第三次Blog作业：Java的课程总结
一、前言
本学期的Java课程即将结束，在这一学期的学习旅程中，我收获颇丰。从 Blog 作业记录学习心得，到 PTA 平台上不断攻克编程难题；从实验室里的实践操作，再到线上线下课程的知识汲取，每一项学习任务都像是一块块基石，搭建起我对这门学科的认知大厦。回顾这段学习历程，各项学习任务在工作量与难度上各有特点，层层递进。
① Blog作业：第一次Blog作业是对电梯调度题目集的总结，第二次Blog作业是对航空货运管理系统题目集的总结，这次是对整个课程的总结。这几次的Blog作业贯穿整个课程的学习，要求我们定期对所学知识进行梳理、总结，并分享自己的理解与感悟。在这个过程中，不仅锻炼了我的文字表达能力，更促使我深入思考课程内容，对所遇到的困难和不足进行反思，对知识点的把握有了更深的理解。而这几次的Blog是对完成的题目进行反思和总结，要对这一阶段的学习资料进行查找，工作量和难度都不太大。
②PTA作业：侧重于对编程实践能力的提升与考验。每一次作业都围绕课程中的核心知识点展开，题目数量较多，涵盖了从基础语法到复杂工程问题的各种题型，工作量不容小觑。除了一开始的对电梯调度的逻辑分析难度很大以外，其余的作业难度适中，都能够成功做出来。而且PTA采取了迭代的方式，通过对题目的理解和逐步破解，我的编程能力得到了显著提升，认识题目的角度也更加完善，逻辑思维也更加严谨。
③实验：实验环节是将理论知识转化为实际应用的关键途径。从实验环境的搭建，到按照实验步骤进行设计编写思路、编写相应的代码、分析实验结果，整个过程不仅要求我们熟悉理论知识，还考验我们的动手能力和解决实际问题的能力。实验的工作量较大，尤其是在遇到问题需要反复排查和调试时，更是耗时耗力。但是总体难度不大，都是对平常知识的巩固与实践。在这个过程中我学会了如何在实践中发现问题、分析问题并解决问题，加深了我对课程知识的理解和掌握。
④线上及线下课程：本门课程采取了线上和线下相结合的方式，方式新颖，配合得当。线上课程具有丰富的学习资源，没有时间限制，且讲了很多线下没讲的内容，值得我们反复观看与学习。线下老师跳脱传统讲课方式，采用生动形象的例子，帮助我们很好的理解与吸收知识，且讲述了很多书上没有的内容，例如Java的设计模式，让我们对相应的编程思想有了初步的把握。
总的来说，这门课程的各项学习任务相辅相成，让我充分的掌握了Java学习的面向对象编程思想以及几大设计原则的灵活运用，还培养了自主学习、独立思考和解决问题的能力。这些收获不仅可以运用到我的学业上，也对我的生活产生了潜移默化的积极影响。
二、面向对象技术总结
1.封装
封装是面向对象编程的核心原则之一，它将数据（属性）和操作数据的方法绑定在一起，并通过访问修饰符（如private、protected、public）控制外部对这些成员的访问。封装的主要目的是隐藏内部实现细节，提供统一的公共接口，增强代码的安全性和可维护性。例如，在一次PTA雨刷程序功能扩展设计的题目里，要求程序能够根据雨刷系统的类型自动匹配其业务逻辑，两种系统的最大档位不同，因此我设计了一个private的maxPos属性，在不同的系统里通过对其的getter,setter可以设计想要的最大档位。
abstract class Calculate{ private int pos;//档位 private int maxPos;//最大档位 public Calculate(){ } public Calculate(int pos,int maxPos){ this.pos = pos; this.maxPos = maxPos; } public int getPos(){ return pos; } public int getMaxPos(){ return maxPos; } public void Up(){ if(this.pos < maxPos){ this.pos ++; } } public void Down(){ if(this.pos > 1){ this.pos --; } } }
这让我学习到了如何灵活的运用封装保证数据的安全性和扩展，以及后续对数据进行校验和逻辑处理。
2.继承
继承允许一个类（子类）继承另一个类（父类）的属性和方法，从而实现代码复用和层次化设计。在 Java 中，使用extends关键字实现继承，且每个类只能直接继承一个父（单继承），但可以通过接口实现多重继承的效果。例如，PTA航空货运管理系统里，要求输入客户、收件人和发件人的姓名、电话 、地址，于是我抽出一个人物类，用来封装姓名、电话、地址这些个人通用信息，作为Customer、Sender、Receiver类的父类。
通过学习，我能够充分理解继承的特性，在代码复用，代码重写以及IS-A 关系里运用继承，通过创建子类继承父类的属性和方法，减少了大量重复代码的编写，提高了开发效率。在设计具有层次关系的程序结构时，继承能帮助我建立清晰的类层次体系，体现 “is-a” 的关系，使代码逻辑更加直观易懂。
3.多态
多态是同一操作作用于不同对象可以有不同的解释，产生不同的执行结果。多态允许不同类的对象通过相同的接口进行调用，从而实现 "一个接口，多种实现"，以通过继承、接口和方法重写实现。例如，在实验三中将大象、老虎、狮子装进电器里，我用父类的Animal 引用指向不同的子类通过调用animal.enterElectric()时会根据实际对象类型执行不同的实现。
// 抽象的动物类 abstract class Animal{ private String name; private double weight; private int enterOrder; private int attackStrength; // 动物类型，默认值为“动物” public String type = "动物"; public Animal(){ } public Animal(String name, double weight, int enterOrder, int attackStrength){ this.name = name; this.weight = weight; this.enterOrder = enterOrder; this.attackStrength = attackStrength; } public String getName(){ return name; } public void setName(String name){ this.name = name; } public double getWeight(){ return weight; } public void setWeight(double weight){ this.weight = weight; } public int getEnterOrder(){ return enterOrder; } public void setEnterOrder(int enterOrder){ this.enterOrder = enterOrder; } public int getAttackStrength(){ return attackStrength; } public void setAttackStrength(int attackStrength){ this.attackStrength = attackStrength; } // 抽象方法：动物进入电器 public abstract void enterElectric(Electric electric); } // 大象类，继承自动物类 class Elephant extends Animal{ public String type = "大象"; public Elephant(String name,double weight, int enterOrder, int attackStrength){ super(name, weight, enterOrder, attackStrength); } //可以运用多态让大象装进冰箱 @Override public void enterElectric(Electric electric){ electric.Open(); int countBefore = electric.getAnimalCount(); electric.addAnimal(this); int countAfter = electric.getAnimalCount(); if(countAfter > countBefore){ System.out.println(getName() + "进入了" + electric.getName() ); }else{ System.out.println(getName() + "没进入" + electric.getName() ); } } } public class Test{ public static void main(String[] args) throws IOException{ File file = new File("input.txt"); int counts = 0; Scanner sc = new Scanner(file); System.out.println("请输入冰箱的名字和容量"); String name = sc.next(); int cap = sc.nextInt(); counts += cap; IceBox iceBox = new IceBox(name, cap,false);//创建冰箱对象，初始状态为关闭 System.out.println("请输入微波炉的名字和容量"); name = sc.next(); cap = sc.nextInt(); counts += cap; // 创建微波炉对象，初始状态为关闭 Microwave microwave = new Microwave(name, cap,false); System.out.println("请输入洗衣机的名字和容量"); name = sc.next(); cap = sc.nextInt(); counts += cap; // 创建洗衣机对象，初始状态为关闭 Washer washing = new Washer(name, cap,false); for(int i = 0; i < counts; i++){ Animal animal = null; // 生成0到2之间的随机数，用于选择动物类型 int r = (int) ((float) Math.random() * 3); // 生成0到1999之间的随机数，作为动物体重 int w = (int) ((float) Math.random() *2000); switch(r){ case 0: animal = new Elephant("大象" + i, w, i, 0); break; case 1: animal = new Lion("狮子" + i, w, i, 1); break; case 2: animal = new Tiger("老虎" + i, w, i, 1); break; } if (animal == null) continue; // 再次生成0到2之间的随机数，用于选择电器 r = (int) ((float) Math.random() *3); switch(r){ case 0: //运用多态装入电器 animal.enterElectric(iceBox); break; case 1: animal.enterElectric(washing); break; case 2: animal.enterElectric(microwave); break; } } Sort sort = new Sort(); iceBox.sortShow(sort); washing.sortShow(sort); microwave.sortShow(sort); } }
这让我学习到了在程序需求发生变化，需要新增或修改功能时，无需大幅改动原有代码，只需创建新的子类并实现相关方法即可，让我理解如何编写更灵活、可扩展的代码，使程序具有良好的可维护性和扩展性。
4.抽象类
抽象类是不能被直接实例化的类，它主要作为其他类的基类，提供公共接口和部分实现。抽象类使用abstract关键字声明，可以包含抽象方法（无实现）和具体方法（有实现）。子类必须实现所有抽象方法才能被实例化。例如，在PTA图形卡片排序游戏里，把Shape设计为抽象类，包含计算面积和判断数据是否符合要求的抽象方法，让不同形状的子根据自身图形的特点，实现相应的面积计算和合法性验证逻辑。
//抽象类Shape abstract class Shape{ private String shapeName; // 构造方法等其他具体方法 public abstract double getArea(); public abstract boolean validate(); @Override public String toString(){ return shapeName; } } //梯形子类 class Trapezoid extends Shape{ private double topSide; private double bottomSide; private double height; // 构造方法和属性访问方法 @Override public double getArea(){ return (topSide + bottomSide) * height / 2; } @Override public boolean validate(){ if(topSide <= 0 || bottomSide <= 0 || height <= 0){ return false; } return true; } }
这让我学会了抽象建模和规范制定。抽象类作为一种模板，定义了子类必须实现的方法，为子类提供了统一的行为规范。在实际开发中，我可以利用抽象类将具有共性的行为抽象出来，确保代码的一致性和规范性。
5.接口
接口是一种完全抽象的类型，它只包含常量和抽象方法的定义，不包含方法实现。类通过implements关键字实现接口，一个类可以实现多个接口，从而弥补单继承的限制。例如，实验四中，定义一个接口“有攻击性“：有一个方法返回0或1，表示该动物是否具有攻击性。
//攻击性接口 interface Aggressive{ int getAttackStyle(); } // 动物抽象类，实现Comparable和Aggressive接口 abstract class Animal implements Comparable<Animal>, Aggressive { private String name; private double weight; private int enterOrder; private int attackStrength; private ArrayList<Animal> eatenAnimals = new ArrayList<> (); public Animal(){ } public Animal(String name, double weight, int enterOrder,int attackStrength){ this.name = name; this.weight = weight; this.enterOrder = enterOrder; this.attackStrength = attackStrength; } public String getName(){ return name; } public void setName(String name){ this.name = name; } public double getWeight(){ return weight; } public void setWeight(double weight){ this.weight = weight; } public int getEnterOrder(){ return enterOrder; } public void setEnterOrder(int enterOrder){ this.enterOrder = enterOrder; } public int getAttackStrength(){ return attackStrength; } public void setAttackStrength(int attackStrength){ this.attackStrength = attackStrength; } public ArrayList<Animal> getEatenAnimals() { return eatenAnimals; } //实现攻击性接口,默认实现返回0 @Override public int getAttackStyle(){ return 0; } //其他方法 } //大象类，继承自Animal类 class Elephant extends Animal{ public Elephant(){ } public Elephant(String name, double weight, int enterOrder, int attackStrength){ super(name, weight, enterOrder, attackStrength); } // 大象攻击方式为非攻击型 @Override public int getAttackStyle(){ return 0; } //继承的其他方法 }
6.集合框架
集合框架提供了一套用于存储和操作数据的接口和类，整个框架围绕几个核心接口构建：List（有序可重复集合，如ArrayList、LinkedList）、Set（无序唯一集合，如HashSet、TreeSet）、Queue（队列，如PriorityQueue）和Map（键值对映射，如HashMap、TreeMap）。其中，ArrayList基于动态数组实现，适合随机访问；LinkedList基于双向链表，适合频繁插入删除；HashMap提供平均O(1)时间复杂度的查找操作。集合框架还包含实用工具类Collections，提供排序、查找、同步化等各种算法操作。例如，在PTA图形卡片分组游戏里，定义了总的卡片集合，以及不同形状的卡片集合，用来对卡片里的数据进行存储和排序。
class DealCardList{ //总的卡片集合 private ArrayList<Card> cardList = new ArrayList<Card>(); //圆形卡片集合 private ArrayList<Card> CircleList = new ArrayList<Card>(); //矩形卡片集合 private ArrayList<Card> RectangleList = new ArrayList<Card>(); //三角形卡片集合 private ArrayList<Card> TriangleList = new ArrayList<Card>(); //梯形卡片集合 private ArrayList<Card> TrapezoidList = new ArrayList<Card>(); public DealCardList(){ } public DealCardList(ArrayList<Integer> list){ Scanner sc = Main.input; // 使用Main中的静态Scanner for(int i = 0; i < list.size(); i++) { int shapeType = list.get(i); Shape shape = null; switch(shapeType){ case 1: double radius = sc.nextDouble(); shape = new Circle(radius); CircleList.add(new Card(shape)); break; case 2: double width = sc.nextDouble(); double length = sc.nextDouble(); shape = new Rectangle(width, length); RectangleList.add(new Card(shape)); break; case 3: double side1 = sc.nextDouble(); double side2 = sc.nextDouble(); double side3 = sc.nextDouble(); shape = new Triangle(side1, side2, side3); TriangleList.add(new Card(shape)); break; case 4: double topSide = sc.nextDouble(); double bottomSide = sc.nextDouble(); double height = sc.nextDouble(); shape = new Trapezoid(topSide, bottomSide, height); TrapezoidList.add(new Card(shape)); break; } cardList.add(new Card(shape)); } } public boolean validate(){ for(int i = 0; i < cardList.size(); i++){ Card card = cardList.get(i); if(!card.getShape().validate()){ return false; } } return true; } //对不同种类的集合进行排序 public void cardSort(ArrayList<Card> list){ Collections.sort(list); } //求不同集合里的面积和 public double getAllArea(ArrayList<Card> list){ double sum = 0; for(int i = 0; i < list.size(); i++){ Card card = list.get(i); sum += card.getShape().getArea(); } return sum; } //其他方法 }
这让我学会了处理和存储数据的能力。集合框架提供了丰富的接口和类，适用于各种不同的数据存储和操作场景。从简单的列表、集合到复杂的映射结构，我学会了根据具体需求选择合适的集合类型，高效地进行数据的增删改查操作。但是，对于Set和Map接口，我还没有充分掌握，尽管知道有些场合使用这两个能更高效的解决问题，但因为缺乏熟练的运用，往往采取了另一种复杂的方法，今后我会加强对这几个接口的深入学习，做到简单高效的解决问题。
7.异常
异常是Java处理程序运行时错误的机制，分为检查型异常（如IOException，必须处理）和运行时异常（如NullPointerException，可选择性处理）。通过try-catch-finally结构，程序能捕获和处理异常，避免意外崩溃。例如，PTA统计Java程序中关键词的出现次数里，运用了异常处理机制，当未输入源码时，程序不会崩溃停止，而是捕获和处理错误。
public class Main{ public static void main(String[] args){ Scanner sc = new Scanner(System.in); //运用try-catch来捕获未输入源码时的异常情况 try{ sc.useDelimiter("\\Z"); String longText = sc.next(); if(longText.equals("exit") || longText.isEmpty()){ System.out.println("Wrong Format"); }else{ ArrayList<String> list = new ArrayList<>(); list.add("abstract"); list.add("assert"); list.add("boolean"); list.add("break"); list.add("byte"); list.add("case"); list.add("catch"); list.add("char"); list.add("class"); list.add("continue"); list.add("default"); list.add("do"); list.add("double"); list.add("else"); list.add("enum"); list.add("extends"); list.add("final"); list.add("finally"); list.add("float"); list.add("for"); list.add("if"); list.add("implements"); list.add("import"); list.add("int"); list.add("interface"); list.add("instanceof"); list.add("long"); list.add("native"); list.add("new"); list.add("package"); list.add("private"); list.add("protected"); list.add("public"); list.add("return"); list.add("short"); list.add("static"); list.add("strictfp"); list.add("super"); list.add("switch"); list.add("synchronized"); list.add("this"); list.add("throw"); list.add("throws"); list.add("transient"); list.add("try"); list.add("void"); list.add("volatile"); list.add("while"); list.add("goto"); list.add("const"); list.add("true"); list.add("false"); list.add("null"); dealWith processor = new dealWith(); processor.setList(list); ArrayList<String> newList1 = processor.check(longText); ArrayList<Integer> newList2 = processor.contain(longText, newList1); ArrayList<KeyWordCount> results = new ArrayList<>(); for (int i = 0; i < newList1.size(); i++) { results.add(new KeyWordCount(newList1.get(i), newList2.get(i))); } Collections.sort(results); for(int i = 0; i < results.size(); i++){ KeyWordCount result = results.get(i); System.out.printf("%d\t%s\n", result.getCount(), result.getKeyWord()); } } }catch (Exception e) { System.out.println("Wrong Format"); } } }
这让我学会了如何构建健壮可靠的程序。通过使用try-catch-finally语句块，我能够捕获和处理程序运行时可能出现的各种错误，避免程序因异常而崩溃，提高了程序的容错性和稳定性。
8.JavaFX
JavaFX 是 Java 的官方 GUI（图形用户界面）框架，用于构建跨平台的桌面和移动端应用程序，支持响应式布局和事件驱动编程。例如，第五次实验里，运用了Button、ListView 等组件搭建电器与动物选择界面，利用鼠标点击事件监听和 Lambda 表达式实现电器与动物的交互选择，用JavaFx简单做了一个把动物装进电器的可视化界面。
这让我学会了图形界面开发的基本技能。从创建简单的窗口和控件，到使用布局管理器设计复杂的界面布局，我学会了运用 JavaFX 构建简单的用户界面。JavaFx的内容非常丰富，且这部分的学习通过翻转课堂实现的，对于一些复杂的内容没能完全掌握，需要进一步的了解和探索。
三、踩坑心得
弯路：
通过本学期的Java课程学习，我系统掌握了面向对象编程的核心思想与设计原则，包括封装、继承、多态三大特性，以及抽象类、接口、集合框架等关键技术。在实践过程中，我深刻体会到单一职责、开闭原则、里氏替换等设计原则的重要性，并学会了运用这些原则构建更健壮、可扩展的代码结构。课程通过Blog反思、PTA编程、实验操作等多元化的学习方式，培养了我的问题分析能力、编程实践能力和系统设计思维。特别是JavaFX的学习让我初步掌握了现代GUI开发技术，而异常处理机制则强化了我的防御性编程意识。建议未来课程可以适当增加实际案例的讲解，帮助更好地理解面向对象思想在复杂系统中的应用。总体而言，这门课程不仅让我掌握了Java编程技能，更重要的是培养了我用面向对象思维方式分析和解决问题的能力，为后续的软件开发学习奠定了坚实基础。
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