面向对象08-12：封装、继承、多态

最新推荐文章于 2022-10-15 20:12:10 发布

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本文围绕Java面向对象编程展开，详细介绍了封装、继承和多态。封装通过访问控制符隐藏类信息，提高安全性；继承使子类拥有父类特征和行为，Java支持单继承和多重继承；多态是方法的多态，需继承、方法重写和父类引用指向子类对象三个条件。

封装

参考博文

概念

将类的某些信息隐藏在类的内部，不允许外部程序直接访问，而是通过该类提供的方法来实现对隐藏信息的访问和操作。

作用

直接通过操控类对象，不需要对具体实现十分了解，使类属性和方法的具体实现对外不可见。不但方便还起到了保护作用。

其他

该露的露，该藏的藏
- 程序设计要追求“高内聚，低耦合”。高内聚就是类的内部数据操作细节自己完成，不允许外部干涉；低耦合：仅暴露少量的方法给外界使用。
封装（数据的隐藏）
- 通常，应禁止直接访问一个对象中数据的实际表示，而应通过操作接口访问，这称为信息隐藏。
- 封装主要封装类的属性，一般不封装类的方法
- 封装的基本步骤：1. 修改类的属性的可见性（设为private）2. 创建getter/setter方法（用于对类中私有化的属性进行读写）3. 在getter/setter方法中加入属性控制语句（对属性值的合理性进行判断）

封装的实现----使用访问控制符

Java是使用“访问修饰符”来控制那些细节需要封装，那些细节需要暴露的。
Java中4种“访问控制符”分别为private、default（默认）、protected、public，它们说明了面向对象的封装性，所以我们要利用它们尽可能的让访问权限降到最低，从而提高安全性。
参考博文
在这里插入图片描述 private：表示私有，只有自己类能访问。
default：表示没有修饰符，只有同一个包的类能访问
protected：表示可以被同一个包的类以及其他包中的子类访问
public：表示可以被该项目的所有包中的所有类访问

封装使用细节

类的属性的处理：

一般使用private访问权限。
提供相应的get/set方法来访问相关属性，这些方法通常是public修饰的，以提供对属性的赋值与读取操作（注意boolean变量的get方法是is开头）。
一些只用于本类的辅助性方法可以用private修饰，希望其他类调用的方法用public修饰。
重点：属性私有，然后通过调用get、set方法对属性进行更改

package com.oop.demo03;
//类
public class Student {
    //属性私有
    private String name;//名字
    private int id;//学号
    private char sex;//性别
    private int age;//年龄

    //提供一些可以操作这个属性的方法！
    //提供一public的get、set方法

    //get获得这个数据
    public String getName(){
        return this.name;
    }
    //set给这个数据设置值
    public void setName(String name){
        this.name=name;
    }
    
    //alt+insert自动生成get、set方法
    public char getSex() {
        return sex;
    }

    public void setSex(char sex) {
        this.sex = sex;
    }

    public int getAge() {
        return age;
    }

    public void setAge(int age) {
        if(age>120||age<0){//不合法
            this.age = 3;
        }else{
            this.age = age;
        }

    }
}

package com.oop.demo03;

public class Application {
    public static void main(String[] args){
        Student s1 = new Student();

        System.out.println(s1.getName());
        s1.setName("潘潘");

        System.out.println(s1.getName());

        s1.setAge(-1);//不合法
        System.out.println(s1.getAge());
    }
}

运行结果：

null
潘潘
3

继承

参考博文
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。
所有类都继承于java.lang.Object，当一个没有继承的关键字，则默认继承object祖先类。

类的继承格式

Java中通过extends关键字可以申明一个类是从另一个类继承而来的。

class 父类{
}

class 子类 extends 父类{
}

继承的类型

注意Java只有单继承，没有多继承，但支持多重继承。
在这里插入图片描述

继承的特性

父类也成为超类、基类、派生类等
Java中只有单继承，没有像C++那样的多继承，多继承会引起混乱，使得继承链过于复杂，系统难以维护。
Java中类没有多继承，接口有多继承。
子类继承父类，可以得到父类的全部属性和方法（除了父类的构造方法），但不见的可以直接访问（如父类私有的属性和方法）。
如果定义一个类时，没有调用extends，则它的父类是Java.lang.Object
子类拥有父类的非private的属性、方法。
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。
子类可以用自己的方式实现父类的方法，即对父类方法进行重写。
Java的继承是单继承，但是可以多重继承。多重继承就是，例如 B 类继承 A 类，C 类继承 B 类，所以按照关系就是 B 类是 C 类的父类，A 类是 B 类的父类。
提高了类之间的耦合性（继承的特点，耦合性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

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。

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）。

public interface A {
    public void eat();
    public void sleep();
}
 
public interface B {
    public void show();
}
 
public class C implements A,B {
}

Object类

Object类是所有Java类的根基类，也就意味着所有Java对象都拥有Object类的属性和方法。

super与this

super关键字：可以通过super关键字来访问父类中（被子类覆盖）的方法和属性，用来引用当前对象的父类。
注：子类是不继承父类的构造方法的，它只是调用（显示或隐式）。如果父类的构造器带有参数，则必须在子类的构造器中显示地通过super关键字调用父类的构造器并配以适当的参数列表。如果父类没有显示的构造方法，则在子类的构造方法中不需要使用super关键字调用父类的构造方法，系统会自动调用父类的无参构造方法。

使用super调用普通方法，语句没有位置限制，可以在子类中随便使用。
若是类的构造方法中的第一行代码没有显示的使用super(…)或this(…)调用父类或本类自身构造方法，那么Java会默认调用super()，含义是调用其父类的无参构造方法，这里super()可以省略。
所有类的构造方法中的第一句代码都是super()（不管显示还是隐式）来调用父类对应的构造方法。
this关键字：指向本类，用来引用当前对象。

package com.oop.demo04;
//父类
public class Person {
   protected String name = "panpan";

    public Person() {
        System.out.println("执行Person父类无参构造方法");
    }

    public Person(String name) {
        this.name = name;
        System.out.println("执行Person父类有参构造方法");
    }

    public void print(){
       System.out.println("Person");
   }
}

package com.oop.demo04;

//子类继承了父类，就会拥有父类的全部方法
public class Student extends Person{
    private String name = "ouhong";

    public Student() {
        //隐藏代码：隐式调用了父类的无参构造方法,super()
        //若显示调用父类构造方法，必须将super(...)或super放在第一句
        System.out.println("执行student子类构造方法");
    }

    public void print(){
        System.out.println("student");
    }

    public void test(){

        //不建议采用此格式调用本类属性或方法
        System.out.println(name);//调用本类属性，与this.name效果相同
        System.out.println(this.name);//调用本类属性，建议使用的格式
        System.out.println(super.name);//调用父类属性
    }
    public void test1(){
        print();//student，调用子类方法
        this.print();//student，调用子类方法
        super.print();//Person，调用父类方法
    }
}

package com.oop;

import com.oop.demo04.Student;

public class Application {
    public static void main(String[] args){
        Student student = new Student();
        System.out.println();
        student.test();
        System.out.println();
        student.test1();
    }

}

运行结果：

执行Person父类无参构造方法
执行student子类构造方法

ouhong
ouhong
panpan

student
student
Person

final关键字

final关键字的作用：

修饰变量：被他修饰的变量，一旦赋初值了，就不能再重新赋值。

final int MAX_NUM = 120;

修饰方法：该方法不可被子类重写，但是可以被重载。

final void study(){
}

修饰类：修饰的类不能被继承，比如：Math、String等。

final class A{
}

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。

多态的要点

多态是方法的多态，不是属性的多态（多态与属性无关）。
多态的存在要有3个必要条件：继承、方法重写、父类引用指向子类对象。
父类引用指向子类对象后，用该父类引用调用子类重写的方法，此时多态就出现了。
```
Parent p = new Child();
```

对象的转型

父类引用指向子类对象，我们称这个过程为向上转型，属于自动类型转换。
向上转型后的父类引用变量只能调用它编译类型的方法，不能调用它运行时类型的方法。若想要调用它运行时类型的方法，这时，我们就需要进行类型的强制转换，我们称之为向下转型。

package com.oop.demo05;

//重写都是方法的重写，和属性无关
public class Parent {
    public void test(){
        System.out.println("Parent-->test()");
    }
}

package com.oop.demo05;

public class Child extends Parent{
    //Override  重写
    @Override//有功能的注解
    public void test() {
        System.out.println("Child-->test()");
    }
    public void eat(){
        System.out.println("eat()");
    }
}

package com.oop;

import com.oop.demo04.Student;
import com.oop.demo05.Child;
import com.oop.demo05.Parent;

public class Application {
    public static void main(String[] args){
    	//Child子类能调用的方法都是自己的或者继承父类的
        Child c = new Child();
        c.test();

        System.out.println();
        //对象能执行哪些方法，主要看对象左边的类型，和右边关系不大
        //即若子类重写了父类的该方法，则调用子类的该方法；若子类没重写该方法，则调用父类的该方法。
        //父类调用指向子类
        Parent p = new Child();//子类重写了父类的方法，执行子类的方法
        p.test();
        //p.eat();//报错，Parent父类，可以指向子类，但是不能调用子类独有的方法
        ((Child) p).eat();//向下转型

    }

}

运行结果：

Child-->test()

Child-->test()
eat()

方法的重写

参考博文
 重写与重载参考博文

子类通过重写父类的方法，可以用自身的行为替换父亲的行为。
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。

重写的条件：
参考博文
方法的重写需要符合下面的三个要点：

重写只跟非静态方法（成员方法）有关，与静态方法无关。静态方法和非静态方法不一样，在静态方法中，方法的调用只和左边声明的对象类型有关，而与右边无关，是哪个类型，就调用对应的方法。即父类引用指向子类，无论子类中是否有与父类相同的方法，都只调用父类的方法。
声明为static的方法不能被重写，但是能够再次声明。
子类和父类在同一个包中时，子类可以重写父类除了声明为 private 和 final 方法的其他方法。
子类和父类不在同一个包中时，子类只能重写父类的声明为 public 和 protected 的非 final 方法。
方法名、形参列表必须相同，只是方法体不同。
返回值类型和声明异常类型范围，子类小于等于父类。
访问权限，子类大于等于父类，public>protected>default>private

package com.oop.demo05;

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;
    }
}

package com.oop.demo05;

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;
    }
}

package com.oop;


import com.oop.demo05.Employee;
import com.oop.demo05.Salary;

public class Application {
    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("\n使用 Employee 的引用调用 mailCheck--");
        e.mailCheck();

    }

}

运行结果：

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：

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。
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()。
e 是 Employee 的引用，但引用 e 最终运行的是 Salary 类的 mailCheck() 方法。
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。