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java基础(六)——面向对象_继承、抽象类、接口

2017年11月05日 ⁄ 综合 ⁄ 共 9242字 ⁄ 字号 评论关闭

继承是面向对象三大特征之一,也是实现软件复用的重要手段。Java的继承具有单继承的特点,每个子类只有一个直接父类。

1,  继承的特点:

       Java的继承通过extends关键字来实现,实现继承的类被称为子类,被继承的类称为父类,有时称其为基类、超类。父类和子类的关系,是一种一般和特殊的关系。例如水果和苹果的关系,苹果继承了水果,苹果是水果的子类,则苹果是一种特殊的水果。

      Java里子类继承父类的语法格式如下:

修饰符 class SubClass extends SuperClass

{

        //类的定义部分

2,  注意

   2.1,千万不要为了获取其他类的功能,简化代码而继承。必须是类与类之间有所属关系才可以继承,所属关系 is a。

   2.2 ,Java中只支持单继承,不支持多继承(C++支持多继承),因为多继承容易带来安全隐患:当多个父类定义了相同的功能,当功能内容不同时,子类对象不确定要运行哪一个,但是Java保留了这种机制,并用另外一种体现形式来完成,叫多实现。

  2.3 ,Java支持多层继承,也就是一个继承体系。如何使用一个继承体系呢?

       想要使用体系,先查阅体系父类的描述,因为父类中定义的是该体系中的共性功能。

       通过了解共性功能,就可以知道该体系的基本功能。那么该体系已经可以基本使用了。在具体调用时,要创建最子类的对象,一是因为有可能父类不能创建对象,二是创建子类对象可以使用更多的功能,包括基本的也包括特有的。

继承体系示例代码:

class Plant{…}

class Fruit extends Plant{…}

class Apple extends Fruit{…}

  2.4 如果定义了一个Java类时并未显式指定这个类的直接父类,则这个类默认扩展java.lang.Object类。因此,java.lang.Object是所有类的父类,要么是其直接父类,要么是其间接父类,因此所有Java对象都可调用java.lang.Object类所定义的实例方法。

3,  super关键字

    如果子类中出现了非私有的与父类同名的成员变量时,子类要访问本类中的变量,用this,子类要访问父类中的同名变量,用super;

   super的使用和this的使用几乎一致,this代表的是本类对象的引用,super代表的是父类对象的引用。

        正如this不能出现在static修饰的方法中一样,super也不能出现在static的方法中。Static修饰的方法是属于类的,该方法的调用者可能是一个类,而不是对象,也就不存在对应的父对象了,因而super引用也就失去了意义。

      与this引用类似的是,如果在构造器中使用super引用,则super引用指向该构造器正在初始化的对象所对应的父类对象。

4,  重写,覆盖(override)

    当子类出现和父类一模一样的函数时,子类对象调用该函数,会运行子类函数的内容,如同父类的函数被覆盖一样。这种情况是函数的另外一个特性:重写(覆盖)。

    当子类继承父类,沿袭了父类的功能到子类中,但是子类虽具备该功能,功能的内容却和父类不一致,这时,没有必要定义新功能,而是使用覆盖特殊,保留父类的功能定义,并重写功能内容。

     覆盖:1,子类覆盖父类,必须保证子类的权限大于或者等于父类权限,才可以覆盖,负责编译失败。

                 2,静态只能覆盖静态。

                 3,方法的重写要遵循“两同两小一大”规则,“两同”即方法名相同、形参列表相同,“两下”指的是子类方法返回值类型应比父类返回值类型更小或相等,子类方法声明抛出的异比父类方法声明抛出的异常更小或相等。“一大”指的子类方法的访问权限应比父类方法权限更大或相等,尤其指出的是,覆盖方法和被覆盖方法要么都是类方法,要么都是实例方法,不能一个是类方法,一个是实例方法。

                4,当子类覆盖了父类方法后,子类对象将无法访问父类中被覆盖的方法,但还可以在子类方法中调用父类中被覆盖方法。如需要在子类方法中调用父类中被覆盖方法,可以使用super(被覆盖的是实例方法)或者父类类名(被覆盖的方法是类方法)作为调用者来调用父类中被覆盖方法。

               5,如果父类方法具有private访问权限,则该方法对其子类是隐藏的,因此其子类无法访问该方法,也就是无法重写该方法。如果子类中定义了一个与父类private方法具有相同方法名,相同参数列表,相同返回值类型的方法,依然不是重写,只是在子类中重新定义了一个新方法。

注意:重载和重写的区别,重载只看同名函数的参数列表,重写看子父类方法要一模一样。

5,  子父类中构造函数的特点。示例代码:

class Fu
{
	Fu()
	{
		System.out.println("fu run");
	}
}
class Zi extends Fu
{
	Zi()
	{
		//super();
		System.out.println("zi run");
	}
	Zi(int x)
	{
		//super();
		System.out.println("zi..."+x);
	}
}
class ExtendsDemo 
{
	public static void main(String[] args) 
	{
		Zi z = new Zi();
		Zi z1 = new Zi(4);
	}
}

编译运行结果:

    5.1,在对子类对象进行初始化时,父类的构造函数也会运行,那是因为子类的构造函数默认第一行有一条隐式的语句 super();
super():会访问父类中空参数的构造函数,而且子类中所有的构造函数默认第一行都是super();
    5.2,为什么子类一定要访问父类中的构造函数?
因为父类中的数据子类可以直接获取,所以子类对象在建立时,需要先查看父类是如何对这些数据进行初始化的。
所以子类在对象初始化时,要访问一下父类中的构造函数。
如果要访问父类中指定的构造函数,可以通过手动定义super语句的方式来指定。
注意:super语句一定定义在子类构造函数的第一行。
5.3,子类的实例化过程。
子类的所有的构造函数,默认都会访问父类中的空构造函数,因为子类每一个构造函数内的第一行都有一句隐式的super();当父类中没有空参数的构造函数时,子类必须手动通过super语句形式来指定要访问父类中的构造函数。当然,子类的构造函数第一行也可以手动指定this语句来访问本类中的构造函数。子类中至少会有一个构造函数会访问父类的构造函数。
5.4,在一个构造函数中调用另外一个重载的构造函数使用this来调用,在子类构造函数中调用父类构造函数使用super调用来实现。
示例代码:
class Person
{
	public String name;
	public int age;
	Person(String name , int age)
	{
		this.name = name;
		this.age = age;
	}
}
class Student extends Person
{
	private String num;
	Student(String name , int age , String num)
	{
		super(name,age);
		//this.name = name;
		//this.age = age;
		this.num = num;
	}
	public static void main(String[] args)
	{
		Student s = new Student("chaochao",23,"20103701");
		System.out.println(s.name+"..."+s.age+"..."+s.num);
	}
}

编译运行结果:

从上面程序中不难看出,使用super调用和使用this调用也很像,区别在于super调用的是其父类的构造函数,
而this调用的是同一个类中重载的构造函数。因此,使用super调用父类构造函数也必须出现在子类构造函数执行体的第一行,
所以this调用和super调用不会同时出现。

6,final:最终。作为一个修饰符。

6.1,可以修饰类,函数,变量。

6.2,被final修饰的类不可以被继承。为了避免被继承,被子类复写功能。

因为继承打破了面向对象的封装性,为了更好的封装,使用final来解决。示例代码:

final class Demo
{
	void show(){}
}
class SubDemo extends Demo
{
}
class FinalDemo 
{
	public static void main(String[] args) 
	{
		System.out.println("Hello World!");
	}
} 

编译出错:

6.3,被final修饰的方法不可以被复写。示例代码:
class Demo
{
	final void show1(){}
	void show2(){}
}
class SubDemo extends Demo
{
	void show1(){}
}
class FinalDemo 
{
	public static void main(String[] args) 
	{
		System.out.println("Hello World!");
	}
}

编译出错:

6.4,被final修饰的变量是一个常量只能赋值一次。既可以修饰成员变量,又可以修饰局部变量。

   当在描述事物时,一些数据的值是固定的,那么这时为了增强阅读性,都给这些值起一个名字,方便于阅读。

   而这个值不需要改变,所以加上final修饰。作为常量:常量的书写规范所有的字母都大写,

如果由多个单词组成,单词间通过_连接。

   public static final共同标记常量时,这个常量就成了全局的常量,可以被类名调用。

示例代码:

class Demo
{
	public static final double PI = 3.14;  //可以被类名调用的常量PI,终身为3.14,不可为其赋值
	final void show1(){}
	void show2()
	{
		final int x = 3;
		x = 9;
	}
}
class SubDemo extends Demo
{
	//void show1(){}
}
class FinalDemo 
{
	public static void main(String[] args) 
	{
		System.out.println("Hello World!");
	}
} 

编译出错:

6.5,内部类定义在类中的局部位置上时,只能访问该局部被final修饰的局部变量。

6.6,final修饰基本类型和引用类型变量的区别当使用final修饰基本类型变量时,不能对基本类型变量重新赋值,因此基本类型变量不能被改变。但对于引用类型的变量而言,它保存的仅仅是一个引用,final只保证这个引用所引用的地址不会改变,即一直引用同一个对象,但这个对象完全可以发生改变。示例代码:

import java.util.*;
class Person
{
	private int age;
	public Person(int age)
	{
		this.age = age;
	}
	public void setAge(int age)
	{
		this.age = age;
	}
	public int getAge()
	{
		return this.age;
	}
}
class  TestFinalReference
{
	public static void main(String[] args) 
	{
		final int[] iArr = {5,6,12,9};              //final修饰数组变量,iArr是一个引用变量
		System.out.println(Arrays.toString(iArr));
		Arrays.sort(iArr);                         //对数组进行排序,合法
		System.out.println(Arrays.toString(iArr)); 
		iArr[2] = -8;                              //对数组进行赋值,合法
		System.out.println(Arrays.toString(iArr));
		//iArr = null;                             //对iArr重新赋值,非法
		final Person p = new Person(45);          //final修饰Person变量,p是一个引用变量
		p.setAge(23);                            //改变Person的age属性,合法
		System.out.println(p.getAge());
		//p = null;                               //对p进行重新赋值,非法
	}
} 

编译运行结果:

7,  抽象类

当多个类中出现相同功能,但是功能主体不同;这时可以进行向上抽取,只是抽取功能定义,而不是抽取功能主体。就是抽象。

7.1抽象类的特点

7.1.1,抽象方法一定在抽象类中;

7.1.2,抽象类和抽象方法都必须同时被abstract关键字修饰;

7.1.3,抽象类不可以用new创建对象,因为调用抽象方法没有意义;

7.1.4,抽象类中的抽象方法要被使用,必须由子类重写其所有的抽象方法后,建立子类对象调用;

如果子类只是覆盖了部分抽象方法,那么该子类还是抽象的类.

抽象类和一般类没有太大的不同,该如何描述事物,就如何描述事物,只不过该事物出现了一些看不懂的东西,这些不确定的部分,也是该事物的功能,需要明确出现,但是无法定义主体;通过抽象方法来表示;

抽象类比一般类多了个抽象方法,就是在类中定义抽象方法,用abstract修饰,也可定义一般方法,有主体,可被子类对象直接调用;抽象类不可以实例化;

 

特殊:抽象类中可以不定义抽象方法,可以只定义一般方法。也可以什么都不定义,就是空类,这样做的仅仅是不让该类建立对象;

7.2,如何定义一个抽象类?示例代码:

abstract class Student
{
	abstract void study1();
	abstract void study2();
	void sleep()
	{
		System.out.println("躺着睡");
	}
}

class BaseStudent extends Student
{
	void study1()
	{
		System.out.println("Base Study");
	}
	void study2(){};
}

class AdvStudent extends Student
{
	void study1()
	{
		System.out.println("Adv Study");
	}
	void study2(){};
}

class AbstractDemo
{
	public static void main(String[] args)
	{
		//new Student();    Student类是抽象的,不能实例化一个对象
		new BaseStudent().study1(); //抽象类只能被子类重写,并且只能实例化子类的对象,进行调用
		new BaseStudent().sleep();  
	}
}

    7.3,注意事项

7.3.1,abstract不能用于修饰属性,不能用于修饰局部变量,即没有抽象变量、没有抽象属性等说法;

abstract也不能用于修饰构造器,没有抽象的构造器。抽象类里定义的构造器只能是普通构造器。

7.3..2,abstract关键字修饰的方法必须被其子类重写才有意义,否则这个方法将永远不会有方法体,因此abstract方法也不能定义为private访问权限,即private和abstract不能同时使用。

7.4,抽象类的应用——模板方法模式

什么是模板方法?

在定义功能时,功能的一部分是确定的,但是有一部分是不确定的,而确定的部分在使用不确定的部分,那么这时就将不确定的部分暴露出去,由该类的子类去完成。看示例:

 

需求:获取某段功能代码的运行时间。System.currentTimeMillis();获取当前格林威治时间到当前系统时间的毫秒数。示例代码:

abstract class GetTime
{
	public final void getTime()   //final保证getTime方法不能被子类重写
	{
		long start = System.currentTimeMillis();  //获取当前开始时间
		runCode();
		long end = System.currentTimeMillis();    //获取代码运行结束时间
		System.out.println("运行时间:"+(end-start));
	}
	public abstract void runCode(); //父类定义一个抽象方法,便于子类重写,子类重新定义测试功能代码块
}
class SubTime extends GetTime
{
	public void runCode()         //子类重写测试功能代码块
	{
		for(int i = 0;i < 500;i++)
		{
			System.out.print(i);
		}
	}
}
class TemplateDemo 
{
	public static void main(String[] args) 
	{
		new SubTime().getTime();
	}
}

 8,接口(interface)

如果一个抽象类中的所有方法都是抽象的,我们就可以将这个类用另外一种方式来定义,也就是接口定义。

接口是抽象方法和常量值的定义的集合,从本质上讲,接口是一种特殊的抽象类,这种抽象类中只包含常量和方法的定义,而没有变量和方法的实现。

 

8.1,接口的定义:

和类定义不同,定义接口不再使用class关键字,而是使用interface关键字。接口定义的基本语法如下:

[修饰符] interace 接口名 extends 父接口1,父接口2,…

{

              零个到多个常量定义…

              零个到多个抽象方法定义…

}

接口定义时,格式特点:

1,接口中常见定义:常量、抽象方法

2,接口中的成员都有固定修饰符

   常量:public static final

   方法:public abstract

记住:接口中的成员都是public

如果在接口中定义常量和方法时未加固定修饰,则编译系统会自动加上,但为了代码的阅读性,最好加上。

 

8.2,接口的实现,关键字implements

接口是不可以创建对象的,因为有抽象方法,需要被子类实现,子类对接口中的抽象方法全部覆盖后,子类才可以实例化,否则子类是一个抽象类。示例代码:

interface Inter
{
	public static final int NUM=3;
	public abstract void show();
}
class Test implements Inter
{
	public void show(){}
}
class InterfaceDemo 
{
	public static void main(String[] args) 
	{
	System.out.println("Hello World!");
	}
} 

  8.3,接口的多实现和多继承

接口可以被类多实现,也是对多继承不支持的转换形式。java支持多实现。示例代码:

//多实现的举例:
interface InterA
{
	 public abstract methodA();
}
interface InterB
{
	public abstract methodB();
}
class Test implements InterA,InterB
{
	public void methodA(){}
	public void methodB(){}
} 

在Java中,类与类之间不支持多继承,但是在接口中却支持多继承,看示例代码:
//接口多继承的举例
interface A
{
	void methodA();
}
interface B extends A
{
	void methodB();
}
interface C extends B
{
	void methodC();
}
class D implements C
{
	public void methodA(){}
	public void methodB(){}
	public void methodC(){}
}
//第二种方式:
interface A
{
	void methodA();
}
interface B 
{
	void methodB();
}
interface C extends A,B
{
	void methodC();
}
class D implements C
{
	public void methodA(){}
	public void methodB(){}
	public void methodC(){}
}

这天的知识清单已经列到此为止,下面需要总结:
1,  对了今天的学习,知识量稍大,难度有所增加,Java的面向对象编程思想是一种抽象的思维,内容不好理解,但是理解好这些内容对日后的开发有着重要作用,即使以后转到其它平台,如.NET,这些思想也是不变的。
2,  继承。需要理解好继承的特点,继承的优点在于使代码具备高复用性,但是带来了一个缺点,继承打破了面向对象的封装原则,随后引入final修饰,final修饰类,函数和变量时,被修饰的部分初始化后就不能改变,用final修饰类保证了封装性。但是需要注意的一点是,final修饰基本变量和引用变量的区别,最初不好理解,查阅了一些资料,问题得到了很好的解决,详情在上面,多注意!
    3,  理解好super关键字,区分this和super:this代表的本类对象的引用,super代表的是父类对象的引用。
4,  讲讲抽象类和接口的区别,这个非常重要!
接口和抽象类很像,它们都具有如下特征:
》》接口和抽象类都不可以被实例化,它们都位于继承树的顶端,用于被其它类实现和继承。
》》接口和抽象类都可以包含抽象方法,实现接口或继承抽象类的普通子类都必须实现这些抽象方法,否则这个子类还是抽象的。
二者的差别在于:
接口作为系统与外界交互的窗口,接口体现的是一种规范。对于接口的实现而言,接口规定了实现者必须向外提供哪些服务,对于接口的调用者而言,接口规定了调用者可以调用哪些服务,以及如何调用这些服务。当在一个程序中使用接口时,接口是多个模块间的耦合标准,当在多个应用程序之间使用接口时,接口是多个程序之间的通信标准。
抽象类则不一样,抽象类作为系统中多个子类的共同父类,它所体现的是一种模板设计。抽象父类可以被当成系统实现过程中的中间产品,这个中间产品已经实现了系统的部分功能,但这个产品依然不能当做最终产品,必须得进一步完善。
除此之外:
》》接口里只能包含抽象方法,不包含已经提供实现的方法;抽象类则完全可以包含普通方法。
》》接口里不能定义静态方法,抽象类里可以定义静态方法。
》》接口里只能定义静态常量属性,不能定义普通属性;抽象类里既可以定义普通属性,也可以定义静态常量属性。
》》接口不包含构造器;抽象类里可以包含构造器,抽象类里的构造器并不是用于创建对象,而让其子类调用这些构造器来完成属于抽象类的初始化操作。
》》接口里不能包含初始化块,但抽象类则完全可以包含初始化块。
》》一个类最多只能有一个直接父类,包括抽象类;但一个类可以直接实现多个接口,通过实现多个接口可以弥补Java单继承的不足。
5,  面向接口编程
接口体现的是一种规范和实现分离的设计哲学,充分利用接口可以极好地降低程序各模块之间的耦合,从而提高系统的可扩展性和可维护性。

2013.03.20/21

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