含Collection接口（List、Set）和Map接口。通过学习，我掌握了ArrayList、LinkedList、HashSet、TreeSet、HashMap、TreeMap等类的特点和使用场景，理解了泛型的作用，能够在集合中使用泛型避免类型转换错误，增强代码的类型安全性。在PTA作业中，我经常使用ArrayList存储有序的元素集合，如订单信息；使用HashSet存储不重复的元素。对集合框架，我能够根据不同需求选择合适的集合类，熟练使用集合的基本操作。在实验中，使用迭代器遍历集合，使用Comparator进行自定义排序。尽管掌握了集合框架的常用操作，但我对集合的底层实现原理了解不够深入。例如，ArrayList的动态数组扩容机制、HashMap的哈希算法和冲突解决策略等，还有对并发集合（如ConcurrentHashMap）和集合的线程安全问题了解较少，这些欠缺影响了我对集合性能优化的能力。在处理大量数据时，无法根据具体需求选择最适合的集合类，导致程序运行效率低下。

7.异常
我理解了异常的分类（checked异常和unchecked异常），掌握了try-catch-finally结构和throws、throw关键字的使用，学会了捕获异常、处理异常和抛出异常，以及自定义异常类。比如处理用户输入错误导致的异常，如输入非数字字符时捕获NumberFormatException；在文件操作中处理IOException。通过学习，我能够正确使用异常处理机制，提高程序的健壮性。在实验初设计的代码中，自定义了业务异常类，如UserInputException，用于处理特定的业务错误。但是对异常处理的最佳实践（如不要捕获Throwable、避免过于宽泛的catch块）理解不够深入，而且对异常链的使用不够重视。

8.JavaFx
通过学习，我了解了JavaFX的体系结构，包括舞台（Stage）、场景（Scene）、节点（Node）等核心概念；掌握了常用UI组件的使用，如Button、Label、TextField、TableView等；学习了FlowPane、BorderPane、GridPane等布局容器的使用；掌握了事件监听机制，通过匿名内部类或Lambda表达式处理用户交互事件。在实验中，通过BorderPane布局容器将界面划分为顶部、中间区域和底部。利用事件监听机制，为按钮添加点击事件处理逻辑，实现了把动物装入电器等功能。目前我能够创建基本的 JavaFX 应用程序，实现简单的界面布局和交互功能。但是我开发的JavaFX应用程序界面较为简陋，对JavaFX的高级特性，如动画效果、自定义组件、CSS样式等掌握不足。在界面交互方面，对于复杂的用户操作逻辑处理不够流畅。

9.总结

已掌握的核心内容：
（1）面向对象的三大特性（封装、继承、多态）的基本概念和应用。
（2）抽象类和接口的定义及区别，能够根据场景选择合适的方式。
（3）集合框架的常用类和操作，能够根据需求选择合适的集合类型。
（4）异常处理的基本机制，能够编写健壮的异常处理代码。
（5）JavaFX 的基本使用，能够开发简单的图形界面应用。

有待提升的方面：
（1）面向对象的设计原则（如SOLID原则）的理解和应用。
（2）集合的底层实现原理和性能优化。
（3）异常处理的最佳实践和资源管理。
（4）JavaFX 的高级特性和复杂界面设计。
（5）各技术点之间的综合应用能力，如在实际问题中整合面向对象特性、集合和异常处理。

三、踩坑心得

1.概念理解层面的弯路与教训
初学时，我将封装、继承、多态等核心概念简单化。例如，认为封装仅仅是使用访问修饰符隐藏属性，忽略了其在数据保护、接口设计以及代码模块化方面的深层意义。在实际编程中，由于对封装理解不全面，设计的类接口混乱，外部可以随意修改内部数据，导致程序出现数据不一致等问题。在学习抽象类和接口时，我未能清晰区分两者的差异，在设计类结构时频繁选错工具。
教训：面向对象课程的学习过程应结合实际案例，深入思考每个概念在编程中的作用和应用场景；抽象类和接口虽然都可用于定义规范，但抽象类更侧重于为子类提供公共实现，接口则强调行为的定义。在实际应用中，需根据具体需求，如是否需要实现部分方法、是否涉及继承层次等，谨慎选择使用抽象类或接口。

2.编程实践过程中的错误
学习继承特性后，为减少代码重复，我过度使用继承关系，结果导致类层次结构复杂混乱，子类与父类之间的依赖关系难以理清。当修改父类的某个方法时，引发多个子类出现错误，代码难以维护。
教训：继承虽然是实现代码复用的重要手段，但并非所有代码复用都适合用继承。在使用继承时，应确保子类与父类之间存在合理的“is-a”关系，并且要充分考虑继承带来的复杂性，避免因过度继承破坏代码的可维护性。

3.学习方法与习惯上的不足
课程前期，我将大量时间用于阅读教材和观看理论讲解视频，很少动手编写代码。结果在实际做作业和实验时，面对简单的编程任务也无从下手，理论知识无法转化为实际编程能力。而且在编程过程中，我为了追求速度，忽视代码规范和注释的编写。代码命名随意，格式混乱，并且很少添加注释说明代码的功能和逻辑。一段时间后，当重新查看自己编写的代码时，连自己都难以理解代码的含义，给后续的代码修改和维护造成极大困难。
教训：面向对象程序设计是一门实践性很强的课程，只有通过大量编程实践，才能真正理解和掌握知识。学习过程中应将理论学习与实践操作紧密结合，每学习一个知识点，都要通过编写代码进行验证和巩固，在实践中发现问题、解决问题，加深对知识的理解。而在编程过程中，规范的代码命名和格式有助于提高代码的可读性；清晰的注释能有助于快速理解代码的功能和实现思路。在编程时，应严格遵循代码规范，及时添加必要的注释，养成良好的编程习惯。

四、改进建议及总结

通过本门课程的学习，我系统掌握了面向对象编程的核心概念与技术。在理论层面，深入理解了封装、继承、多态等特性，以及抽象类、接口的设计与应用；在实践中，借助PTA作业和实验，熟练运用集合框架处理数据，掌握JavaFX实现基本的图形化界面，同时学会通过异常处理保障程序健壮性。课程将理论与实践结合，并借助翻转课堂的形式，有效提升了我的编程思维和问题解决能力。而经过这一个学期的学习，我深刻感受到了老师的负责，包括将理论与实践编程结合起来，另外课后还有作业，极大提高了我对这门课程的掌握程度，虽然还是只算得上基础的水准，但比起C语言的学习简直好太多（没有说C语言教的不好的意思，是我学的不好）。在今后的学习和实践中，我也会不断改进学习方法，加强实践锻炼，注重知识的综合运用和代码质量的提升，努力提高自己的面向对象编程能力。