JavaSE(二)之继承、封装、多态

学习完类与对象终于认识到什么是类,什么是对象了。接下来要看的就是java的三大特征:继承、封装、多态。

一、封装(数据的隐藏)

在定义一个对象的特性的时候,有必要决定这些特性的可见性,即哪些特性对外部是可见的,哪些特性用于表示内部状态。 通常,应禁止直接访问一个对象中数据的实际表示,而应通过操作接口来访问,这称为信息隐藏。

1.1、封装的步骤  

        1).使用private 修饰需要封装的成员变量。          2.)提供一个公开的方法设置或者访问私有的属性              设置 通过set方法,命名格式:     set属性名();  属性的首字母要大写              访问 通过get方法,命名格式:     get属性名();  属性的首字母要大写

 1.2、举例  

       //对象不仅能再类中方法,还能在类的外部"直接"访问

          public class Student{
              public String name;
              public void println(){
                  System.out.println(this.name);
              }
          }
          public class Test{
              public static void main(String[] args){
                  Student s = new Student();
                  s.name = "tom";
              }
          }

      在类中一般不会把数据直接暴露在外部的,而使用private(私有)关键字把数据隐藏起来       例如:

          public class Student{
              private String name;
          }

          public class Test{
              public static void main(String[] args){
                  Student s = new Student();
                  //编译报错,在类的外部不能直接访问类中的私有成员
                    s.name = "tom";
              }
          }

如果在类的外部需要访问这些私有属性,那么可以在类中提供对于的get和set方法,以便让用户在类的外部可以间接的访问到私有属性       例如:

          //set负责给属性赋值
          //get负责返回属性的值
          public class Student{
              private String name;
              public void setName(String name){
                    this.name = name;
              }
              public String getName(){
                  return this.name;
              }
          }

          public class Test{
              public static void main(String[] args){
                  Student s = new Student();
                  s.setName("tom");
                  System.out.println(s.getName());
              }
          }

 1.3、封装的作用

    1)框架

    2)工具类

 1.4、封装的意义

1)隐藏代码的实现细节       2)统一用户的调用接口       3)提高系统的可维护性

二、方法的重载

类中有多个方法,有着相同的方法名,但是方法的参数各不相同,这种情况被称为方法的重载。 方法的重载可以提供方法调用的灵活性。         例如:System.out.println()中的println方法,为什么可以把不同类型的参数传给这个方法?         例如:

            public class Test{
                public void test(String str){

                }
                public void test(int a){
                }
            }

    方法重载必须满足一下条件:         1)方法名相同         2)参数列表不同(参数的类型、个数、顺序的不同)             public void test(Strig str){}             public void test(int a){}             public void test(Strig str,double d){}             public void test(Strig str){}             public void test(Strig str,double d){}             public void test(double d,Strig str){}         3)方法的返回值可以不同,也可以相同。     注:在java中,判断一个类中的俩个方法是否相同,主要参考俩个方面:方法名字和参数列表

三、继承

  1)继承是类和类之间的一种关系         除此之外,类和类之间的关系还有依赖、组合、聚合等。       2)继承关系的俩个类,一个为子类(派生类),一个为父类(基类)。         子类继承父类,使用关键字extends来表示         例如:         public class student extends Person{         }     3)子类和父类之间,从意义上讲应该具有"is a"的关系.         例如:             student is a person             dog is a animal     4)类和类之间的继承是单继承 一个子类只能"直接"继承一个父类,就像是一个人只能有一个亲生父亲         一个父类可以被多子类继承,就像一个父亲可以有多个孩子         注:java中接口和接口之间,有可以继承,并且是多继承。     5)父类中的属性和方法可以被子类继承         子类中继承了父类中的属性和方法后,在子类中能不能直接使用这些属性和方法,是和这些属性和方法原有的修饰符(public protected default private)相关的。             例如:             父类中的属性和方法使用public修饰,在子类中继承后"可以直接"使用             父类中的属性和方法使用private修饰,在子类中继承后"不可以直接"使用         注:具体细则在修饰符部分详细说明 父类中的构造器是不能被子类继承的,但是子类的构造器中,会隐式的调用父类中的无参构造器(默认使用super关键字)。         注:具体细节在super关键字部分详细说明     6)Object类  java中的每一个类都是"直接" 或者 "间接"的继承了Object类.所以每一个对象都和Object类有"is a"的关系。从API文档中,可以看到任何一个类最上层的父类都是Object。(Object类本身除外)             AnyClass is a Object         例如:             System.out.println(任何对象 instanceof Object);             //输出结果:true         注:任何对象也包含数组对象         例如:             //编译后,Person类会默认继承Object             public class Person{}             //Student是间接的继承了Object             public class Student extends Person{}         在Object类中,提供了一些方法被子类继承,那么就意味着,在java中,任何一个对象都可以调用这些被继承过来的方法。(因为Object是所以类的父类)             例如:toString方法、equals方法、getClass方法等         注:Object类中的每一个方法之后都会使用到.

四、super关键字

子类继承父类之后,在子类中可以使用this来表示访问或调用子类中的属性或方法,使用super就表示访问或调用父类中的属性和方法。

  4.1、super的使用

  1)访问父类中的属性           例如:

          public class Person{
              protected String name = "zs";
          }
          public class Student extends Person{
              private String name = "lisi";
              public void tes(String name)t{
                  System.out.println(name);
                  System.out.println(this.name);
                  System.out.println(super.name);
              }
          }

  2)调用父类中的方法           例如:

          public class Person{
              public void print(){
                  System.out.println("Person");
              }
          }
          public class Student extends Person{
              public void print(){
                  System.out.println("Student");
              }
              public void test(){
                  print();
                  this.print();
                  super.print();
              }
          }

  3)调用父类中的构造器           例如:

          public class Person{
 
          }
          public class Student extends Person{
              //编译通过,子类构造器中会隐式的调用父类的无参构造器
              //super();
              public Student(){
              }
          }

          例如:

          public class Person{
              protected String name;
              public Person(String name){
                  this.name = name;
              }
          }
          public class Student extends Person{
              //编译报错,子类构造器中会隐式的调用父类的无参构造器,但是父类中没有无参构造器
              //super();
              public Student(){
 
              }
          }

          例如:

          public class Person{
              protected String name;
              public Person(String name){   
              this.name = name;
              }
          }
          public class Student extends Person{
              //编译通过,子类构造器中显式的调用父类的有参构造器
              public Student(){
                  super("tom");
              }
          }    

 注:不管是显式还是隐式的父类的构造器,super语句一定要出现在子类构造器中第一行代码。所以this和super不可能同时使用其调用构造器的功能,因为它们都要出现在第一行代码位置。           例如:

          public class Person{
              protected String name;
              public Person(String name){
                  this.name = name;
              }
          }
          public class Student extends Person{
              //编译报错,super调用构造器的语句不是第一行代码
              public Student(){
                  System.out.println("Student");
                  super("tom");
              }
          }
 

          例如:

          public class Person{
              protected String name;
              public Person(String name){
                  this.name = name;
              }
          }
          //编译通过
          public class Student extends Person{
              private int age;
              public Student(){
                  this(20);
              } 
              public Student(int age){
                  super("tom");
                  this.age = age;
              }
        }

  4.2、super使用的注意的地方

      1)用super调用父类构造方法,必须是构造方法中的第一个语句。       2)super只能出现在子类的方法或者构造方法中。       3)super 和 this 不能够同时调用构造方法。(因为this也是在构造方法的第一个语句) 

4.3、super 和 this 的区别

      1)代表的事物不一样:           this:代表所属方法的调用者对象。           super:代表父类对象的引用空间。       2)使用前提不一致:           this:在非继承的条件下也可以使用。           super:只能在继承的条件下才能使用。        3)调用构造方法:            this:调用本类的构造方法。            super:调用的父类的构造方法

五、方法重写(方法覆盖)

  1)方法重写只存在于子类和父类(包括直接父类和间接父类)之间。在同一个类中方法只能被重载,不能被重写.       2)静态方法不能重写        a. 父类的静态方法不能被子类重写为非静态方法 //编译出错        b. 父类的非静态方法不能被子类重写为静态方法;//编译出错        c. 子类可以定义与父类的静态方法同名的静态方法(但是这个不是覆盖)         例如:              A类继承B类 A和B中都一个相同的静态方法test                  B a = new A();                  a.test();//调用到的是B类中的静态方法test                  A a = new A();                  a.test();//调用到的是A类中的静态方法test              可以看出静态方法的调用只和变量声明的类型相关              这个和非静态方法的重写之后的效果完全不同     3)私有方法不能被子类重写 子类继承父类后,是不能直接访问父类中的私有方法的,那么就更谈不上重写了。         例如:         public class Person{             private void run(){}         }         //编译通过,但这不是重写,只是俩个类中分别有自己的私有方法         public class Student extends Person{             private void run(){}         }     4)重写的语法         1.方法名必须相同         2.参数列表必须相同         3.访问控制修饰符可以被扩大,但是不能被缩小             public protected default private         4.抛出异常类型的范围可以被缩小,但是不能被扩大             ClassNotFoundException ---> Exception           5.返回类型可以相同,也可以不同,如果不同的话,子类重写后的方法返回类型必须是父类方法返回类型的子类型             例如:父类方法的返回类型是Person,子类重写后的返回类可以是Person也可以是Person的子类型         注:一般情况下,重写的方法会和父类中的方法的声明完全保持一致,只有方法的实现不同。(也就是大括号中代码不一样)         例如:

        public class Person{
            public void run(){}

            protected Object test()throws Exception{
                return null;
            }
        }
        //编译通过,子类继承父类,重写了run和test方法.
        public class Student extends Person{
            public void run(){}

            public String test(){
                return "";
            }
        }
 

    5)为什么要重写         子类继承父类,继承了父类中的方法,但是父类中的方法并不一定能满足子类中的功能需要,所以子类中需要把方法进行重写。

 6)总结:

方法重写的时候,必须存在继承关系。        方法重写的时候,方法名和形式参数 必须跟父类是一致的。        方法重写的时候,子类的权限修饰符必须要大于或者等于父类的权限修饰符。( private < protected < public,friendly < public )        方法重写的时候,子类的返回值类型必须小于或者等于父类的返回值类型。(  子类 < 父类 )  数据类型没有明确的上下级关系        方法重写的时候,子类的异常类型要小于或者等于父类的异常类型。

六、多态

允许不同类的对象对同一消息做出响应。即同一消息可以根据发送对象的不同而采用多种不同的行为方式。 相同类域的不同对象,调用相同的方法,执行结果是不同的     1)一个对象的实际类型是确定的         例如: new Student(); new Person();等     2)可以指向对象的引用的类型有很多         一个对象的实现类型虽然是确定的,但是这个对象所属的类型可能有很多种。         例如: Student继承了Person类

        Student s1 = new Student();
        Person s2  = new Student();
        Object s3  = new Student();

        

因为Person和Object都是Student的父类型         注:一个对象的实际类型是确定,但是可以指向这个对象的引用的类型,却是可以是这对象实际类型的任意父类型。     3)一个父类引用可以指向它的任何一个子类对象         例如:

        Object o = new AnyClass();
        Person p = null;
        p = new Student();
        p = new Teacher();
        p = new Person();

    4)多态中的方法调用         例如:

        public class Person{
            public void run(){}
        }
        public class Student extends Person{

        }
        //调用到的run方法,是Student从Person继承过来的run方法
        main:
            Person p = new Student();
            p.run();

        例如:

        public class Person{
            public void run(){}
        }
        public class Student extends Person{
            public void run(){
                //重写run方法
            }
        }
        //调用到的run方法,是Student中重写的run方法
        main:
            Person p = new Student();
            p.run();
 

        注:子类继承父类,调用a方法,如果a方法在子类中没有重写,那么就是调用的是子类继承父类的a方法,如果重写了,那么调用的就是重写之后的方法。     5)子类中独有方法的调用         例如:

        public class Person{
            public void run(){}
        }
        public class Student extends Person{
            public void test(){
            }
        }
        main:
            Person p = new Student();
            //调用到继承的run方法
            p.run();
 
            //编译报错,因为编译器检查变量p的类型是Person,但是在Person类中并没有发现test方法,所以编译报错.
            p.test();
 

注:一个变量x,调用一个方法test,编译器是否能让其编译通过,主要是看声明变量x的类型中有没有定义test方法,如果有则编译通过,如果没有则编译报错.而不是看x所指向的对象中有没有test方法.

  原理:编译看左边,运行不一定看右边。             编译看左边的意思:java 编译器在编译的时候会检测引用类型中含有指定的成员,如果没有就会报错。子类的成员是特有的,父类的没有的,所以他是找不到的。     6)子类引用和父类引用指向对象的区别         Student s = new Student();         Person p = new Student();         变量s能调用的方法是Student中有的方法(包括继承过来的),变量p能调用的方法是Person中有的方法(包括继承过来的)。         但是变量p是父类型的,p不仅可以指向Student对象,还可以指向Teacher类型对象等,但是变量s只能指向Studnet类型对象,及Student子类型对象。变量p能指向对象的范围是比变量s大的。         Object类型的变量o,能指向所有对象,它的范围最大,但是使用变量o能调用到的方法也是最少的,只能调用到Object中的声明的方法,因为变量o声明的类型就是Object.         注:java中的方法调用,是运行时动态和对象绑定的,不到运行的时候,是不知道到底哪个方法被调用的。     7)重写、重载和多态的关系 重载是编译时多态             调用重载的方法,在编译期间就要确定调用的方法是谁,如果不能确定则编译报错         重写是运行时多态             调用重写的方法,在运行期间才能确定这个方法到底是哪个对象中的。这个取决于调用方法的引用,在运行期间所指向的对象是谁,这个引用指向哪个对象那么调用的就是哪个对象中的方法。(java中的方法调用,是运行时动态和对象绑定的)     8)多态的注意事项

多态情况下,父类 和 子类存在同名的成员变量,无论是静态的还是非静态的变量,默认访问的是父类中的成员变量。       多态情况下,父类 和 子类存在同名的非静态方法,访问的是子类的非静态方法。       多态情况下,父类 和子类存在同名的静态方法,访问的是父类的静态方法。       多态情况下,不能访问子类特有的属性、方法。       多态满足的条件:必须要有继承关系。    多态情况下,子类 和 父类如果存在同名的成员,访问的都是父类,除了同名的非静态变量访问的才是子类。   9)多态存在的条件

    1)有继承关系     2)子类重写父类方法     3)父类引用指向子类对象 补充一下第二点,既然多态存在必须要有“子类重写父类方法”这一条件,那么以下三种类型的方法是没有办法表现出多态特性的(因为不能被重写):

1)static方法,因为被static修饰的方法是属于类的,而不是属于实例的 2)final方法,因为被final修饰的方法无法被子类重写 3)private方法和protected方法,前者是因为被private修饰的方法对子类不可见,后者是因为尽管被protected修饰的方法可以被子类见到,也可以被子类重写,但是它是无法被外部所引用的,一个不能被外部引用的方法,怎么能谈多态呢

七、instanceof和类型转换

 7.1、instanceof 

  public class Person{
        public void run(){}
    }
    public class Student extends Person{
    }
    public class Teacher extends Person{
    }
 

    例如:         main:

            Object o = new Student();
            System.out.println(o instanceof Student);//true
            System.out.println(o instanceof Person);//true
            System.out.println(o instanceof Object);//true
            System.out.println(o instanceof Teacher);//false
            System.out.println(o instanceof String);//false
            ---------------------------
 
            Person o = new Student();
            System.out.println(o instanceof Student);//true
            System.out.println(o instanceof Person);//true
            System.out.println(o instanceof Object);//true
            System.out.println(o instanceof Teacher);//false
            //编译报错
            System.out.println(o instanceof String);         
            ---------------------------
            Student o = new Student();
            System.out.println(o instanceof Student);//true
            System.out.println(o instanceof Person);//true
            System.out.println(o instanceof Object);//true
            //编译报错
            System.out.println(o instanceof Teacher);
            //编译报错
            System.out.println(o instanceof String);

            注1: System.out.println(x instanceof Y);                 该代码能否编译通过,主要是看声明变量x的类型和Y是否存在子父类的关系.有"子父类关"系就编译通过,没有子父类关系就是编译报错.                 之后学习到的接口类型和这个是有点区别的。             注2:                 System.out.println(x instanceof Y);     输出结果是true还是false,主要是看变量x所指向的对象实际类型是不是Y类型的"子类型".     例如:         main:

            Object o = new Person();
            System.out.println(o instanceof Student);//false
            System.out.println(o instanceof Person);//true
            System.out.println(o instanceof Object);//true
            System.out.println(o instanceof Teacher);//false
            System.out.println(o instanceof String);//false 

  7.2、类型转换  

      public class Person{
            public void run(){}
        }
        public class Student extends Person{
            public void go(){}
        }
        public class Teacher extends Person{
        }

        1)为什么要类型转换             //编译报错,因为p声明的类型Person中没有go方法             Person p = new Student();             p.go();             //需要把变量p的类型进行转换             Person  p = new Student();             Student s = (Student)p;             s.go();             或者             //注意这种形式前面必须要俩个小括号             ((Student)p).go();                     2)类型转换中的问题             //编译通过 运行没问题

            Object o = new Student();
            Person p = (Person)o;

            //编译通过 运行没问题

            Object o = new Student();
            Student s = (Student)o;

            //编译通过,运行报错

            Object o = new Teacher();
            Student s = (Student)o;

            即:   X x = (X)o;                 运行是否报错,主要是变量o所指向的对象实现类型,是不是X类型的子类型,如果不是则运行就会报错。

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