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JavaSE：继承和多态

code • 2022-5-17 • java • 阅读 45

JavaSE：继承和多态,第1张

目录
  • 继承
    • 1.为什么要用继承
    • 2.继承的概念
    • 3.继承的语法
    • 4.父类与子类之间的访问关系
      • 4.1子类中访问父类的成员变量
        • 4.1.1子类和父类不存在同名对象的情况
        • 4.1.2子类和父类成员变量名相同的情况
      • 4.2 子类中访问父类的成员方法
        • 4.2.1 子类和父类成员方法名字不同的情况
        • 4.2.2 子类和父类成员方法名字相同的情况
    • 5.super关键字
    • 6.子类的构造方法
    • 7.super和this
    • 8.回看初始化
    • 9.protected关键字
    • 10.什么时候用什么关键字呢？
    • 11.Java的继承种类和方式
    • 12.继承与组合
  • final
    • 1.final修饰成员变量
    • 2.static final修饰成员变量
    • 3.final在方法中修饰成员变量
    • 4.final修饰的成员方法
  • 多态
    • 1.多态是什么
    • 2.多态的实现条件
    • 3.重写
      • 3.1方法重写的规则：
      • 3.2重写与重载的区别
    • 4.向上转型
    • 5.向下转型
    • 6.多态的优缺点
    • 7. 避免在构造方法中调用重写的方法

继承 1.为什么要用继承

我们来举一个例子：

就拿猫和狗去举例

单独创建一个猫类

再单独创建一个狗类

你会发现其中很多成员和方法是相同的

面向对象思想中提出了继承的概念，专门用来进行共性抽取，实现代码复用

2.继承的概念

继承(inheritance)机制：是面向对象程序设计使代码可以复用的最重要的手段，它允许程序员在保持原有类特性的基础上进行扩展，增加新功能，这样产生新的类，称派生类

上述图示中，Dog和Cat都继承了Animal类，其中：Animal类称为父类/基类或超类，Dog和Cat可以称为Animal的子类/派生类，继承之后，子类可以复用父类中成员，子类在实现时只需关心自己新增加的成员即可

3.继承的语法

如果想要链接父子类，就需要关键字extends

语法格式

修饰符 class 子类 extends 父类 {
// ...
}

这样我们就可以再去单独创建一个Animal类让其他两个类去继承，然后删除Dog类和Cat类当中在Animal出现的成员和方法

注意：

  1. 子类会将父类中的成员变量或者成员方法继承到子类中了
  2. 子类继承父类之后，必须要新添加自己特有的成员，体现出与基类的不同，否则就没有必要继承了
4.父类与子类之间的访问关系 4.1子类中访问父类的成员变量 4.1.1子类和父类不存在同名对象的情况

4.1.2子类和父类成员变量名相同的情况


在子类方法中 或者 通过子类对象访问成员时：

  • 如果访问的成员变量子类中有，优先访问自己的成员变量
  • 如果访问的成员变量子类中无，则访问父类继承下来的，如果父类也没有定义，则编译报错
  • 如果访问的成员变量与父类中成员变量同名，不管类型成员变量的类型相不相同，优先访问自己的成员变量

成员变量访问遵循就近原则，自己有优先自己的，如果没有则向父类中找

4.2 子类中访问父类的成员方法 4.2.1 子类和父类成员方法名字不同的情况

总结：成员方法没有同名时，在子类方法中或者通过子类对象访问方法时，则优先访问自己的，自己没有时再到父类中找，如果父类中也没有则报错

4.2.2 子类和父类成员方法名字相同的情况


总结：

  • 通过子类对象访问父类与子类中不同名方法时，优先在子类中找，找到则访问，否则在父类中找，找到 则访问，否则编译报错
  • 通过子类对象访问父类与子类同名方法时，如果父类和子类同名方法的参数列表不同(重载)，根据调用方法适传递的参数选择合适的方法访问，如果没有则报错
  • 通过子类对象访问父类与子类同名方法时，如果父类和子类同名方法的参数列表完全相同（方法名，返回值，形参）则构成重写，子类访问该方法时，优先访问子类中的本方法
5.super关键字

那我们父类和子类出现了相同的成员变量名，如何去在子类中单独访问父类中指定的成员变量呢
Java提供了super关键字，该关键字主要作用：在子类方法中访问父类的成员。

class Base {
    int a;
    int b;
    public void methodA(){
        System.out.println("Base中的methodA()");
    }
    public void methodB(){
        System.out.println("Base中的methodB()");
    }
}
public class TestDemo extends Base{
    int a; // 与父类中成员变量同名且类型相同
    char b; // 与父类中成员变量同名但类型不同
    // 与父类中methodA()构成重载
    public void methodA(int a) {
        System.out.println("Derived中的method()方法");
    }
    // 与基类中methodB()构成重写(即原型一致，重写后序详细介绍)
    public void methodB(){
        System.out.println("Derived中的methodB()方法");
    }
    public void methodC() {
        // 对于同名的成员变量，直接访问时，访问的都是子类的
        a = 100; // 等价于： this.a = 100;
        b = 101; // 等价于： this.b = 101;
        // 注意：this是当前对象的引用
        
        // 访问父类的成员变量时，需要借助super关键字
        // super是获取到子类对象中从基类继承下来的部分
        super.a = 200;
        super.b = 201;
        
        // 父类和子类中构成重载的方法，直接可以通过参数列表区分清访问父类还是子类方法
        methodA(); // 没有传参，访问父类中的methodA()
        methodA(20); // 传递int参数，访问子类中的methodA(int)

        // 如果在子类中要访问重写的基类方法，则需要借助super关键字
        methodB(); // 直接访问，则永远访问到的都是子类中的methodA()，基类的无法访问到
        super.methodB(); // 访问基类的methodB()
    }
}

注意事项：

  1. 只能在非静态方法中使用
  2. 在子类方法中，访问父类的成员变量和方法
6.子类的构造方法

现有父再有子
子类对象构造时，需要先调用父类构造对象，然后再去执行子类构造对象

public class Base {
	public Base(){
		System.out.println("Base()");
	}
}


public class Derived extends Base{
public Derived(){
	// super(); // 注意子类构造方法中默认会调用基类的无参构造方法：super(),
	// 用户没有写时,编译器会自动添加，而且super()必须是子类构造方法中第一条语句，
	// 并且只能出现一次
		System.out.println("Derived()");
	}
}


public class Test {
	public static void main(String[] args) {
		Derived d = new Derived();
	}
}

在子类构造方法中，并没有写任何关于基类构造的代码，但是在构造子类对象时，先执行父类的构造方法，然后执行子类的构造方法，因为：子类对象中成员是有两部分组成的，父类继承下来的以及子类新增加的部分 。父子父子肯定是先有父再有子，所以在构造子类对象时候 ，先要调用基类的构造方法，将从基类继承下来的成员构造完整，然后再调用子类自己的构造方法，将子类自己新增加的成员初始化完整 。

在没有写子类的构造方法时默认是下面这样的：子类构造方法中，里面自动含有super()；这个父类构造方法，创建子类对象时先执行子类构造方法中的super()；中的父类构造方法，然后再去执行子类构造方法中的其他片段

但如果默认的super()；中的类型和父类构造方法的形参对不上也会出现问题

需要修改成相对应的形参

this(…)用于调用本类构造方法，super(…)用于调用父类构造方法，两种调用不能同时在构造方法中出现在同一个构造方法，两者都需要写在构造方法的第一行会起冲突的

注意事项：

  1. 若父类定义无参或者默认的构造方法，在子类构造方法第一行默认有隐含的super()调用，即调用父类构造方法
  2. 如果父类构造方法是带有参数的，此时编译器不会再给子类生成默认的构造方法，此时需要用户为子类显式定义（写出）构造方法，并在子类构造方法中选择合适的父类构造方法调用，否则编译失败。
  3. 在子类构造方法中，super(…)调用父类构造时，必须是子类构造函数中第一条语句。
  4. super(…)只能在子类构造方法中出现一次，并且不能和this同时出现
7.super和this

相同点：

  1. 都是Java中的关键字
  2. 只能在类的非静态方法中使用，用来访问非静态成员方法和字段
  3. 在构造方法中调用时，必须是构造方法中的第一条语句，并且不能同时存在

不同点：

  1. this是当前对象的引用，当前对象即调用实例方法的对象，super相当于是子类对象中从父类继承下来部分成员的引用
  2. 在非静态成员方法中，this用来访问本类的方法和属性，super用来访问父类继承下来的方法和属性
  3. this是非静态成员方法的一个隐藏参数，super不是隐藏的参数
  4. 在构造方法中：this(…)用于调用本类构造方法，super(…)用于调用父类构造方法，两种调用不能同时在构造方法中出现
  5. 构造方法中一定会存在super(…)的调用，用户没有写编译器也会增加，但是this(…)用户不写则没有
8.回看初始化



注意事项：

  1. 静态代码块先执行，并且只执行一次，在类加载阶段执行
  2. 当有对象创建时，才会执行实例代码块，实例代码块执行完成后，最后构造方法执行

通过分析执行结果，得出以下结论：

  1. 父类静态代码块优先于子类静态代码块执行，且是最早执行
  2. 父类实例代码块和父类构造方法紧接着执行
  3. 子类的实例代码块和子类构造方法紧接着再执行
  4. 第二次实例化子类对象时，父类和子类的静态代码块都将不会再执行
9.protected关键字

在前面我们介绍过privat default public，下面我们再去介绍一个关键字protected，protected意思是受保护的
下面是对这四个关键字特点的一个总结：

// 为了掩饰基类中不同访问权限在子类中的可见性，为了简单类B中就不设置成员方法了
// extend01包中
public class B {
	private int a;
	protected int b;
	public int c;
	int d;
}


// extend01包中
// 同一个包中的子类
public class D extends B{
	public void method(){
		// super.a = 10; // 编译报错，父类private成员在相同包子类中不可见
		super.b = 20; // 父类中protected成员在相同包子类中可以直接访问
		super.c = 30; // 父类中public成员在相同包子类中可以直接访问
		super.d = 40; // 父类中默认访问权限修饰的成员在相同包子类中可以直接访问
	}
}


// extend02包中
// 不同包中的子类
public class C extends B {
	public void method(){
		// super.a = 10; // 编译报错，父类中private成员在不同包子类中不可见
		super.b = 20; // 父类中protected修饰的成员在不同包子类中可以直接访问
		super.c = 30; // 父类中public修饰的成员在不同包子类中可以直接访问
		//super.d = 40; // 父类中默认访问权限修饰的成员在不同包子类中不能直接访问
	}
}



// extend02包中
// 不同包中的类
public class TestC {
	public static void main(String[] args) {
		C c = new C();
		c.method();
		// System.out.println(c.a); // 编译报错，父类中private成员在不同包其他类中不可见
		// System.out.println(c.b); // 父类中protected成员在不同包其他类中不能直接访问
		System.out.println(c.c); // 父类中public成员在不同包其他类中可以直接访问
		// System.out.println(c.d); // 父类中默认访问权限修饰的成员在不同包其他类中不能直接访问
		}
}

要注意被protected修饰的成员，在不同包的子类中需要用，直接创建父类的对象去访问是做不到的，只能去super.rotected修饰的成员或者直接写成员变量名去访问

10.什么时候用什么关键字呢？

什么时候下用哪一种呢?

我们希望类要尽量做到 “封装”, 即隐藏内部实现细节, 只暴露出 必要 的信息给类的调用者.
因此我们在使用的时候应该尽可能的使用 比较严格 的访问权限 例如如果一个方法能用 private, 就尽量不要用 public
另外, 还有一种 简单粗暴 的做法: 将所有的字段设为 private, 将所有的方法设为 public. 不过这种方式属于是对访问权限的滥用, 还是更希望同学们能写代码的时候认真思考, 该类提供的字段方法到底给 “谁” 使用(是类内部自己用, 还是类的调用者使用, 还是子类使用).

11.Java的继承种类和方式



Java中的继承是不支持多继承的

12.继承与组合

和继承类似, 组合也是一种表达类之间关系的方式, 也是能够达到代码重用的效果。组合并没有涉及到特殊的语法(诸如 extends 这样的关键字), 仅仅是将一个类的实例作为另外一个类的字段

就比如说一台汽车

// 轮胎类
class Tire{
	// ...
}

// 发动机类
class Engine{
	// ...
}

// 车载系统类
class VehicleSystem{
	// ...
}

class Car{
	private Tire tire; // 可以复用轮胎中的属性和方法
	private Engine engine; // 可以复用发动机中的属性和方法
	private VehicleSystem vs; // 可以复用车载系统中的属性和方法
	// ...
}

// 奔驰是汽车
class Benz extend Car{
	// 将汽车中包含的：轮胎、发送机、车载系统全部继承下来
}
final 1.final修饰成员变量

final修饰的成员变量必须要初始化给其一个内容，不然会编译不过

其实可以通过输入值在编译运行后对final修饰的成员变量做最后一次输入

2.static final修饰成员变量

一个既是 static 又是 final 的字段只占据一段不能改变的存储空间，它必须在定义的时候进行赋值，否则编译器将不予通过

也无法使用输入或者一些不确定的随机值内容去赋值给static final修饰的成员变量
第一块代码说明final修饰的k值可以给随机值一个不确定的值
第二块说明static final修饰的值不能给一个随机的值
第三块说明static final和final修饰的值给定这种Random创建的确定值也是可以的

3.final在方法中修饰成员变量

也是需要赋初值的，不然编译无法通过

4.final修饰的成员方法

final修饰的成员方法表示该方法无法被重写




多态 1.多态是什么

多态的概念：通俗来说，就是多种形态，具体点就是去完成某个行为，当不同的对象去完成时会产生出不同的状态。

2.多态的实现条件

在java中要实现多态，必须要满足如下几个条件，缺一不可：

  1. 必须在继承体系下
  2. 子类必须要对父类中方法进行重写
  3. 通过父类的引用调用重写的方法
public class Animal {
	String name;
	int age;
	public Animal(String name, int age){
		this.name = name;
		this.age = age;
	}
	public void eat(){
		System.out.println(name + "吃饭");
	}
}


public class Cat extends Animal{
	public Cat(String name, int age){
		super(name, age);
}
	@Override
	public void eat(){
		System.out.println(name+"吃鱼~~~");
	}
}


public class Dog extends Animal {
	public Dog(String name, int age){
		super(name, age);
	}
	@Override
	public void eat(){
		System.out.println(name+"吃骨头~~~");
	}
}


///分割线//


public class TestAnimal {
// 编译器在编译代码时，并不知道要调用Dog 还是 Cat 中eat的方法
// 等程序运行起来后，形参a引用的具体对象确定后，才知道调用那个方法
// 注意：此处的形参类型必须时父类类型才可以
	public static void eat(Animal a){
		a.eat();
	}
	public static void main(String[] args) {
		//第一种多态方式，传参不同
		Cat cat = new Cat("喵喵",2);
		Dog dog = new Dog("汪汪", 1);
		eat(cat);
		eat(dog);
		//第二种多态方式，引用对象为父类引用对象接收
		Animal animal1 = new Cat("喵喵",2);
		Animal animal2 = new Dog("汪汪", 1);
		animal1.eat();
		animal2.eat();
		
	}
}

//运行结果：
//喵喵吃鱼~~~
//汪汪吃骨头~~~
//喵喵吃鱼~~~
//汪汪吃骨头~~~

在上述代码中, 分割线上方的代码是 类的实现者 编写的, 分割线下方的代码是 类的调用者 编写的.
当类的调用者在编写 eat 这个方法的时候, 参数类型为 Animal (父类), 此时在该方法内部并不知道, 也不关注当前的a 引用指向的是哪个类型(哪个子类)的实例. 此时 a这个引用调用 eat方法可能会有多种不同的表现(和 a 引用的实例相关), 这种行为就称为多态.

3.重写

重写(override)：也称为覆盖。
重写是子类对父类非静态、非private修饰，非final修饰，非构造方法等的实现过程进行重新编写, 返回值和形参都不能改变。即外壳不变，核心重写！
重写的好处在于子类可以根据需要，定义特定于自己的行为。 也就是说子类能够根据需要实现父类的方法。

3.1方法重写的规则：

  • 子类在重写父类的方法时，一般必须与父类方法原型一致：修饰符 返回值类型 方法名(参数列表) 要完全一致

  • 被重写的方法返回值类型可以不同，但是必须是具有父子关系的

  • 访问权限不能比父类中被重写的方法的访问权限更低。例如：如果父类方法被public修饰，则子类中重写该方法就不能声明为 protected

  • 父类被static、private修饰的方法、构造方法都不能被重写

  • 重写的方法, 可以使用 @Override 注解来显式指定. 有了这个注解能帮我们进行一些合法性校验. 例如不小心将方法名字拼写错了 (比如写成 aet), 那么此时编译器就会发现父类中没有 aet 方法, 就会编译报错, 提示无法构成重写.

3.2重写与重载的区别
区别点重载(override)重写(override)
参数列表必须修改一定不能修改
返回值类型可以修改只能互为父子关系或者必须相同
访问限定符可以修改一定不能做更严格的限制（可以降低限制）

静态绑定：也称为前期绑定(早绑定)，即在编译时，根据用户所传递实参类型就确定了具体调用那个方法。典型代表方法重载
动态绑定：也称为后期绑定(晚绑定)，即在编译时，不能确定方法的行为，需要等到程序运行时，才能够确定具体调用那个类的方法，代表是方法重写

4.向上转型

向上转型：实际就是创建一个子类对象，将其当成父类对象来使用

语法格式：

父类类型 对象名 = new 子类类型()

Animal animal = new Cat("喵喵",2);

使用场景：

  1. 直接赋值
  2. 方法传参
  3. 方法返回
public class TestAnimal {
	// 2. 方法传参：形参为父类型引用，可以接收任意子类的对象
	public static void eatFood(Animal a){
		a.eat();
	}


	// 3. 作返回值：返回任意子类对象
	public static Animal buyAnimal(String var){
		if("狗" == var){
			return new Dog("狗狗",1);
		}else if("猫" == var){
			return new Cat("猫猫", 1);
		}else{
			return null;
		}
}

	public static void main(String[] args) {
		Animal cat = new Cat("喵喵",2); // 1. 直接赋值：子类对象赋值给父类对象
		Dog dog = new Dog("汪汪", 1);
		
		eatFood(cat);
		eatFood(dog);
		
		Animal animal = buyAnimal("狗");
		animal.eat();
		
		animal = buyAnimal("猫");
		animal.eat();
	}
}

向上转型的优点：让代码实现更简单灵活
向上转型的缺陷：不能调用到子类特有的方法

5.向下转型 

public class TestAnimal {
	public static void main(String[] args) {
		Cat cat = new Cat("喵咪",2);
		Dog dog = new Dog("汪汪", 1);

		// 向上转型
		Animal animal = cat;
		animal.eat();
		//打印：喵喵吃鱼~~~

		
		animal = dog;
		animal.eat();
		//汪汪吃骨头~~~


		// 编译失败，编译时编译器将animal当成Animal对象处理
		// 而Animal类中没有bark方法，因此编译失败
		animal.bark();

		// 向下转型
		// 程序可以通过编程，但运行时抛出异常---因为：animal实际指向的是狗
		// 现在要强制还原为猫，无法正常还原，运行时抛出：ClassCastException
		cat = (Cat)animal;
		cat.mew();
		// animal本来指向的就是狗，因此将animal还原为狗也是安全的
		dog = (Dog)animal;
		dog.bark();
	}
}

向下转型需要向上转型完毕后再去向下转型，向下转型成功后，可以调用子类的对应方法了

向下转型用的比较少，而且不安全，万一转换失败，运行时就会抛异常。Java中为了提高向下转型的安全性，引入了instanceof ，如果该表达式为true，则可以安全转换。

public class TestAnimal {
	public static void main(String[] args) {
		Cat cat = new Cat("喵喵",2);
		Dog dog = new Dog("汪汪", 1);


		// 向上转型
		Animal animal = cat;
		animal.eat();
		animal = dog;
		animal.eat();

		if(animal instanceof Cat){
			cat = (Cat)animal;
			cat.mew();
		}

		if(animal instanceof Dog){
			dog = (Dog)animal;
			dog.bark();
		}
	}
}
6.多态的优缺点

使用多态的好处：
1.避免使用大量的 if - else

如果使用使用多态, 则不必写这么多的 if - else 分支语句, 代码更简单

2.可扩展能力更强
如果要新增一种新的形状, 使用多态的方式代码改动成本也比较低

class Triangle extends Shape {
	@Override
	public void draw() {
		System.out.println("△");
	}
}

多态缺陷：
代码的运行效率降低

7. 避免在构造方法中调用重写的方法

一段有坑的代码. 我们创建两个类, B 是父类, D 是子类. D 中重写 func 方法. 并且在 B 的构造方法中调用 func

class B {
	public B() {
		// do nothing
		func();//因为创建的是D所以调用的是D类的func()
	}
	public void func() {
		System.out.println("B.func()");
	}
}


class D extends B {
	private int num = 1;
	@Override
	public void func() {
		System.out.println("D.func() " + num);
	}
}


public class Test {
	public static void main(String[] args) {
	D d = new D();
	}
}


//打印结果
D.func() 0
  • 构造 D 对象的同时, 会调用 B 的构造方法.
  • B 的构造方法中调用了 func 方法, 此时会触发动态绑定, 会调用到 D 中的 func
  • 此时 D 对象自身还没有构造, 此时 num 处在未初始化的状态, 值为 0.

结论: “用尽量简单的方式使对象进入可工作状态”, 尽量不要在构造器中调用方法(如果这个方法被子类重写, 就会触发动态绑定, 但是此时子类对象还没构造完成), 可能会出现一些隐藏的但是又极难发现的问题.

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原文地址: https://outofmemory.cn/langs/941934.html

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