JavaSE07|继承和多态-优快云博客

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JavaSE07|继承和多态

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JavaSE07|继承和多态

1.继承

1.1 概念

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。继承呈现了面向对象程序设计的层次结构，体现了由简单到复杂的认知过程。继承主要解决的问题是：共性的抽取，实现代码复用

1.2 继承的语法

修饰符 class 子类 extends 父类 {
// ... 
}

举例：

// Animal.java
public class Animal{
String name;
int age;
public void eat(){
System.out.println(name + "正在吃饭");
}
public void sleep(){
System.out.println(name + "正在睡觉");
}
}
// Dog.java
public class Dog extends Animal{
void bark(){
System.out.println(name + "汪汪汪~~~");
}
}
// Cat.Java
public class Cat extends Animal{
void mew(){
System.out.println(name + "喵喵喵~~~");
}
}
// TestExtend.java
public class TestExtend {
public static void main(String[] args) {
Dog dog = new Dog();
// dog类中并没有定义任何成员变量，name和age属性肯定是从父类Animal中继承下来的
System.out.println(dog.name);
System.out.println(dog.age);
// dog访问的eat()和sleep()方法也是从Animal中继承下来的
dog.eat();
dog.sleep();
dog.bark();
  }
}

注意：

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
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

1.3 父类成员访问

总结：

无论是成员变量还是成员方法，优先在子类中找，找到就访问，否则在父类中找，找到就访问，否则编译报错。
通过派生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；

1.4 super关键字

作用：

子类和父类中可能会存在相同名称的成员，如果要在子类方法中访问父类同名成员时，则使用super。该关键字主要作用：在子类方法中访问父类的成员。

注意：

只能在非静态方法中使用
在子类方法中，访问父类的成员变量和方法。

思考：为啥只能在非静态方法中访问呢？因为static修饰的方法，没有特定的对象来调用，而super，是有针对性的访问子类的父类。

super其他用法在后文中介绍

1.5 子类构造方法

父子父子，先有父再有子，即：子类对象构造时，需要先调用基类构造方法，然后执行子类的构造方法。

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();
}
}
//结果打印：
//Base()
//Derived()

注意：

若父类显式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，即调用基类构造方法
如果父类构造方法是带有参数的，此时需要用户为子类显式定义构造方法，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
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。
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.因为this在构造方法中，也只能作为第一条语句出现

1.6 super和this对比

相同点：

都是Java中的关键字
. 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 .因为他们都牵扯具体的对象,而static修饰的，所有的对象都能调用它。
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：

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
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
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
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

1.7 继承方式

但在Java中只支持以下几种继承方式：

单继承	public class A{…} public class B extends A{…}
多层继承	public class A{…} public class B extends A{…} puclic class C extends B{…}
不同类继承同一个类	public class A{…} puclic class B extends A{…} public class C extends A{…}

注意：Java不支持多继承

1.8 final关键字

final关键可以用来修饰变量、成员方法以及类。

1.修饰变量或字段，表示常量(即不能修改)

2.修饰类：表示此类不能被继承

3.修饰方法：表示该方法不能被重写(后序介绍)

1.9 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。

继承表示对象之间是is-a的关系，比如：狗是动物，猫是动物

组合表示对象之间是has-a的关系，比如：汽车

汽车和其轮胎、发动机、方向盘、车载系统等的关系就应该是组合，因为汽车是有这些部件组成的。

// 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
}

组合和继承都可以实现代码复用，应该使用继承还是组合，需要根据应用场景来选择，一般建议：能用组合尽量用组合。

2.多态

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。

2.1多态实现条件

在java中要实现多态，必须要满足如下几个条件，缺一不可：

必须在继承体系下
子类必须要对父类中方法进行重写
通过父类的引用调用重写的方法

多态体现：在代码运行时，当传递不同类对象时，会调用对应类中的方法。

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) {
Cat cat = new Cat("元宝",2);
Dog dog = new Dog("小七", 1);
eat(cat);
eat(dog);
}
}
//运行结果：
//元宝吃鱼~~~
//元宝正在睡觉
//小七吃骨头~~~
//小七正在睡觉

2.2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。

方法重写规则：

子类在重写父类的方法时，一般必须与父类方法原型一致：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
子类中重写的方法访问权限不能低于父类中被重写的方法
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。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.

重写和重载的区别：

区别点	重写(override)	重载(override)
参数列表	一定不能修改	必须修改
返回类型	一定不能修改【除非可以构成父子类关系】	可以修改
访问限定符	一定不能做更严格的限制（可以降低限制）	可以修改

即：方法重载是一个类的多态性表现,而方法重写是子类与父类的一种多态性表现

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。典型代表函数重载。

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。

2.3 向上转移和向下转型

2.4.1 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("元宝",2);

animal是父类类型，但可以引用一个子类对象，因为是从小范围向大范围的转换

使用场景

直接赋值
方法传参
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".equals(var) ){
return new Dog("狗狗",1);
}else if("猫" .equals(var)){
return new Cat("猫猫", 1);
}else{
return null;
}
}
public static void main(String[] args) {
Animal cat = new Cat("元宝",2); // 1. 直接赋值：子类对象赋值给父类对象
Dog dog = new Dog("小七", 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。

2.4.2 向下转型

将一个子类对象经过向上转型之后当成父类方法使用，再无法调用子类的方法，但有时候可能需要调用子类特有的方法，此时：将父类引用再还原为子类对象即可，即向下转换。

public class TestAnimal {
public static void main(String[] args) {
Cat cat = new Cat("元宝",2);
Dog dog = new Dog("小七", 1);
// 向上转型
Animal animal = cat;
animal.eat();
animal = dog;//本来是猫，还原成狗，不安全
animal.eat();
// 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();
// 向上转型
// 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("元宝",2);
Dog dog = new Dog("小七", 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();
       }
    }
}