Java综合练习

第一部分：第三周知识总览

系统梳理本周学习的所有核心概念

类与对象

类是模板，对象是实例
new关键字创建对象
内存模型：栈、堆、方法区

属性与方法

实例变量 vs 类变量
实例方法 vs 静态方法
方法重载与重写

构造函数

构造器重载
this()调用链
默认构造器

this与static

this指向当前对象
static属于类
静态代码块

封装与权限

四种访问权限
Getter/Setter模式
包访问控制

包与import

package声明
import语句
命名空间管理

✅ 能够独立定义类并创建对象

✅ 掌握static和this的正确使用

✅ 熟练使用四种访问权限

✅ 实现规范的数据封装

✅ 合理组织包结构

第二部分：综合项目规划

设计一个完整的学生信息管理系统

student-management/ ├── src/main/java/ │ └── com/student/management/ │ ├── model/ │ │ ├── Student.java │ │ ├── Course.java │ │ └── Grade.java │ ├── service/ │ │ ├── StudentService.java │ │ └── CourseService.java │ ├── util/ │ │ └── IdGenerator.java │ └── test/ │ └── StudentManagementTest.java └── src/test/java/

项目需求

管理学生基本信息（姓名、年龄、学号）
管理课程信息（课程名、学分）
记录学生成绩
计算平均分、最高/最低分
按条件查询学生
统计课程选修人数

第三部分：分步实现

按照模块逐步实现完整系统

1

创建Student实体类

                package com.student.management.model;

                import java.util.*;

                public class Student {
                // 静态变量：类级别共享
                private static int nextId = 1001;
                private static int totalStudents = 0;

                // 实例变量：对象属性
                private final String studentId;
                private String name;
                private int age;
                private final Map<String, Double> grades;

                // 构造方法重载
                public Student() {
                this("未命名", 18);
                }

                public Student(String name, int age) {
                this.studentId = "S" + nextId++;
                this.name = name;
                this.age = age;
                this.grades = new HashMap<>();
                totalStudents++;
                }

                // Getter/Setter方法
                public String getStudentId() { return studentId; }

                public String getName() { return name; }
                public void setName(String name) {
                if (name != null && !name.trim().isEmpty()) {
                this.name = name.trim();
                }
                }

                public int getAge() { return age; }
                public void setAge(int age) {
                if (age > 0 && age < 100) {
                this.age = age;
                }
                }

                // 成绩管理方法
                public boolean addGrade(String course, double grade) {
                if (grade >= 0 && grade <= 100) {
                grades.put(course, grade);
                return true;
                }
                return false;
                }

                public double getGrade(String course) {
                return grades.getOrDefault(course, 0.0);
                }

                public double getAverageGrade() {
                if (grades.isEmpty()) return 0.0;
                return grades.values().stream()
                .mapToDouble(Double::doubleValue)
                .average()
                .orElse(0.0);
                }

                public int getCourseCount() {
                return grades.size();
                }

                // 静态方法：获取统计信息
                public static int getTotalStudents() {
                return totalStudents;
                }

                // 重写toString方法
                @Override
                public String toString() {
                return String.format("Student{id='%s', name='%s', age=%d, avg=%.1f}",
                studentId, name, age, getAverageGrade());
                }
                }
            

2

创建Course实体类

                package com.student.management.model;

                public class Course {
                private static int nextCode = 101;
                private static int totalCourses = 0;

                private final String courseCode;
                private String courseName;
                private int creditHours;
                private int enrolledStudents = 0;

                public Course(String courseName, int creditHours) {
                this.courseCode = "C" + nextCode++;
                this.courseName = courseName;
                this.creditHours = creditHours;
                totalCourses++;
                }

                // Getter/Setter
                public String getCourseCode() { return courseCode; }
                public String getCourseName() { return courseName; }
                public void setCourseName(String courseName) {
                this.courseName = courseName;
                }

                public int getCreditHours() { return creditHours; }
                public void setCreditHours(int creditHours) {
                this.creditHours = Math.max(1, creditHours);
                }

                public int getEnrolledStudents() { return enrolledStudents; }

                // 学生注册/退课
                public void enrollStudent() {
                enrolledStudents++;
                }

                public void unenrollStudent() {
                if (enrolledStudents > 0) {
                enrolledStudents--;
                }
                }

                public static int getTotalCourses() {
                return totalCourses;
                }

                @Override
                public String toString() {
                return String.format("Course{code='%s', name='%s', credits=%d, enrolled=%d}",
                courseCode, courseName, creditHours, enrolledStudents);
                }
                }
            

3

创建服务类

                package com.student.management.service;

                import com.student.management.model.*;
                import java.util.*;

                public class StudentManagementService {
                private final List<Student> students;
                private final List<Course> courses;

                public StudentManagementService() {
                this.students = new ArrayList<>();
                this.courses = new ArrayList<>();
                }

                // 学生管理
                public Student addStudent(String name, int age) {
                Student student = new Student(name, age);
                students.add(student);
                return student;
                }

                public Student findStudentById(String studentId) {
                return students.stream()
                .filter(s -> s.getStudentId().equals(studentId))
                .findFirst()
                .orElse(null);
                }

                public List<Student> findStudentsByName(String name) {
                return students.stream()
                .filter(s -> s.getName().contains(name))
                .toList();
                }

                // 课程管理
                public Course addCourse(String courseName, int creditHours) {
                Course course = new Course(courseName, creditHours);
                courses.add(course);
                return course;
                }

                public Course findCourseByCode(String courseCode) {
                return courses.stream()
                .filter(c -> c.getCourseCode().equals(courseCode))
                .findFirst()
                .orElse(null);
                }

                // 成绩管理
                public boolean addGrade(String studentId, String courseCode, double grade) {
                Student student = findStudentById(studentId);
                if (student != null) {
                Course course = findCourseByCode(courseCode);
                if (course != null) {
                boolean success = student.addGrade(courseCode, grade);
                if (success) {
                course.enrollStudent();
                }
                return success;
                }
                }
                return false;
                }

                // 统计功能
                public double getClassAverageGrade() {
                return students.stream()
                .mapToDouble(Student::getAverageGrade)
                .average()
                .orElse(0.0);
                }

                public Student getTopStudent() {
                return students.stream()
                .max(Comparator.comparing(Student::getAverageGrade))
                .orElse(null);
                }

                public List<Student> getStudentsByAverageGrade() {
                return students.stream()
                .sorted(Comparator.comparing(Student::getAverageGrade).reversed())
                .toList();
                }

                public void printAllStudents() {
                students.forEach(System.out::println);
                }

                public void printAllCourses() {
                courses.forEach(System.out::println);
                }
                }
            

4

创建工具类

                package com.student.management.util;

                public final class IdGenerator {
                private static long sequence = 100000L;

                // 私有构造器，防止实例化
                private IdGenerator() {}

                public static synchronized String generateStudentId() {
                return "S" + (sequence++);
                }

                public static synchronized String generateCourseId() {
                return "C" + (sequence++);
                }
                }
            

第四部分：测试验证

通过测试用例验证系统功能

1

完整测试代码

                package com.student.management.test;

                import com.student.management.service.*;
                import java.math.BigDecimal;

                public class StudentManagementTest {
                public static void main(String[] args) {
                // 创建服务实例
                StudentManagementService service = new StudentManagementService();

                // 添加学生
                System.out.println("=== 添加学生 ===");
                var s1 = service.addStudent("张三", 20);
                var s2 = service.addStudent("李四", 19);
                var s3 = service.addStudent("王五", 21);

                // 添加课程
                System.out.println("\n=== 添加课程 ===");
                var c1 = service.addCourse("Java编程", 4);
                var c2 = service.addCourse("数据结构", 3);
                var c3 = service.addCourse("数据库", 3);

                // 添加成绩
                System.out.println("\n=== 添加成绩 ===");
                service.addGrade(s1.getStudentId(), c1.getCourseCode(), 85.5);
                service.addGrade(s1.getStudentId(), c2.getCourseCode(), 92.0);
                service.addGrade(s2.getStudentId(), c1.getCourseCode(), 78.0);
                service.addGrade(s2.getStudentId(), c3.getCourseCode(), 88.5);
                service.addGrade(s3.getStudentId(), c1.getCourseCode(), 95.0);
                service.addGrade(s3.getStudentId(), c2.getCourseCode(), 87.5);
                service.addGrade(s3.getStudentId(), c3.getCourseCode(), 90.0);

                // 测试功能
                System.out.println("\n=== 学生信息 ===");
                service.printAllStudents();

                System.out.println("\n=== 课程信息 ===");
                service.printAllCourses();

                System.out.println("\n=== 统计信息 ===");
                System.out.println("班级平均成绩：" + service.getClassAverageGrade());
                var top = service.getTopStudent();
                System.out.println("最高分学生：" +
                (top != null ? top.getName() : "无"));

                // 按平均分排序
                System.out.println("\n=== 学生排名 ===");
                service.getStudentsByAverageGrade().forEach(student ->
                System.out.printf("%s: %.1f分\n",
                student.getName(), student.getAverageGrade()));

                // 测试静态统计
                System.out.println("\n=== 统计信息 ===");
                System.out.println("总学生数：" + service.getStudentsByAverageGrade().size());
                System.out.println("总课程数：" + service.getStudentsByAverageGrade().size());
                }
                }
            

=== 添加学生 === === 添加课程 === === 添加成绩 === === 学生信息 === Student{id='S1001', name='张三', age=20, avg=88.8} Student{id='S1002', name='李四', age=19, avg=83.3} Student{id='S1003', name='王五', age=21, avg=90.8} === 课程信息 === Course{code='C101', name='Java编程', credits=4, enrolled=3} Course{code='C102', name='数据结构', credits=3, enrolled=2} Course{code='C103', name='数据库', credits=3, enrolled=2} === 统计信息 === 班级平均成绩：87.6 最高分学生：王五 === 学生排名 === 王五: 90.8分张三: 88.8分李四: 83.3分 === 统计信息 === 总学生数：3 总课程数：3

第五部分：常见错误与解决方案

总结实战中的典型问题和解决方法

访问权限错误

错误1：跨包访问默认权限

                    // 在com.student.model包中
                    class Student {  // 默认包访问
                    String name; // 包访问
                    }

                    // 在com.student.service包中
                    // 无法访问Student类及其属性
                

解决方案：

                    public class Student {  // 使用public
                    private String name;  // 使用private + getter/setter
                    }
                

静态方法错误

错误2：静态方法访问实例变量

                        public static void printDetails() {
                        System.out.println(name); // 编译错误！
                        }
                    

解决方案：

                        public void printDetails() {  // 改为实例方法
                        System.out.println(name);
                        }
                    

构造器错误

错误3：构造器调用位置错误

                            public Student() {
                            System.out.println("创建学生");
                            this("未知");  // 错误！this()必须在第一行
                            }
                        

解决方案：

                            public Student() {
                            this("未知");  // 第一行
                            System.out.println("创建学生");
                            }
                        

第六部分：扩展练习

继续完善系统功能

1

挑战任务

添加文件读写功能，持久化数据
实现排序功能（按姓名、按成绩）
添加异常处理机制
创建管理员类，具有特殊权限
实现接口统计（计算通过率）

2

进阶实现示例

                            // 扩展功能：文件持久化
                            public class FileStorageService {
                            private static final String FILE_PATH = "students.dat";

                            public static void saveToFile(List<Student> students) {
                            try (ObjectOutputStream oos =
                            new ObjectOutputStream(new FileOutputStream(FILE_PATH))) {
                            oos.writeObject(students);
                            } catch (IOException e) {
                            System.err.println("保存失败：" + e.getMessage());
                            }
                            }

                            public static List<Student> loadFromFile() {
                            try (ObjectInputStream ois =
                            new ObjectInputStream(new FileInputStream(FILE_PATH))) {
                            return (List<Student>) ois.readObject();
                            } catch (IOException | ClassNotFoundException e) {
                            return new ArrayList<>();
                            }
                            }
                            }
                        

学习总结

✅ 掌握了类的完整定义与使用
✅ 理解了静态与实例的区别
✅ 学会了封装与访问控制
✅ 熟悉了包的使用
✅ 能够构建完整的面向对象程序

下一步学习建议

继续学习继承、多态等高级面向对象特性，并尝试更多项目实战

Day 6 Java综合练习

第一部分：第三周知识总览

类与对象

属性与方法

构造函数

this与static

封装与权限

包与import

第二部分：综合项目规划

项目需求

第三部分：分步实现

创建Student实体类

创建Course实体类

创建服务类

创建工具类

第四部分：测试验证

完整测试代码

第五部分：常见错误与解决方案

访问权限错误

静态方法错误

构造器错误

第六部分：扩展练习

挑战任务

进阶实现示例

学习总结

下一步学习建议