Java实战之继承与多态
类的继承以及抽象类的定义和使用
任务描述
我们都知道，生活中的继承无处不在，在数学王国的领域也是如此。最近数学王国中一位名叫Shape的父亲有一个烦心事，他有两个儿子Circle和Rectangle，这两个儿子比较叛逆，虽然Sharp苦口婆心的教育他们说要继承自己的方法，但他们觉得没有父亲也能计算自己的面积。无奈之下Shape找到了你，请你来编写程序告诉他的两个儿子要继承他的方法。
相关知识
继承的概念
继承是java面向对象编程技术的一块基石，因为它允许创建分等级层次的类。
生活中的继承：
兔子和羊属于食草动物类，狮子和豹属于食肉动物类。
食草动物和食肉动物又都属于动物类。
如果在程序设计中不使用继承，则可能造成代码存在重复，导致代码量大且臃肿，以至于维护性不高，因为后期需要修改重复代码段时，就需要修改大量代码，容易出错。
所以要从根本上解决这个问题，就需要继承，将多段代码中相同的部分提取出来组成一个父类。
类的继承格式
在 Java 中通过 extends 关键字可以申明一个类是从另外一个类继承而来的，一般形式如下：
class 父类 {
...
}
class 子类 extends 父类 {
...
}
继承的特性
子类拥有父类非private的属性和方法。
子类可以拥有自己的属性和方法，即子类可以对父类进行扩展。
子类可以用自己的方式实现父类的方法，即重写父类的方法。
Java的继承是单继承，但是可以多重继承。单继承就是一个子类只能继承一个父类；多重继承就是，例如A类继承B类，B类继承C类，所以按照关系就是C类是B类的父类，B类是A类的父类，这是Java继承区别于C++继承的一个特性。
访问控制的继承
请注意以下方法继承的规则：
父类中声明为 public 的方法在子类中也必须为 public。
父类中声明为 protected 的方法在子类中要么声明为 protected，要么声明为 public，不能声明为 private。
父类中声明为 private 的方法，不能够被继承。
final关键字
final 关键字声明类可以把类定义为不能被继承，即“最终”的类；如果用于修饰方法，则该方法不能被子类重写。
注：实例变量也可以被定义为 final 类型，被定义为 final 类型的变量不能被修改。被声明为 final 的类的方法会被自动声明为 final 类型，但是其实例变量并不是 final 类型。
抽象类
在面向对象的概念中，所有的对象都是通过类来描绘的，但是反过来，并不是所有的类都是用来描绘对象的，如果一个类中没有包含足够的信息来描绘一个具体的对象，这样的类就是抽象类。
在Java语言中使用 abstract 关键字来定义抽象类。切记，抽象类不能实例化对象，只能先定义一个非抽象子类继承该抽象类，再通过这个子类实例化对象。
public abstract class ClassName {
...
}
抽象方法
如果你想设计这样一个类，该类包含一个特别的成员方法，该方法的具体实现由它的子类确定，那么你可以在父类中声明该方法为抽象方法。
abstract 关键字同样可以用来声明抽象方法，抽象方法只包含一个方法名，而没有方法体。抽象方法没有定义，方法名后面直接跟一个分号，而不是花括号。
public abstract class ClassName {
public abstract returnType methodName();
}
声明抽象方法会造成以下两个结果：
如果一个类包含抽象方法，那么该类必须是抽象类。
任何子类必须重写父类的抽象方法，或者声明自身为抽象类。
继承抽象方法的子类必须重写该方法。否则，该子类也必须声明为抽象类。最终，必须有子类实现该抽象方法，否则，从最初的父类到最终的子类都不能用来实例化对象。
编程要求
本关的编程任务是补全右侧代码片段中Begin至End中间的代码，具体要求如下：
将Shape类定义为抽象类，Shape类的getAcreage()方法（获取面积）定义为抽象方法。
将Circle类和Rectangle类定义为Shape类的子类，分别重写Shape类的抽象方法getAcreage()，返回各自的面积。
PI取3.1415926.
特别注意：由于类型精度的问题，计算圆的面积的时候，请使用 PI * r * r
评测说明
平台将自动编译补全后的代码，并生成若干组测试数据，接着根据程序的输出判断程序是否正确。
以下是测试样例：
测试输入：
2
2 3
预期输出：
12.5663704
6.0
package step1;
import java.util.Scanner;
public class ShapeTrouble {
public static void main(String[] args) {
Scanner scanner = new Scanner(System.in);
double radius = scanner.nextDouble();
double length = scanner.nextDouble();
double width = scanner.nextDouble();
Circle circle = new Circle(radius);
Rectangle rectangle = new Rectangle(length, width);
System.out.println(circle.getAcreage());
System.out.print(rectangle.getAcreage());
}
}
abstract class Shape {
abstract double getAcreage();
}
class Circle extends Shape {
double radius;
double pi=3.1415926;
public Circle(double radius){
this.radius=radius;
}
@Override
public double getAcreage() {
return pi*radius*radius;
}
}
class Rectangle extends Shape {
double length;
double width;
public Rectangle(double length,double width){
this.length=length;
this.width=width;
}
@Override
public double getAcreage() {
return length*width;
}
}
super关键字与this关键字的使用
任务描述
小明工作的公司最近要升级系统了，原先的员工管理系统有一个Employee类用于管理员工的姓名、出生年月、职位等个人信息，现在老板希望新增加一个Salary类用于管理员工的工资。小明公司的老板非常抠门，他要求Salary类要继承Employee类，以减小后期对系统的维护成本。小明感觉无从下手，便请你来帮忙。
相关知识
super关键字
对于继承父类的子类而言，有时我们需要在子类中访问父类的方法，此时便可以使用 super 关键字，请看下面这个示例：
class People {
People(String name, int age) { //父类构造方法
this.name = name;
this.age = age;
}
private String name;
private int age;
}
class Student extends People {
Student(String name, int age, String studentNumber) { //子类构造方法
super(name, age); //调用父类构造方法
this.studentNumber = studentNumber; //继续完成子类自身的构造方法
}
private String studentNumber;
}
在上面这个例子中，父类People有自身的构造方法，当子类Student继承People类时，显然我们不希望将父类的构造方法在子类中再实现一遍，否则就是代码冗余，此时便在子类的构造方法中先使用super()来调用父类构造方法，然后再根据实际需求完成子类自身的构造方法。
如果是访问父类的成员方法，则格式为：
super.methodName();
super关键字与this关键字的总结：
super：通过super关键字来实现对父类成员的访问，用来引用当前的类的父类。
this：指向当前的类的引用。
同学们要灵活运用这两个关键字，以实现不同的需求。
编程要求
本关的编程任务是补全右侧代码片段中Begin至End中间的代码，具体要求如下：
使用构造方法初始化类。
在Salary类使用super关键字调用父类的方法。
定义introduction方法介绍员工信息，格式见测试样例。
评测说明
平台将自动编译补全后的代码，并生成若干组测试数据，接着根据程序的输出判断程序是否正确。
以下是测试样例：
测试输入：
张三 1995.07 程序员 4500
预期输出：
员工姓名：张三 出生年月：1995.07 职位：程序员 薪水：4500.0
注：各项之间用空格隔开，冒号使用中文字符。
package step2;
import java.util.Scanner;
public class SystemUpdate {
public static void main(String[] args) {
Scanner scanner = new Scanner(System.in);
String name = scanner.next();
String birth = scanner.next();
String position = scanner.next();
double salary = scanner.nextDouble();
Salary employee = new Salary(name, birth, position, salary);
employee.introduction();
}
}
/********** Begin *********/
class Employee {
String name;
String birth;
String position;
public Employee(String name,String birth,String position) {
this.name=name;
this.birth=birth;
this.position=position;
}
}
class Salary extends Employee {
private double salary;
Salary(String name,String birth,String position,double salary){
super(name,birth,position);
this.salary=salary;
}
public void introduction() {
System.out.println("员工姓名："+name+" "+"出生年月："+birth+" "+"职位："+position+" "+ "薪水："+salary);
}
}
/********** End *********/
多态的理解和使用
任务描述
小明新学习了多态的概念，老师布置作业要编写一个小程序，用多态的概念实现对猫和狗的介绍。可惜小明学艺不精，只好请你来帮忙。
相关知识
多态
多态就是同一个方法，使用不同的实例而执行不同操作，如图所示：
同样是打印这一个方法，如果对象是彩色打印机，则打印出来的是彩色文件；如果对象是黑白打印机，则打印出来的是黑白文件。多态是对象多种表现形式的体现。
多态的优点：
消除类型之间的耦合关系
可替换性
可扩充性
接口性
灵活性
简化性
多态存在的三个必要条件：
继承
重写
父类引用指向子类对象
例如：
class Parent {
public void introduction() {
...
}
}
class Child extends Parent {
public void introduction() {
...
}
}
public class Main {
public static void main(String[] args) {
Parent person = new Child(); //父类引用指向子类对象
person.introduction(); //执行的是Child类的introduction方法
}
}
当使用多态方式调用方法时，首先检查父类中是否有该方法，如果没有，则编译错误；如果有，再去调用子类的同名方法。
编程要求
本关的编程任务是补全右侧代码片段中Begin至End中间的代码，具体要求如下：
使用多态的方式调用对象成员方法。
依次输出猫吃的东西、猫做的事情、狗吃的东西、狗做的事情，格式见测试样例。
评测说明
平台将自动编译补全后的代码，并生成若干组测试数据，接着根据程序的输出判断程序是否正确。
以下是测试样例：
测试输入：
预期输出：
吃鱼
抓老鼠
吃骨头
看家
Code:
package step3;
public class CatAndDog {
public static void main(String[] args) {
/********** Begin *********/
Animal cat=new Cat();
Animal dog=new Dog();
/********** End *********/
cat.eat();
cat.work();
dog.eat();
dog.work();
}
}
abstract class Animal {
abstract void eat();
abstract void work();
}
/********** Begin *********/
class Cat extends Animal {
public void eat() {
System.out.println("吃鱼");
}
public void work() {
System.out.println("抓老鼠");
}
}
class Dog extends Animal {
public void eat() {
System.out.println("吃骨头");
}
public void work() {
System.out.println("看家");
}
}
/********** End *********/