JAVA基础－面向对象之继承与多态

1、继承

概念：将多个类中的共性描述提取出来单独进行描述，不需要在这些类中再进行描述，只要让这些类与单独描述的这个类有关系就可以了，这个关系就叫继承。

格式：class 子类名 extends 父类名。

特点：

（1）提高了代码的复用性。

（2）让类与类之间产生了关系，有了这个关系，才有了多态的特性。

（3）子类在继承父类时，会继承父类中的全部的属性与方法。

（4）JAVA只支持单继承，不支持多继承。因为多继承容易带来安全隐患，当多个父类中定义了相同功能，当功能内容不同时，了类对象不确定要运行哪一个。但是JAVA保留了多继承这个种机制，并用另一种体现形式来完成表示，即多实现。

（5）JAVA支持多层继承，也就是一个继承体系。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，那么这个体系已经可以基本使用了，那么在具体调用时，要创建最子类的对象，因为有可能父类不能创建对象，且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。简单一句话，查阅父类功能，创建子类对象使用功能。

示例：

//定义一个Person类

class  person{

         String name;

         int age;

}

 //定义Student继承Person类

class  Student extends  Person

{

         void study(){}

}

 //定义Worker类继承Person类

class  Worder extends  Person

{

                   void  work(){}

}

说明：定义了一个Person类，类中定义了name属性和age属性，同时定义了Student类和Worker类，因为Student类和Worker类继承了Person类，此时Student类和Worker类也具有name属性和age属性，所以Student类和Worker类不需要再定义name属性和age属性。

注意：千万不要为了获取其他类的功能简化代码面继承，必须是类与类之间有所属关系才可以继承。

2、子父类中类成员的特点

2.1、子父类中变量的特点

（1）如果子类中出现非私有的同名成员变量时，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。

示例：

//定义Fu类

class  Fu

{

         int num=4;

}

 //定义Zi类

class  Zi extends Fu

{

         int num=5;

         void show1()

         {

                   //通过this关键字调用本类定义的num变量

                   System.out.println(this.num);

         }

         void show2()

         {

                   //通过super关键字调用从Fu类继承的num变量

                   System.out.println(super.num);

         }

}

说明：定义了一个Fu类，Fu类中定义了一个num属性，定义一个Zi类继承Fu类，Zi类中定义了一个与Fu类中同名的num属性，此时，若建立一个Zi类的对象调用show1方法，则打印的是Zi类中定义的num，调用show2方法时，则打印的是Fu类中定义的num。

（2）子类在继承父类时，会继承父类中的全部的属性与方法，如果父类中的成员被private所修饰，则表示父类对子类隐藏了此成员，子类将无法显式地调用此成员，只能隐式的去调用。

示例：

//定义一个Fu类

class  Fu

{

         //将变量num私有

         private int  num=4;

         //定义访问num的方法

         int getNum()

         {

                   return  num;

         }

}

//定义Zi类继承Fu类

class  Zi extends Fu

{

         //Zi类只能通过从Fu继承的getNum方法去访问num

         System.out.println(getNum());

}

说明：定义了一个Fu类，定义了一个Zi类继承Fu类，此时不能通过Zi类的对象直接访问Fu类中的num属性。

2.2、子父类中函数的特点

当子类出现和父类一模一样的函数时，当子类对象调用该函数时会运行子类函数的内容，如同父类的函数被覆盖了一样，这种情况是函数的另一个特性，即重写（覆盖）。此时父类的方法还是在内存中，只是此时父类的方法没有运行而已。

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

示例：

class  Fu

{

         void  show()

         {

                   System.out.println(“Fu show”);

         }

}

class  Zi extends Fu

{

         //复写从Fu类继承的show方法

         void  show()

         {

                   System.out.println(“Zi  show”);

         }

}

说明：定义了一个Fu类，Fu类中定义了一个show方法，定义了一个Zi类继承Fu类，Zi类中也定义了一个show方法，当建立一个Zi类对象去调用show方法时，调用的是Zi类中的show方法，即会打印Zi  show，此时称Fu类中的show方法被Zi类中的show方法覆盖。

注意：子类覆盖父类，必须保证子类权限大于等于父类权限，才可以覆盖，否则编译失败。静态只能覆盖静态。

重写与重载的区别：重载只看同名函数的参数列表，重写要求子父类中的方法一模一样。

2.3、子父类中构造函数的特点

在对子类对象进行初始化时，父类的构造函数也会运行，是因为子类的构造函数默认第一行有一条隐式的语句super()，即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()。在父类中没有空参数的构造函数时，子类必须手动通过super语句的形式来指定要访问的父类中构造函数。也可以在子类的构造函数的第一行手动指定this语句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中的构造函数。

示例：

class  Fu

{

         Fu()

         {

                   System.out.println(“Fu run”);

         }

}

class  Zi extends Fu

{

         Zi()

         {

                   System.out.println(“Zi  run”);

         }

}

说明：当用Zi  z=new Zi()建立Zi类对象，在Zi类对象进行初始化时，会先打印Fu  run，再打印Zi  run，因为此时Zi类构造函数的第一行有一条隐式的super()语句去调用Fu类中的构造函数。

注意：super语句一定定义在子类构造函数的第一行。

为什么要调用父类中的构造函数：

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，一定要先访问父类中的构造函数。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。

2.4、final关键字

概念：final是一个修饰符，可以修饰类，方法和变量。

特点：

－final修饰的类不可以被继承。

－final修饰的方法不可以被覆盖。

－final修饰的变量是一个常量，只能被赋值一次。

－内部类只能访问被final修饰的局部变量。

3、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，但只抽取功能定义而不抽取功能主体，被抽取的功能被称为抽象方法，包含抽象方法的类称为抽象类，抽象类和抽象方法被abstract关键字修饰。

格式：

abstract  class 类名

{

         abstract  返回值类型 抽象方法名();

}

特点：

（1）抽象方法一定在抽象类中。

（2）抽象方法和抽象类都必须被adstract关键字修饰。

（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。

（4）抽象类中的方法要被使用，必须由子类复写所有的抽象方法后建立子类对象调用。如果子类只覆盖了部分抽象方法，那么该子类还是一个抽象类。

示例：

//定义一个抽象类Student

abstract  class Student

{

                   //定义一个抽象方法

                   abstract  void study();

}

class  BaseStudent extends  Student

{

                    //对从Student类继承的study方法进行复写

                   void  study(){}

}

说明：定义了一个抽象类Student，定义了一个BaseStudent继承了Student，此时，不能用new建立Student的对象，而BaseStudent的对象若要调用Student的study方法，需要先在BaseStudent类中复写该方法。

注意：抽象类中可以有抽象方法和一般方法。抽象类中可以不定义抽象方法，但这样做仅仅是不让该类建立对象。

抽象类与一般类的区别：

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，但无法定义主体，通过抽象方法来表示。

练习：

对员工进行建模，员工包含三个属性，姓名，工号和工资，经理也是员工，除了含有员工的属性外，还有奖金属性，用继承的思想设计出员工类和经理类。

//定义一个抽象类Employee

abstractclass Employee

{

    private String name;

    private String id;

    private double pay;

    Employee(String name,String id,double pay)

    {

        this.name=name;

        this.id=id;

        this.pay=pay;

    }

    public abstract void work();

}

 //定义Manager类继承Employee类

classManager extends Employee

{

     //定义Manager类特有成员bonus

    private int bonus;

    Manager(String name,String id,double pay,intbonus)

    {

        super(name,id,pay);

        this.bonus=bonus;

    }

    //复写Employee的work方法

    public void work()

    {

        System.out.println("Managerwork");

    }

}

 //定义Pro类继承Employee类

classPro extends Employee

{

    Pro(String name,String id,double pay)

    {

        super(name,id,pay);

    }

    public void work()

    {

        System.out.println("Prowork");

    }

}

 

模版方法设计模式：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。

示例：

获取一段程序运行的时间

//定义抽象类GetTime

abstract class GetTime

{

          //定义获取程序运行时间的方法

         publicfinal void getTime()

         {

                   longstart=System.currentTimeMillis();

                   runCode();

                   longend=System.currentTimeMillis();

                   System.out.println("Runtime:"+(end-start));

         }

         //定义抽象方法runCode

         publicabstract void runCode();

}

//定义SubTime类继承GetTime

class SubTime extends GetTime

{

         //复写runCode方法

         publicvoid runCode()

         {

                   for(inti=0;i<1000;i++)

                   {

                            System.out.println(i);

                   }

         }

}

public class TemplateDemo

{

         publicstatic void main(String[] args)

         {

                   //创建SubTime类对象

                   SubTimest=new SubTime();

                   //获取runCode方法内代码的运行时间

                   st.getTime();

         }

}

4、接口

概念：初期理解，可以认为是一个特殊的抽象类，当抽象类中的方法都是抽象的，那么该类可以通过接口的形式来表示，接口用interface来定义。

格式：

interface  接口名

{

         public abstract 方法名();

}

格式特点：

（1）接口中常见定义：常量、抽象方法。

（2）接口中的成员都是有固定修饰符的。

       常量：public static final

       方法：public abstract

（3）接口中的成员都是public的。

注意：接口是不可以创建对象的，因为有抽象方法。接口需要被子类实现，子类对接口中的抽象方法全部都覆盖后，子类才可以实例化，否则子类是一个抽象类。定义子类时用implements关键字对接口实现。

示例：

//定义一个接口

interface  Inter

{

    public  static final  NUM=3;

    public  abstract void  show();

}

//定义Test类实现Inter接口

class  Test  implements Inter

{

    public void show(){}

}

说明：定义了一个接口Inter，定义了一个Test类实现了接口Inter，此时Test类需要复写Inter内的抽象方法才可以实例化。

接口特性：

（1）接口可以被类多实现，因为接口中的方法都是抽象方法，没有方法主体。也是对多继承不支持的转换形式，JAVA支持多实现。

示例：

interface  InterA

{

    public abstract voidshow();

}

interface  InterB

{

    public abstract voidmethod();

}

 //定义Test类同时实现接口InterA和InterB

class  Test  implements InterA,InterB

{

    public void show(){}

    public void method(){}

}

说明：定义了两个接口InterA和InterB，定义了一个Test类实现了接口InterA和InterB。

（2）子类可以在继承父类的同时再实现接口。接口可以继承接口且可以多继承，前提是若多个父接口中有相同的方法，则这些方法必须有相同的返回值类型。

示例：

interface  InterA

{

    public abstract voidshow();

}

interface  InterB

{

    public abstract voidmethod();

}

class Demo

{

    public voidfunction(){}

}

//定义Test类在继承Demo类的同时实现接口InterA和InterB

class  Test  extends Demo  implements  InterA,InterB

{

    public void show(){}

    public void method(){}

}

说明：定义了两个接口InterA和InterB，定义了两个类Test和Demo，Test类先继承了Demo类再实现了接口InterA和InterB。

（3）接口之间支持多继承

示例：

interface  InterA

{

    public abstract voidshowA();

}

interface  InterB

{

    public abstract voidshowB();

}

//定义接口InterC继承接口InterA和InterB

interface InterC extends InterA,InterB

{

    public abstract voidshowC();

}

说明：定义了三个接口InterA，InterB和InterC，接口InterC同时继承了接口InterA和接口InterB。

接口的特点：

（1）接口是对外暴露的规则。

（2）接口是程序的功能扩展。

（3）接口可以用来多实现。

（4）类与接口之间是实现关系，而且类可以继承一个类的同时实现多个接口。

 （5）接口与接口之间可以有继承关系。

5、多态

（1）多态的定义：某一事物的多种存在形态。                                                            

（2）多态的体现：父类的引用指向了自已的子类对象。父类的引用也可以接收子类的对象。

（3）多态的前提：类与类之间必须有关系，要么是继承关系，要么是实现关系。通常还有一个前提，即存在覆盖。

（4）多态的好处：多态的出现大大的提高了程序的扩展性。

（5）多态的弊端：虽然提高了扩展性，但是子类对象只能使用父类的引用访问父类中有的成员。

示例：

abstract class Animal

{

    publicabstract void eat();

}

public class Cat extends Animal

{

    publicvoid eat(){}

    publicvoid catchMouse(){}

}

说明：定义了一个抽象类Animal，定义一个Cat类继承Animal，同时重写Animal类中的eat方法，并且定义了本类特有的方法catchMouse，此时可以通过Animal a=new Cat()来建立Cat的对象，即建立Animal的引用来指向Cat的对象。此时可以通过Animal类的引用a去调用Cat类中的eat方法，但是不能用a去调用Cat类中的特有方法catchMouse。

（6）转型：当将父类的引用指向自已的子类对象时，称为类型提升，即向上转型。当想要调用子类中的特有方法而将父类的引用强制转成子类类型时，称为向下转型。

在上例中，通过Animal a=new Cat()来建立Cat的对象称不类型提升（向上转型），如果想用Animal的引用a去调用Cat类的特有方法，就需要将Animal的引用强制转换为Cat类型，即Cat c=(Cat)a;此时就称为向下转型。

注意：千万不要将父类对象转成子类类型，我们能转换的是父类引用指向了自已的子类对象时，该应用可以可以被提升，也可以被强制转换。多态自始至终都是子类对象在做着变化。

6、多态中成员的特点

（1）在多态中非静态成员函数的特点：在编译时，参阅引用型变量所属的类中是否有调用的方法，如果有，编译通过，如果没有，编译失败。在运行时，参阅对象所属的类中是否有调用的方法。

示例：

class  Fu

{

         public void method1()

         {

                   System.out.println(“Fu_method_1”);

         }

         public void method2()

         {

                   System.out.println(“Fu_method_2”);

         }

 

}

class  Zi extends Fu

{

         public void method1()

         {

                   System.out.println(“Zi_method_1”);

         }

         public void method3()

         {

                   System.out.println(“Zi_method_3”);

         }

}

说明：定义一个Fu类，类中有method1和method2两个方法，定义Zi类继承父类，Zi类中重写了Fu类中的method1方法并定义了本类特有的method3方法，当通过Fu f=new Zi()建立Zi类对象后，可以通过f调用method1和 method2方法且打印结果分别为Zi_method_1和Fu_method2，但如果通过f去调用Zi类中的method3时，编译会失败。

（2）在多态中成员变量的特点：无论在编译还是在运行时，都参阅引用型变量所属的类中是否有调用的变量。

class  Fu

{

         int num=5;

}

class  Zi extends Fu

{

         int num=8;

}

class Demo

{

         public static voidmain(String[] args)

         {

Fu f=new Zi();

//Fu类引用只能调用Fu类中的num

                   System.out.println(f.num);

         }

        

}

说明：上述程序中父类引用f会调用Fu类中的num，即程序结果会打印5。

（3）在多态中静态成员函数的特点：无论在编译还是在运行时，都参阅引用型变量所属的类中是否有调用的函数。

class  Fu

{

         public static voidmethod()

         {

                   System.out.println(“Fu_method”);

         }

}

class  Zi extends Fu

{

         public static voidmethod()

         {

                   System.out.println(“Zi_method”);

         }

}

class Demo

{

    public static voidmain(String[] args)

    {

Fu f=new Zi();

//此时Fu类引用只调用Fu中类的method方法

        f.method();

    }

   

}

说明：上述程序中Fu的引用f调用的是Fu类中的method方法，即程序结果打印Fu_method。

7、Object类

Object类是所有对象的直接或间接父类。该类中定义的是所有对象都具备的功能。

（1）equals方法：equals方法是Object类提供的用于比较两个对象是否相同的方法，该方法比较的是两个对象的内存地址值，若两个对象的内存地址值相同则返回true，否则返回false。当定义一个类时，该类默认继承Object类，所以该类会继承Object类中的equals方法，此时可以重写Object类中的equals方法，定义自己特有的比较内容。

     示例：

class Demo1

{

        private int num;

        Demo1(int num)

        {

            this.num=num;

        }

}

class Demo2

{

        private int num;

        Demo2(int num)

        {

            this.num=num;

        }

         //复写Object类的equals方法

        public Booleanequals(Object obj)

        {

            //判断obj是否是Demo2的实例对象

            if(!(objinstanceof Demo2))

                returnfalse;

            Demo2d=(Demo2)obj;

            returnthis.num==d.num;

        }

}

class Demo

{

        public static voidmain(String[] args)

        {

            Demo1 d11=newDemo1(2);

            Demo1 d12=newDemo1(2);

            //调用的是从 Object中继承的equals方法

            System.out.println(d11.equals(d12));

            Demo2 d21=newDemo2(3);

            Demo2 d22=newDemo2(3);

            //调用的是Demo2类中复写的 equals方法

            System.out.println(d21.equals(d22));

        }

}

说明：上述程序中，定义了两个类Demo1和Demo2，其中Demo1没有复写Object类中的equals方法，Demo2中复写了Object类中的equals方法，所以当Demo1的对象调用equals方法是比较的是两个对象的地址值，当Demo2的对象调用equals方法是比较的是两个对象 中num的值，所以程序结果打印的是false和true。

（2）toString方法：toString方法是Object类提供的用于返回对象的字符串，该字符串由对象所属的类名、@符号和对象的哈希码组成。当定义一个类时，若想该类的对象在调用toString方法时能打印自己想要的内容，可以重写toString方法。

示例：

、

运行结果：

说明：定义了两个类Demo1和Demo2，其中Demo1没有复写Object类中的toString方法，Demo2中复写了Object类中的toString方法，当两个类的对象分别调用toString方法时，Demo1的对象调用的是Object类中默认的toString方法，当Demo2的对象调用的是Demo2类中重写的toString方法。

8、内部类

（1）定义：将一个类定义在另一个类的里面，对里面那个类就称为内部类（内置类、嵌套类）。

（2）格式：

class 外部类名

{

        class 内部类名

        {

        }

}

（3）内部类访问特点：

－内部类可以直接访问外部类中的成员，包括私有成员，因为内部类中持有了一个外部类的引用，格式为外部类名.this.成员名

－而外部类要访问内部类中的成员必须要建立内部类的对象。

－当内部类定义在外部类的成员位置上，而且非私有，可以在外部其他类中直接建立内部类对象，格式：外部类名.内部类外 变量名＝外部类对象.内部类对象

 示例：

class Outer

{

    private int num=3;

    //定义一个内部类

    class Inner

    {

        void function()

        {

            System.out.println(num);

        }

    }

    void method()

    {

        Inner in=newInner();

        in.function();

    }

}

说明：定义了一个外部类Outer，在Outer中定义了内部类Inner，此时在Inner类中可以直接访问外部类Outer类中的成员，而外部类Outer若要访问内部类Inner的成员时，需先建立Inner的对象。

若要在其他类中建立内部类Inner的对象，其格式为：Outer.Inner in=newOuter().Inner()。

内部类可以被私有修饰。当内部类被私有后，就不能在其他类中访问内部类了。

（4）静态内部类：当内部类在成员位置上，就可以被成员修饰符所修饰，如private将内部类在外部类中进行封装，而static使内部类具备static的特性，成为静态内部类。

注意：内部类定义在局部时，不可以被成员修饰符修饰。可以直接访问外部类中的成员，因为还持有外部类中的引用，但是不可以访问它所在的局部中的变量，只能访问被final修饰的局部变量。

（5）静态内部内的访问特点：

－当内部类被static修饰成为静态内部类后，只能直接访问外部类中的静态成员。

－在外部其他类中访问静态内部类的非静态成员：new 外部类名.内部类名（）.内部类成员。

－在外部其他类中访问静态内部类的静态成员：外部类名.内部类名.内部类成员。

注意：当内部类中定义了静态成员，该内部类必须是静态的。当外部类中的静态方法访问内部类时，内部类必须是静态的。

（6）内部类定义原则：当描述事物时，事物的内部还有事物，该事物用内部类来描述，因为内部事物在使用外部事物的内部。

（7）匿名内部类：

－匿名内部类其实就是内部类的简写格式。

－定义匿名内部类的前提：内部类必须是继承一个类或实现接口。

－匿名内部类的格式：new 父类名或接口名（）{定义子类的内容}

－其实匿名内部类就是一个匿名子类对象。可以理解为带内容的对象。

－匿名内部类中定义的方法最好不要超过3个。

示例：

 //定义一个抽象类

abstract class AbsDemo

{

    abstract void show();

}

class Outer

{

    private int num=3;

    /*

class Inner extends AbsDemo

    {

        voidshow()

        {

            System.out.println(num);

        }

    }

    */

    void method()

    {

        //new Inner().show();

        //定义匿名内部类

        new AbsDemo()

        {

            void show()

            {

                System.out.println(num);

            }

        }.show();

    }

}

说明：定义了一个外部类Outer，Outer中有一个method方法，method方法需要调用用内部类中的show方法，那么此时需要在method方法中建立内部类的对象，如果此内部类的对象只需使用一次，则可以在method方法中定义匿名内部类，程序中定义的匿名内部类相当于程序中注释的部分的简写。