JAVA面向对象基础--封装 继承 多态
一、封装
- 该显示的显示，该隐藏的隐藏
- 程序设计追求“高内聚，低耦合”
- 高内聚：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部使用
- 封装即数据的隐藏，通常应禁止直接访问一个对象中数据的实际表示，而通过操作接口来访问，这称为信息隐藏
- 属性私有，通过get/set方法操作数据
1、封装的特点
- 提高程序的安全性，保护数据
- 隐藏代码的实现细节
- 统一接口
- 增加系统的可维护性
2、举例
- 创建一个Student类
//private : 私有
public class Student02 {
//属性私有
private String name;//姓名
private int age;//年龄
private char sex;//性别
//提供一些可以操作这些属性的方法
//get/set方法
//get方法：获取这个数据
public String getName(){
return this.name;
}
//set方法：给这个数据设置值
public void setName(String name){
this.name = name;
}
}
- 通过调用get，set方法赋值获取
public class Appliance {
public static void main(String[] args) {
Student02 s1 = new Student02();
s1.setName("张三");
System.out.println(s1.getName());//输出张三
}
}
注意：当属性前添加了private时，在main方法中直接使用s1.name,如图：
注意：快捷键Alt+Insert(Fn+Alt+Insert)，可以自动生成get set方法，步骤如下：
- 按下Alt+Insert-->选择Getter and Setter
- 选择需要的属性
3、封装的好处--判断输入合法性
//private : 私有
public class Student02 {
//属性私有
private int age;//年龄
//get方法：获取这个数据
public int getAge() {
return age;
}
//set方法：设置这个数据的值
public void setAge(int age) {
//进行合法性判断
if(age<120 && age>0){
this.age = age;
}else {
this.age = 3;
}
}
}
public class Appliance {
public static void main(String[] args) {
Student02 s1 = new Student02();
//s1.setAge(130);//错误数据
//System.out.println(s1.getAge());//输出3
s1.setAge(18);//有效数据
System.out.println(s1.getAge());//输出18
}
}
二、继承
1、什么是继承？
-
继承的本质是对某一批类的抽象，从而实现对现实世界更好的建模
-
继承关系的两个类，一个为子类（派生类），一个为父类（基类）。
- 子类继承父类，使用关键字extends来表示
- extends的意思是“扩展”，子类是父类的扩展
- 子类和父类之间，从意义上来讲具有”is a“的关系
-
继承是类和类之间的一种关系。除此之外，类和类之间的关系还有依赖、组合、聚合等
-
Java中类只有单继承，没有多继承(即子类只能有一个父类，一个父类可以有多个子类)
实例如下：
- 先创建一个Person类作为父类
//父类
public class Person {
//私有属性
private String name;
//方法
public void say(){
System.out.println("在说话！");
}
//get set方法
public String getName() {
return name;
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
}
(注意：get/set方法请查看封装介绍)
- 创建一个Student类和Teacher类作为子类
//Person的子类:子类继承父类的属性和方法
public class Student extends Person {
}
//Person的子类:子类继承父类的属性和方法
public class Teacher extends Person {
}
- 再创建一个带有main方法的Application类
Student类中什么也没有，但是继承了父类中的name属性和方法，可以使用
public class Application {
public static void main(String[] args) {
Student student = new Student();
student.setName("张三");//获取父类中的属性name
System.out.print(student.getName());//输出张三
student.say();//调用父类中的say()
}
}
2、Object类
-
快捷键Ctrl+H：查看类之间的父子类关系
-
注意：需把鼠标停留在某个类中，再按快捷键
-
图例如下：
注意：我们发现最上层有一个Object类，是Person类的父类
- 每一个类默认直接或间接的以Object类作为父类！！！！
例如：
public class Person /*extends Object*/ {
//什么也没写
}
public class Application {
public static void main(String[] args) {
Person person = new Person();
//person对象还是可以点出很多方法，这些方法都是Object类的方法
person.toString();
person.equals();
person.getClass();
}
}
以下均为Object类中的方法：
3、super
用于调用父类中的方法和属性
实例：
- Person类(父类)
public class Person /*extends Object*/ {
//protected:受保护的
protected String name = "张三";
//print方法
public void print(){
System.out.println("Person");
}
}
- Student类(子类)
//Person的子类
public class Student extends Person {
private String name = "李四";
//test方法
public void test(String name){
//this.name中的name表示Student类中的name属性
//等号右边的name表示test方法的参数name
this.name = name;
//super.name中的name表示父类Person类中的name属性
super.name = name;
System.out.println(this.name);
System.out.println(super.name);
}
//print方法
public void print(){
System.out.println("Student");
}
//方法调用也是一样
public void test_2(){
print();//调用本类的print方法，输出Student
this.print();//调用本类的print方法，输出Student
super.print();//调用父类的print方法，输出Person
}
}
- Application类，包含main方法
public class Application {
public static void main(String[] args) {
Student student = new Student();
student.test("王五");
System.out.println("================");
student.test_2();
}
}
运行结果如下图：
注意点：
- super调用父类的构造方法，必须在构造方法的第一个
- super必须且只能出现在子类的方法或构造方法中
public class Person {
public Person() {
System.out.println("Person类的无参执行了！");
}
}
public class Student extends Person {
//无参构造
public Student() {
System.out.println("Student类的无参执行了！");
}
}
public class Application {
public static void main(String[] args) {
Student student = new Student();//只new了一个对象，其他操作不做
}
}
运行结果如下：Person类(父类)的构造方法先执行了，之后才执行了Student类(子类)的构造方法！！！！
原因如下：Student类中的无参构造有一句隐藏代码super(),调用了父类的无参构造
注意：super();必须放在构造器中的第一行位置，其他位置会报错无法调用
public class Student extends Person {
//无参构造
public Student() {
//隐藏代码：调用了父类的无参构造(代码如下：)
super();//调用父类的构造器必须放在子类构造器的第一行
System.out.println("Student类的无参执行了！");
}
}
- super和this不能同时调用构造方法
Student类修改如下：
public class Student extends Person {
//无参构造
public Student() {
//隐藏代码：调用了父类的无参构造(代码如下：)
super();//调用父类的构造器必须放在子类构造器的第一行
this();//调用本类的有参构造 //报错！！！
System.out.println("Student类的无参执行了！");
}
//有参构造
public Student(String name) {
}
}
报错:报错内容即‘this()'必须放在构造器的第一行，即super和this无法同时调用
- 当父类只有有参构造器，没有无参构造器时，子类的无参构造中必须调用父类的有参构造，否则子类无法定义无参构造
注意：当父类的无参构造器显示定义时即有无参，super()不会报错！！
public class Person {
//有参构造
public Person(String name) {
System.out.println("Person类的无参执行了！");
}
}
public class Student extends Person {
//无参构造
public Student() {
//隐藏代码：调用了父类的无参构造(代码如下：)
super();//报错！！！！！
//原因：父类没有无参构造
System.out.println("Student类的无参执行了！");
}
}
-
报错原因：父类没有无参构造
-
**解决办法：利用super("张三")；调用父类的有参构造器如下：
super("张三");
super 与 this
- 代表的对象不同：
- this：本身调用者这个对象
- super：代表父类对象的应用
- 使用前提：
- this：没有继承也可以使用
- super：只有在继承条件下才可以使用
- 构造方法：
- this()：本类的构造
- super()：父类的构造
三、重写
重写都是对方法的重写，与属性无关
静态方法和非静态方法的差别很大！！！
注意：父子类需是同一种方法，即均为静态或均为非静态
1、静态方法：
- 方法的调用只和左边定义的数据类型有关
//父类
public class B {
//静态方法
public static void test(){
System.out.println("B=>test()");
}
}
//子类
public class A extends B {
//静态方法
public static void test(){
System.out.println("A=>test()");
}
}
public class Application {
public static void main(String[] args) {
A a = new A();
a.test();//输出A=>test();
B b = new A();//父类的引用(b)指向了A类
b.test();//输出B=>test();!!!!
}
}
2、非静态方法：
- 重写
注意：重写的方法不能是私有的方法（即private的方法）
//父类
public class B {
//非静态方法
public void test(){
System.out.println("B=>test()");
}
}
//子类
public class A extends B {
//非静态方法
//子类重写了B(父类)的方法，那么就是执行子类的方法
public void test(){
System.out.println("A=>test()");
}
}
public class Application {
public static void main(String[] args) {
A a = new A();
a.test();//输出A=>test();
B b = new A();
b.test();//输出A=>test();!!!!!
}
}
快速重写父类方法：
- 在子类中按快捷键Alt+Insert（Fn+Alt+Insert），选择Override Methods...
- 点击后会自动生成以下代码
//@Override：重写
@Override //注解：有功能的注释
//子类重写了B(父类)的方法，那么就是执行子类的方法
//没有重写则调用父类的方法
public void test() {
//内容可自行修改
System.out.println("A=>test()");
//super.test();//自动生成，super用于调用父类的方法
}
3、小结：
重写需要有继承关系，子类重写父类的方法！
- 方法名必须相同
- 参数列表必须相同
- 修饰符：范围可以扩大但不能缩小
- public>Protected>Default>private
- 抛出的异常：范围可以被缩小但不能扩大
- 例如：ClassNotFoundException(小) --->Exception(大)
- 子类的方法和父类的方法必须一致，但方法体不同
- 方法重写快捷键：Alt+Insert
为什么要重写？
- 父类的功能，子类不一定需要或者不一定满足
四、多态
多态：即同一方法可以根据发送对象的不同而采用多种不同的行为方式
- 一个对象的实际类型是确定的，但可以指向对象的引用类型有很多(父类，有关系的类)
1、情况一：无重写
//父类
public class Person {
public void run(){
System.out.println("run");
}
}
//父类
public class Person {
public void run(){
System.out.println("run");
}
}
//子类
public class Student extends Person {
public void say(){
System.out.println("say");
}
}
//测试类
public class Applicaton {
public static void main(String[] args) {
//一个对象的实际类型是确定的
//new Student(); 或者 new Person();
//但一个对象可以指向的引用类型是不确定的：父类的引用可以指向子类
//Studnet子类：可以调用自己的方法或者继承父类的方法
Student s1 = new Student();
//Person父类：引用对象可以指向子类，但无法调用子类独有的方法
Person s2 = new Student();
Object s3 = new Student();
//对象可以执行哪些方法，主要是看对象左边的类型，和右边关系不大！！
s1.run();//子类调用父类的方法，输出run
s2.run();//输出run
//s2.say();//错误！！！父类引用对象无法调用子类独有的方法
//((Student)s2).say();//强制类型转换即可调用
}
}
2、情况二：重写
Student类重写了父类的say()方法：
//子类
public class Student extends Person {
//重写父类方法：会执行子类的方法
@Override
public void run() {
System.out.println("run_02");
}
public void say(){
System.out.println("say");
}
}
测试类和Person类不变：
//父类
public class Person {
public void run(){
System.out.println("run");
}
}
//测试类
public class Applicaton {
public static void main(String[] args) {
//Studnet子类：可以调用自己的方法或者继承父类的方法
Student s1 = new Student();
//Person父类：引用对象可以指向子类，但无法调用子类独有的方法
Person s2 = new Student();
Object s3 = new Student();
s1.run();//输出run_02
s2.run();//重写父类方法：会执行子类的方法 输出run_02!!!!
}
}
3、注意事项：
- 多态是方法的多态，属性没有多态
- 多态的使用需要类之间有父子类关系
- 类型转换异常会报错：ClasCastException
- 多态存在条件：
- 需要有父子类关系(继承关系)
- 方法需要重写
- 父类的引用指向子类对象
- Father f1 = new Son();
- 无法被重写的方法有：
- static方法：静态方法属于类和类一起加载，不属于实例，无法被重写
- final 常量
- private 方法
五、instanceof
判断两个类是否相似,是否可以比较转换（类型转换），相似返回true，不相似返回false,语法如下：
注意：有关系的两个类才能进行比较
System.out.println(X instanceof Y);
public class Application {
public static void main(String[] args) {
//instanceof 二者有关系才能进行判断
//Object > String
//Object > Person > Student
//Object > Person > Teacher
Object obj = new Student();
System.out.println(obj instanceof Person);//True
System.out.println(obj instanceof Student);//True
System.out.println(obj instanceof Object);//True
System.out.println(obj instanceof Teacher);//False; //Student类和Teacher类是同级
System.out.println(obj instanceof String);//False; //String是Object的子类
System.out.println("==============================");
Person person = new Student();
System.out.println(person instanceof Person);//True
System.out.println(person instanceof Student);//True
System.out.println(person instanceof Object);//True
System.out.println(person instanceof Teacher);//False;
//System.out.println(person instanceof String);//编译报错 //Person与String没有联系无法比较
System.out.println("==============================");
Student student = new Student();
System.out.println(student instanceof Person);//True
System.out.println(student instanceof Student);//True
System.out.println(student instanceof Object);//True
//System.out.println(student instanceof Teacher);//编译报错 //Student类和Teacher类没有联系无法比较
//System.out.println(person instanceof String);//编译报错
}
}
1、强制类型转换
//父类
public class Person {
public void to(){
System.out.println("to");
}
}
//子类
public class Student extends Person {
public void go(){
System.out.println("go");
}
}
//测试类
public class Application {
public static void main(String[] args) {
//类型转换：父类 子类
Student s1 = new Student();
s1.go();//子类方法
//子类转为父类，可能会丢失自己本来的一些方法
//子类可以直接转为父类
Person s2 = s1;
s2.to();//父类方法
//父类需强制转换为子类
Person p1 = new Person();
//p1.go();//报错，父类无法使用子类的方法，需要强制转换
//强制转换
Student p2 = (Student) p1;
p2.go();//子类方法
//以上两句合为一句如下：
((Student)p1).go();
}
}
2、小结：
- 父类引用指向子类的对象‘
- 向上转型：把子类转为父类
- 向下转型：把父类转为子类（强制转换）
- 强制转换的作用：
- 方便方法的调用，减少重复代码
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