Java 继承
继承的概念
继承是java面向对象编程技术的一块基石,因为它允许创建分等级层次的类。
继承就是子类继承父类的特征和行为,使得子类对象(实例)具有父类的实例域和方法,或子类从父类继承方法,使得子类具有父类相同的行为。
生活中的继承:
兔子和羊属于食草动物类,狮子和豹属于食肉动物类。
食草动物和食肉动物又是属于动物类。
所以继承需要符合的关系是:is-a,父类更通用,子类更具体。
虽然食草动物和食肉动物都是属于动物,但是两者的属性和行为上有差别,所以子类会具有父类的一般特性也会具有自身的特性。
类的继承格式
在 Java 中通过 extends 关键字可以申明一个类是从另外一个类继承而来的,一般形式如下:
类的继承格式
为什么需要继承
接下来我们通过实例来说明这个需求。
开发动物类,其中动物分别为企鹅以及老鼠,要求如下:
- 企鹅:属性(姓名,id),方法(吃,睡,自我介绍)
- 老鼠:属性(姓名,id),方法(吃,睡,自我介绍)
企鹅类:
public class Penguin { private String name; private int id; public Penguin(String myName, int myid) { name = myName; id = myid; } public void eat(){ System.out.println(name+"正在吃"); } public void sleep(){ System.out.println(name+"正在睡"); } public void introduction() { System.out.println("大家好!我是" + id + "号" + name + "."); } }
老鼠类:
public class Mouse { private String name; private int id; public Mouse(String myName, int myid) { name = myName; id = myid; } public void eat(){ System.out.println(name+"正在吃"); } public void sleep(){ System.out.println(name+"正在睡"); } public void introduction() { System.out.println("大家好!我是" + id + "号" + name + "."); } }
从这两段代码可以看出来,代码存在重复了,导致后果就是代码量大且臃肿,而且维护性不高(维护性主要是后期需要修改的时候,就需要修改很多的代码,容易出错),所以要从根本上解决这两段代码的问题,就需要继承,将两段代码中相同的部分提取出来组成 一个父类:
公共父类:
public class Animal { private String name; private int id; public Animal(String myName, int myid) { name = myName; id = myid; } public void eat(){ System.out.println(name+"正在吃"); } public void sleep(){ System.out.println(name+"正在睡"); } public void introduction() { System.out.println("大家好!我是" + id + "号" + name + "."); } }
这个Animal类就可以作为一个父类,然后企鹅类和老鼠类继承这个类之后,就具有父类当中的属性和方法,子类就不会存在重复的代码,维护性也提高,代码也更加简洁,提高代码的复用性(复用性主要是可以多次使用,不用再多次写同样的代码) 继承之后的代码:
企鹅类:
public class Penguin extends Animal { public Penguin(String myName, int myid) { super(myName, myid); } }
老鼠类:
public class Mouse extends Animal { public Mouse(String myName, int myid) { super(myName, myid); } }
继承类型
需要注意的是 Java 不支持多继承,但支持多重继承。
继承的特性
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子类拥有父类非 private 的属性、方法。
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子类可以拥有自己的属性和方法,即子类可以对父类进行扩展。
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子类可以用自己的方式实现父类的方法。
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Java 的继承是单继承,但是可以多重继承,单继承就是一个子类只能继承一个父类,多重继承就是,例如 A 类继承 B 类,B 类继承 C 类,所以按照关系就是 C 类是 B 类的父类,B 类是 A 类的父类,这是 Java 继承区别于 C++ 继承的一个特性。
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提高了类之间的耦合性(继承的缺点,耦合度高就会造成代码之间的联系越紧密,代码独立性越差)。
继承关键字
继承可以使用 extends 和 implements 这两个关键字来实现继承,而且所有的类都是继承于 java.lang.Object,当一个类没有继承的两个关键字,则默认继承object(这个类在 java.lang 包中,所以不需要 import)祖先类。
extends关键字
在 Java 中,类的继承是单一继承,也就是说,一个子类只能拥有一个父类,所以 extends 只能继承一个类。
extends 关键字
public class Animal { private String name; private int id; public Animal(String myName, String myid) { //初始化属性值 } public void eat() { //吃东西方法的具体实现 } public void sleep() { //睡觉方法的具体实现 } } public class Penguin extends Animal{ }
implements关键字
使用 implements 关键字可以变相的使java具有多继承的特性,使用范围为类继承接口的情况,可以同时继承多个接口(接口跟接口之间采用逗号分隔)。
implements 关键字
public interface A { public void eat(); public void sleep(); } public interface B { public void show(); } public class C implements A,B { }
super 与 this 关键字
super关键字:我们可以通过super关键字来实现对父类成员的访问,用来引用当前对象的父类。
this关键字:指向自己的引用。
实例
class Animal { void eat() { System.out.println("animal : eat"); } } class Dog extends Animal { void eat() { System.out.println("dog : eat"); } void eatTest() { this.eat(); // this 调用自己的方法 super.eat(); // super 调用父类方法 } } public class Test { public static void main(String[] args) { Animal a = new Animal(); a.eat(); Dog d = new Dog(); d.eatTest(); } }
输出结果为:
animal : eat
dog : eat
animal : eat
final关键字
final 关键字声明类可以把类定义为不能继承的,即最终类;或者用于修饰方法,该方法不能被子类重写:
-
声明类:
final class 类名 {//类体}
-
声明方法
修饰符(public/private/default/protected) final 返回值类型 方法名(){//方法体}
注:实例变量也可以被定义为 final,被定义为 final 的变量不能被修改。被声明为 final 类的方法自动地声明为 final,但是实例变量并不是 final
构造器
子类是不继承父类的构造器(构造方法或者构造函数)的,它只是调用(隐式或显式)。如果父类的构造器带有参数,则必须在子类的构造器中显式地通过 super 关键字调用父类的构造器并配以适当的参数列表。
如果父类构造器没有参数,则在子类的构造器中不需要使用 super 关键字调用父类构造器,系统会自动调用父类的无参构造器。
实例
class SuperClass { private int n; SuperClass(){ System.out.println("SuperClass()"); } SuperClass(int n) { System.out.println("SuperClass(int n)"); this.n = n; } } // SubClass 类继承 class SubClass extends SuperClass{ private int n; SubClass(){ // 自动调用父类的无参数构造器 System.out.println("SubClass"); } public SubClass(int n){ super(300); // 调用父类中带有参数的构造器 System.out.println("SubClass(int n):"+n); this.n = n; } } // SubClas2 类继承 class SubClass2 extends SuperClass{ private int n; SubClass2(){ super(300); // 调用父类中带有参数的构造器 System.out.println("SubClass2"); } public SubClass2(int n){ // 自动调用父类的无参数构造器 System.out.println("SubClass2(int n):"+n); this.n = n; } } public class TestSuperSub{ public static void main (String args[]){ System.out.println("------SubClass 类继承------"); SubClass sc1 = new SubClass(); SubClass sc2 = new SubClass(100); System.out.println("------SubClass2 类继承------"); SubClass2 sc3 = new SubClass2(); SubClass2 sc4 = new SubClass2(200); } }
输出结果为:
------SubClass 类继承------ SuperClass() SubClass SuperClass(int n) SubClass(int n):100 ------SubClass2 类继承------ SuperClass(int n) SubClass2 SuperClass() SubClass2(int n):200
Java 封装
在面向对象程式设计方法中,封装(英语:Encapsulation)是指一种将抽象性函式接口的实现细节部份包装、隐藏起来的方法。
封装可以被认为是一个保护屏障,防止该类的代码和数据被外部类定义的代码随机访问。
要访问该类的代码和数据,必须通过严格的接口控制。
封装最主要的功能在于我们能修改自己的实现代码,而不用修改那些调用我们代码的程序片段。
适当的封装可以让程式码更容易理解与维护,也加强了程式码的安全性。
封装的优点
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1. 良好的封装能够减少耦合。
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2. 类内部的结构可以自由修改。
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3. 可以对成员变量进行更精确的控制。
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4. 隐藏信息,实现细节。
实现Java封装的步骤
1. 修改属性的可见性来限制对属性的访问(一般限制为private),例如:
public class Person { private String name; private int age; }
这段代码中,将 name 和 age 属性设置为私有的,只能本类才能访问,其他类都访问不了,如此就对信息进行了隐藏。
2. 对每个值属性提供对外的公共方法访问,也就是创建一对赋取值方法,用于对私有属性的访问,例如:
public class Person{ private String name; private int age; public int getAge(){ return age; } public String getName(){ return name; } public void setAge(int age){ this.age = age; } public void setName(String name){ this.name = name; } }
采用 this 关键字是为了解决实例变量(private String name)和局部变量(setName(String name)中的name变量)之间发生的同名的冲突。
实例
让我们来看一个java封装类的例子:
EncapTest.java 文件代码:
/* 文件名: EncapTest.java */ public class EncapTest{ private String name; private String idNum; private int age; public int getAge(){ return age; } public String getName(){ return name; } public String getIdNum(){ return idNum; } public void setAge( int newAge){ age = newAge; } public void setName(String newName){ name = newName; } public void setIdNum( String newId){ idNum = newId; } }
以上实例中public方法是外部类访问该类成员变量的入口。
通常情况下,这些方法被称为getter和setter方法。
因此,任何要访问类中私有成员变量的类都要通过这些getter和setter方法。
通过如下的例子说明EncapTest类的变量怎样被访问:
RunEncap.java 文件代码:
/* F文件名 : RunEncap.java */ public class RunEncap{ public static void main(String args[]){ EncapTest encap = new EncapTest(); encap.setName("James"); encap.setAge(20); encap.setIdNum("12343ms"); System.out.print("Name : " + encap.getName()+ " Age : "+ encap.getAge()); } }
以上代码编译运行结果如下:
Name : James Age : 20
Java 多态
多态是同一个行为具有多个不同表现形式或形态的能力。
多态就是同一个接口,使用不同的实例而执行不同操作,如图所示:
多态性是对象多种表现形式的体现。
现实中,比如我们按下 F1 键这个动作:
- 如果当前在 Flash 界面下弹出的就是 AS 3 的帮助文档;
- 如果当前在 Word 下弹出的就是 Word 帮助;
- 在 Windows 下弹出的就是 Windows 帮助和支持。
同一个事件发生在不同的对象上会产生不同的结果。
多态的优点
- 1. 消除类型之间的耦合关系
- 2. 可替换性
- 3. 可扩充性
- 4. 接口性
- 5. 灵活性
- 6. 简化性
多态存在的三个必要条件
- 继承
- 重写
- 父类引用指向子类对象
比如:
Parent p = new Child();
当使用多态方式调用方法时,首先检查父类中是否有该方法,如果没有,则编译错误;如果有,再去调用子类的同名方法。
多态的好处:可以使程序有良好的扩展,并可以对所有类的对象进行通用处理。
以下是一个多态实例的演示,详细说明请看注释:
Test.java 文件代码:
public class Test { public static void main(String[] args) { show(new Cat()); // 以 Cat 对象调用 show 方法 show(new Dog()); // 以 Dog 对象调用 show 方法 Animal a = new Cat(); // 向上转型 a.eat(); // 调用的是 Cat 的 eat Cat c = (Cat)a; // 向下转型 c.work(); // 调用的是 Cat 的 work } public static void show(Animal a) { a.eat(); // 类型判断 if (a instanceof Cat) { // 猫做的事情 Cat c = (Cat)a; c.work(); } else if (a instanceof Dog) { // 狗做的事情 Dog c = (Dog)a; c.work(); } } } abstract class Animal { abstract void eat(); } class Cat extends Animal { public void eat() { System.out.println("吃鱼"); } public void work() { System.out.println("抓老鼠"); } } class Dog extends Animal { public void eat() { System.out.println("吃骨头"); } public void work() { System.out.println("看家"); } }
执行以上程序,输出结果为:
吃鱼
抓老鼠
吃骨头
看家
吃鱼
抓老鼠
虚函数
虚函数的存在是为了多态。
Java 中其实没有虚函数的概念,它的普通函数就相当于 C++ 的虚函数,动态绑定是Java的默认行为。如果 Java 中不希望某个函数具有虚函数特性,可以加上 final 关键字变成非虚函数。
重写
我们将介绍在 Java 中,当设计类时,被重写的方法的行为怎样影响多态性。
我们已经讨论了方法的重写,也就是子类能够重写父类的方法。
当子类对象调用重写的方法时,调用的是子类的方法,而不是父类中被重写的方法。
要想调用父类中被重写的方法,则必须使用关键字 super。
Employee.java 文件代码:
/* 文件名 : Employee.java */ public class Employee { private String name; private String address; private int number; public Employee(String name, String address, int number) { System.out.println("Employee 构造函数"); this.name = name; this.address = address; this.number = number; } public void mailCheck() { System.out.println("邮寄支票给: " + this.name + " " + this.address); } public String toString() { return name + " " + address + " " + number; } public String getName() { return name; } public String getAddress() { return address; } public void setAddress(String newAddress) { address = newAddress; } public int getNumber() { return number; } }
假设下面的类继承Employee类:
Salary.java 文件代码:
/* 文件名 : Salary.java */ public class Salary extends Employee { private double salary; // 全年工资 public Salary(String name, String address, int number, double salary) { super(name, address, number); setSalary(salary); } public void mailCheck() { System.out.println("Salary 类的 mailCheck 方法 "); System.out.println("邮寄支票给:" + getName() + " ,工资为:" + salary); } public double getSalary() { return salary; } public void setSalary(double newSalary) { if(newSalary >= 0.0) { salary = newSalary; } } public double computePay() { System.out.println("计算工资,付给:" + getName()); return salary/52; } }
现在我们仔细阅读下面的代码,尝试给出它的输出结果:
VirtualDemo.java 文件代码:
/* 文件名 : VirtualDemo.java */ public class VirtualDemo { public static void main(String [] args) { Salary s = new Salary("员工 A", "北京", 3, 3600.00); Employee e = new Salary("员工 B", "上海", 2, 2400.00); System.out.println("使用 Salary 的引用调用 mailCheck -- "); s.mailCheck(); System.out.println(" 使用 Employee 的引用调用 mailCheck--"); e.mailCheck(); } }
以上实例编译运行结果如下:
Employee 构造函数 Employee 构造函数 使用 Salary 的引用调用 mailCheck -- Salary 类的 mailCheck 方法 邮寄支票给:员工 A ,工资为:3600.0 使用 Employee 的引用调用 mailCheck-- Salary 类的 mailCheck 方法 邮寄支票给:员工 B ,工资为:2400.0
例子解析
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实例中,实例化了两个 Salary 对象:一个使用 Salary 引用 s,另一个使用 Employee 引用 e。
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当调用 s.mailCheck() 时,编译器在编译时会在 Salary 类中找到 mailCheck(),执行过程 JVM 就调用 Salary 类的 mailCheck()。
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因为 e 是 Employee 的引用,所以调用 e 的 mailCheck() 方法时,编译器会去 Employee 类查找 mailCheck() 方法 。
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在编译的时候,编译器使用 Employee 类中的 mailCheck() 方法验证该语句, 但是在运行的时候,Java虚拟机(JVM)调用的是 Salary 类中的 mailCheck() 方法。
以上整个过程被称为虚拟方法调用,该方法被称为虚拟方法。
Java中所有的方法都能以这种方式表现,因此,重写的方法能在运行时调用,不管编译的时候源代码中引用变量是什么数据类型。
多态的实现方式
方式一:重写:
这个内容已经在上一章节详细讲过,就不再阐述,详细可访问:Java 重写(Override)与重载(Overload)。
方式二:接口
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1. 生活中的接口最具代表性的就是插座,例如一个三接头的插头都能接在三孔插座中,因为这个是每个国家都有各自规定的接口规则,有可能到国外就不行,那是因为国外自己定义的接口类型。