JAVA--OOP IV

最新推荐文章于 2025-05-25 20:14:33 发布

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#shapes #class #basic #interface #fun #string

本文深入探讨了Java中的多态概念，包括方法重写、引用转型、抽象方法、抽象类、接口等内容。详细解释了如何利用Java实现多态性，包括静态多态与动态多态的区别及应用，以及抽象类与接口的使用场景。通过实例演示了如何在飞行系统中灵活运用多态性，便于扩展和复用代码。

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本章目标

•方法重写

•引用转型(类型转换)

•了解多态，在Java中实现多态

•abstract关键字 (abstract 方法名 / 类名)

•抽象方法和抽象类

•接口和实现接口，interface关键字和implements关键字

•final关键字(final+类/属性/方法)

•类与类之间的关系（补充）

父/子类中的同名成员

•上次课在讲述super关键字时，提到了父类和子类中存在同名成员的情况；

•如果是同名属性（即成员变量同名），那么可以通过this和super显式地区分开来；

•如果是同名方法（即成员方法同名），情况将会相对复杂。

父/子类中成员方法仅仅同名 (重载)

class BaseClass     //定义基类
{
  public void fun()
  {
    ……  //具体实现代码略
  }
}

class DerivedClass extends BaseClass //派生类继承于基类
{
  public void fun(int x)  //跟父类中有相同名称的方法
  {
    ……  //具体实现代码略
  }
}

/*如果仅仅只是名称相同，但参数列表不同的话，则构成方法重载*/

父/子类中成员方法同原型（重写）

class SuperClass     //定义父类
{
  public void fun()
  {
    ……  //具体实现代码略
  }
}

class SubClass extends SuperClass //子类继承于父类
{
  public void fun()  //与父类中的方法完全同原型
  {
    ……  //具体实现代码略
  }
}

/*如果不但名称相同，而且连方法原型也完全相同的话，则构成方法重写*/

方法重写

•在类的继承体系结构中，如果子类中出现了与父类中有同原型(方法的签名)的方法，那么认为子类中的方法覆盖了父类中的方法（也称为方法重写/覆写）；

•通过子类的实例调用被覆盖的方法时，将总是调用子类中的方法，而父类中的方法将被隐藏。

（补充：）方法签名：包括了方法的：A.形式参数列表 B.返回值类型 C.方法名（不包含：访问控制修饰符）

方法重写示例：

class ParentClass {  //定义父类
  public void fun() {
    System.out.println("这是父类中的方法。");
  }
}

class ChildClass extends ParentClass {//子类继承于父类
  public void fun() {  //子类覆盖父类中的方法
    System.out.println("这是子类中的方法。");
  }
}

class OverriddenTest {  //用于容纳main方法
  public static void main(String[] args) {
    ParentClass parObj = new ParentClass();
    parObj.fun();  //父类的实例调用此方法

    ChildClass chiObj = new ChildClass();
    chiObj.fun();  //子类的实例调用此方法
  }
}

区分方法重写和方法重载

•方法覆盖（重写）和方法重载是两个极易混淆的概念，必须严格区分；

•方法覆盖出现的前提条件之一是必须有继承发生的情况下，而且要求父类和子类中的方法必须同原型；

•方法重载时，继承并不是必需的，它只要求方法名称相同，而参数列表则必须不同，换言之，各方法的原型其实是不同的。

引用转型

•父类的引用可以指向子类的对象，如：

BaseClass obj = new DerivedClass();

这样的语句是合法的；

•但是派生类的引用则不可以指向基类的对象，如：

DerivedClass obj = new BaseClass();

这样的语句将引发错误。

引用转型示例：

class Person {  //定义人类
  ……
}

class Student extends Person {  //学生类继承于人类
  ……
}

public class OverriddenDemo {
  public static void main(String[] args) {

    //正确，所有的学生一定是人
    Person per = new Student();

    //错误，并不是所有的人都是学生
    Student std = new Person();
  }
}

问题：

既然父类的引用可以指向子类的实例，如果父类和子类中存在方法重写的情况，
那么通过父类的引用将会调用到哪个类中的方法呢？

答案很简单，就是 new 谁调用谁

Father f=new Son(); // 这里就调用Son中的方法

示例：

class Shapes {  //基本形状类
  public void draw() {  //绘图的方法
    System.out.println("绘制了一个基本形状。");
  }
}

class Circle extends Shapes {  //圆形类继承于基本形状类
  public void draw() {  //覆盖父类的绘图方法
    System.out.println("绘制了一个圆形。");
  }
} 

class Square extends Shapes {  //正方形类继承与基本形状类
  public void draw() {  //覆盖父类的绘图方法
    System.out.println("绘制了一个正方形。");
  }
}

public class polymorphismDemo {
  public static void main(String[] args) {
    Shapes obj = new Shapes();  //父类的引用指向父类的实例
    obj.draw();                 //调用绘图方法
    obj = new Circle();         //父类的引用指向子类的实例
    obj.draw();                 //调用绘图方法
    obj = new Square();         //父类的引用指向子类的实例
    obj.draw();                 //调用绘图方法
  }
}

多态

•从上例中可以看出，父类的引用指向哪个类的实例就调用哪个类中的方法；(new谁调谁)

•同样是使用父类的引用，调用同一个名称的方法，却可以得到不同的调用结果，这就是Java中的多态，即：同一函数，多种形态；

•实际上多态包括动态多态(重写)和静态多态(重载)。

静态多态

•静态多态也称为编译时多态，即在编译时决定调用哪个方法；

•静态多态一般是指方法重载；

•只要构成了方法重载，就可以认为形成了静态多态的条件；

静态多态与是否发生继承没有必然联系

动态多态

•动态多态也称为运行时多态，即在运行时才能确定调用哪个方法；

•形成动态多态必须具体以下条件：

>必须要有继承的情况存在；

>在继承中必须要有方法覆盖；

>必须由基类的引用指向派生类的实例，并且通过基类的引用调用被覆盖的方法；

•由上述条件可以看出，继承是实现动态多态的首要前提。

使用多态的优点

•我们在前面的学习过程，已经学习到了OOP的封装和继承。

•其中封装我们是为了隐藏细节，使代码模块化，而继承是为了代码重用，那么多态呢？我们来看一段需求！

示例：（飞行系统）

//具体实现代码省略
public class Plane {
    void fly(){…};      // 起飞
    void land(){…};     // 着陆 
}
public class Copter extends Plane {
    void fly(){…};      // 直升机起飞
    void land(){….};     //直升机着陆 
}
public class Jet extends Plane {
    void fly(){…};      // 喷气式飞机起飞
    void land(){….};     //喷气式飞机着陆 
}

多态的优点

•观察上面代码，我们会发现只要使用planeFly方法，可以让所有传给它的飞机（Plane的子类对象）正常起飞！不管是直升机还是喷气机，甚至是现在还不存在的，以后可能会增加的飞碟。

•可以看到planeFly()方法接受的参数是Plane类对象引用，而实际传递给它的都是Plane的子类对象，现在回想一下开头所描述的“多态”，不难理解，我们使用多态便于灵活地扩展我们开发的程序。

抽象方法

•在某些情况下，基类无法（或者没有必要）提供被覆盖方法的具体实现，那么就可以将此方法声明成抽象方法；

•使用关键字abstract声明抽象方法，一般语法：

[访问权限] abstract 返回值类型方法名称(参数列表);

•如：

public abstract void draw();

抽象类

•如果某个类中包含有抽象方法，那么该类就必须定义成抽象类；

•定义抽象类同样使用关键字abstract，一般语法：

[访问权限] abstract class 类名 {

成员列表

}

•如：

public abstract class Shapes {

public abstract void draw();

}

抽象类的注意事项

•抽象类不可以直接实例化，只可以用来继承；

•抽象类的派生子类应该提供对其所有抽象方法的具体实现；

•可以这么认为，抽象方法实际上就是由抽象基类强制要求其派生子类必须实现的方法原型；

•如果抽象类的派生子类没有实现其中的所有抽象方法，那么该派生子类仍然是抽象类，只能用于继承，而不能实例化；

•抽象类中也可以包含有非抽象的方法；

•构造方法和静态方法不可以修饰为abstract。

修改前面的示例：

abstract class Shapes {  //基本形状类，抽象类
  public abstract void draw();  //绘图方法，抽象方法
}

class Circle extends Shapes {  //圆形类继承于基本形状类
  public void draw() {  //实现抽象父类的抽象绘图方法
    System.out.println("绘制了一个圆形。");
  }
} 

class Square extends Shapes {  //正方形类继承与基本形状类
  public void draw() {  //实现抽象父类的抽象绘图方法
    System.out.println("绘制了一个正方形。");
  }
}

public class abstractDemo {  //该类用于容纳main方法
  public static void main(String[] args) {
    Shapes obj;
    obj = new Circle();         //父类的引用指向子类的实例
    obj.draw();                 //调用绘图方法
    obj = new Square();         //父类的引用指向子类的实例
    obj.draw();                 //调用绘图方法
  }
}

接口

•如果某个类中的所有方法都是抽象方法，那么可以考虑将该类定义为接口；

•定义接口使用关键字interface，一般语法：

[访问权限] interface 接口名 {

成员列表

}

•如：

public interface IMyInterface {

……

}

实现接口

•与抽象类相似，接口同样不可以实例化，只能用于实现；

•如果某类要实现接口，则使用implements关键字，一般语法：

[访问权限] class 类名 implements 接口名 {

成员列表

}

•如：

public class MyClass implements IMyInterface {

……

}

接口示例

接口的注意事项

•接口中不能定义非抽象方法，也就是说接口中不能包含有函数实体；

•接口中的所有方法都默认为抽象方法，无需在每个方法前加abstract关键字；

•接口的实现类应该提供对接口中所有抽象方法的具体实现，否则将成为抽象类；

•与抽象类和它的继承类相似，也可以使用接口的引用指向其实现类的对象，从而达到动态多态的效果。

接口示例（续）

/*InterfaceDemo.java源文件*/
//导入必要的接口和类
import aaa.IMyInterface;
import bbb.MyClass;

//用于容纳main方法
public class InterfaceDemo
{
  public static void main(String[] args)
  {
    //使用接口的引用指向实现类的实例
    IMyInterface obj = new MyClass();
    System.out.println("两数的和是：" + obj.add(20, 30));
    System.out.println("两数的差是：" + obj.sub(30, 20));
  }
}

关于接口的更多知识

•Java只支持单继承，而不能象C++那样可以多重继承，接口正是为了弥补这一点；

•某个类只能继承于一个父类，但可以实现多个接口，如：

public class 实现类名 implements 接口1,

接口2,

……,

接口n

{

成员列表

}

关于接口的更多知识（续）

•Java中还允许一个接口继承于另一个接口，即由父接口派生出子接口，如：