JAVA基础加强篇02——面向对象三大特征
面向对象三大特征之一：封装
封装思想概述
封装
- 面向对象的三大特性： 封装、继承、多态。
- 封装：告诉我们，如何正确设计对象的属性和方法。
- 封装的原则： 对象代表什么，就得封装对应的数据，并提供数据对应的行为。
理解封装思想有啥好处？
- 有什么事，找对象，调方法就行，编程变得很简单。
- 降低我们的学习成本，可以少学、少记。
总结
- 什么是封装啊？
- 告诉我们，如何正确设计对象的属性和方法。
- 原则： 对象代表什么，就得封装对应的数据，并提供数据对应的行为。
- 理解封装思想有什么好处？
- 让编程变得和简单，有什么事，找对象，调方法就行。
- 降低我们的学习成本，可以少学、少记，或者压根不用学，不用记对象的那么多方法，有需要时去找就行。
如何更好的封装
-
一般建议对成员变量使用 private（私有、隐藏）关键字修饰进（ private 修饰的成员只能在当前类中访问）。
-
为每个成员变量提供配套 public 修饰的 getter、setter 方法暴露其取值和赋值。
总结
- 如何进行更好的封装？
- 一般会把成员变量使用 private 隐藏起来，对外就不能直接访问了。
- 提供 public 修饰的 getter 和 setter 方法暴露其取值和赋值。
面向对象三大特征之二：继承
继承概述、使用继承的好处
什么是继承?
-
Java 中提供一个关键字 extends，用这个关键字，我们可以让一个类和另一个类建立起父子关系。
-
Student 称为子类（派生类），People称为父类（基类 或超类）。
-
作用：当子类继承父类后，就可以直接使用父类公共的属性和方法了。
使用继承的好处
- 可以提高代码的复用性。
案例练习：请阅读以下代码存在的问题，并使用继承这个技术进行优化
总结
- 什么是继承？继承的好处是啥？
- 继承就是 java 允许我们用 extends 关键字，让一个类和另一个类建立起一种父子关系。
- 提高代码复用性，减少代码冗余，增强类的功能扩展性。
- 继承的格式
- 子类 extends父类
- 继承后子类的特点？
- 子类 继承父类，子类可以得到父类的属性和行为，子类可以使用。
- Java 中子类更强大
继承的设计规范、内存运行原理
继承设计规范：
- 子类们相同特征（共性属性，共性方法）放在父类中定义，子类独有的属性和行为应该定义在子类自己里面。
为什么？
- 如果子类的独有属性、行为定义在父类中，会导致其它子类也会得到这些属性和行为，这不符合面向对象逻辑。
案例 继承的设计规范
需求：
- 在传智教育的tlias教学资源管理系统中，存在学生、老师角色会进入系统。
分析：
- 学生信息和行为（名称，年龄，所在班级，查看课表，填写听课反馈）
- 老师信息和行为（名称，年龄，部门名称，查看课表，发布问题）
- 定义角色类作为父类包含属性（名称，年龄），行为（查看课表）
- 定义子类：学生类包含属性（所在班级），行为（填写听课反馈）
- 定义子类：老师类包含属性（部门名称），行为（发布问题）
内存运行原理图
总结
- 继承需要满足什么样的设计规范？
- 子类们相同特征（共性属性，共性方法）放在父类中定义。
- 子类独有的属性和行为应该定义在子类自己里面。
继承的特点
- 子类可以继承父类的属性和行为，但是子类不能继承父类的构造器。
- Java 是单继承模式：一个类只能继承一个直接父亲。
- Java 不支持多继承、但是支持多层继承。
- Java 中所有的类都是 Object 类的子类。
详解
1、子类是否可以继承父类的构造器？
- 不可以的，子类有自己的构造器，父类构造器用于初始化父类对象。
2、子类是否可以继承父类的私有成员？
- 可以的，只是不能直接访问。
- 生活例子：你父亲给了你一个保险箱，你继承了，只是不知道密码。
3、子类是否可以继承父类的静态成员？
- 有争议的知识点。
- 子类可以直接使用父类的静态成员（共享）
- 但个人认为：子类不能继承父类的静态成员。（共享并非继承）
4、Java 只支持单继承，不支持多继承
-
为什么不支持多继承？
5、Java 支持多层继承
6、Object特点：
- Java 中所有类，要么直接继承了 Object，要么默认继承了 Object，要么间接继承了 Object，Object是祖宗类。
总结
- 继承有哪些特点？
- 子类可以继承父类的属性和行为，但是子类不能继承父类的构造器。
- Java 是单继承模式：一个类只能继承一个直接父类。
- Java 不支持多继承，但是支持多层继承。
- Java 中所有的类都是 Object 类的子类。
继承后：成员变量、成员方法的访问特点
在子类方法中访问成员（成员变量、成员方法）满足：就近原则
- 先子类局部范围找
- 然后子类成员范围找
- 然后父类成员范围找，如果父类范围环没有找到则报错。
如果子父类中，出现了重名的成员，会优先使用子类的，此时如果一定要在子类中使用父类的怎么办？
-
可以通过，super关键字，指定访问父类的成员
总结
-
在子类方法中访问成员（成员变量、成员方法）满足：
- 就近原则，子类没有找子类、子类没有找父类、父类没有则报错！
-
如果子父类中出现了重名的成员，此时如果一定要在子类中使用父类的怎么办？
继承后：方法重写
什么是方法重写？
- 在继承体系中，子类出现了和父类中一模一样的方法声明，我们就称子类这个方法是重写的方法。
方法重写的应用场景
- 当子类需要父类的功能，但父类的该功能不完全满足自己的需求时。
- 子类可以重写父类中的方法。
案例演示：
- 旧手机的功能只能是基本的打电话，发信息。
- 新手机的功能需要能够：基本的打电话下支持视频通话。基本的发信息下支持发送语言和图片。
Override 重写注解
- @Override 是放在重写后的方法上，作为重写是否正确的校验注解。
- 加上该注解后如果重写错误，编译阶段会出现错误提示。
- 建议重写方法都加 @Override 注解，代码安全，优雅！
方法重写注意事项和要求
- 重写方法的名称、形参列表必须与被重写方法的名称和参数列表一致。
- 私有方法不能被重写。
- 子类重写父类方法时，访问权限必须大于或者等于父类（暂时了解：缺省 < protected < public）
- 子类不能重写父类的静态方法，如果重写会报错的。
总结
- 方法重写是什么样的？
- 子类写一个与父类申明一样的方法覆盖父类的方法。
- 方法重写建议加上哪个注解，有什么好处？
- @Override 注解可以校验重写是否正确，同时可读性好。
- 重写方法有哪些基本要求？
- 重写方法的名称和形参列表应该与被重写方法一致。
- 私有方法不能被重写。
- 子类重写父类方法时，访问权限必须大于或者等于父类被重写的方法的权限。
- 子类不能重写父类的静态方法，如果重写会报错的。
继承后：子类构造器的特点
子类继承父类后构造器的特点：
- 子类中所有构造器默认都会先访问父类中无参的构造器，在执行自己。
为什么？
- 子类在初始化的时候，有可能会使用到父类中的数据，如果父类没有完成初始化，子类将无法使用父类的数据。
- 子类初始化之前，一定要调用父类构造器先完成父类数据空间的初始化。
怎么调用父类构造器的？
- 子类构造器的第一行语句默认都是：super()，不写已存在。
总结
- 子类继承父类后构造器的特点是什么样的？
- 子类中所有的构造器默认都会先访问父类中无参的构造器，在执行自己。
继承后：子类构造器访问父类有参构造器
super调用父类有构造器的作用：
- 初始化继承自父类的数据。
//调用
/**
* 目标：学习子类构造器如何去访问父类有参构造器，还要清楚其作用。
*/
public class Test {
public static void main(String[] args) {
Teacher teacher = new Teacher("张三", 18);
System.out.println(teacher.getName());
System.out.println(teacher.getAge());
}
}
/**
* 父类
*/
public class People {
private String name;
private int age;
public People(){
}
public People(String name, int age) {
this.name = name;
this.age = age;
}
public String getName() {
return name;
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
public int getAge() {
return age;
}
public void setAge(int age) {
this.age = age;
}
}
/**
* 子类
*/
public class Teacher extends People{
public Teacher(){
}
public Teacher(String name,int age){
//调用父类的有参构造器，初始化继承自父类数据
super(name,age);
}
如果父类中没有无参构造器，只有有参构造器，会出现什么现象呢？
- 会报错。因为子类默认是调用父类无参构造器的。
如何解决？
- 子类构造器中可以通过书写 super(…)，手动调用父类的有参构造器。
总结
- super 调用父类构造器的作用是什么？
- 通过调用父类有参数构造器来初始化继承自父类的数据
this、super使用总结
this 和 super 详情
-
this：代表本类对象的应用；super：代表父类存储空间的标识。
-
实际上，在以上的总结中，唯独只有 this 调用本类其他构造器我们是没有接触过的。
案例需求：
-
在学员信息登记系统中，后台创建对象封装数据的时候如果用户没有输入学习，则默认使用"黑马培训中心"。
-
如果用户输入了学校则使用用户输入的学校信息。
/** * 目标：理解 this(…) 和 super(…) 的作用：本类构造器中访问本类兄弟构造器。 */ public class Test { public static void main(String[] args) { Student sl = new Student("易苏苏","冰火岛自学"); System.out.println(sl.getName()); System.out.println(sl.getSchoolName()); Student s2= new Student("张三丰"); System.out.println(s2.getName()); System.out.println(s2.getSchoolName()); } }public class Student { private String name; private String schoolName; public Student() { } /** * 如果学生不填写学校，默认这对象的学校是黑马 * @param name */ public Student(String name){ // 借用本类兄弟构造器 this(name,"黑马培训机构"); } public Student(String name, String schoolName) { this.name = name; this.schoolName = schoolName; } public String getName() { return name; } public void setName(String name) { this.name = name; } public String getSchoolName() { return schoolName; } public void setSchoolName(String schoolName) { this.schoolName = schoolName; } }
this(…) 和 super(…) 使用注意点：
- 子类通过 this(…) 去调用本类的其他构造器，本类其他构造器会通过 super 去手动调用父类的构造器，最终还是会调用父类构造器的。
- 注意：this(…) super(…) 都只能放在构造器的第一行，所以二者不能共存在同一个构造器中。
面向对象三大特征之三：多态
多态的概述，多态的形式
什么是多态？
- 同类型的对象，执行同一个行为，会表现出不同的行为特征。
多态的常见形式
多态中成员访问特点
-
方法调用：编译看左边，运行看右边。
-
变量调用：编译看左边，运行也看左边。（多态侧重行为为多态）
public abstract class Animal { public String name = "父类动物"; public abstract void run(); } public class Dog extends Animal{ public String name = "子类狗"; @Override public void run() { System.out.println("狗跑的的贼快！"); } } public class Tortoise extends Animal{ public String name = "子类乌龟"; @Override public void run() { System.out.println("乌龟根本跑不了！"); } }/** * 目标：认识多态，理解多态的形式和概念 */ public class Test { public static void main(String[] args) { Animal a = new Dog(); a.run();//方法：编译看左边，运行看右边 System.out.println(a.name);//对于变量的调用：编译看左，运行也看左 Animal t = new Tortoise(); t.run();//方法：编译看左边，运行看右边 System.out.println(t.name);//对于变量的调用：编译看左，运行也看左 } }
多态的前提
- 有继承/实现关系；有父类引用指向子类对象；有方法重写。
多态的优势
优势
-
在多态形势下，右边对象可以实现解耦合，便于扩展和维护。
-
定义方法的时候，使用父类型作为参数，该方法就可以接收这父类的一切子类对象，体现出多态的扩展性与便利。
多态下回产生的一个问题：
- 多态下不能使用子类的独有功能
/**
* 父类
*/
public class Animal {
public String name = "动物名称";
public void run(){
System.out.println("动物可以跑~");
}
}
public class Dog extends Animal{
public String name = "狗名称";
@Override
public void run(){
System.out.println("狗跑的贼溜~");
}
/**
* 独有功能
*/
public void lookDoor(){
System.out.println("狗在看门~");
}
}
public class Tortoise extends Animal{
public String name = "乌龟名称";
@Override
public void run(){
System.out.println("乌龟跑的非常慢~");
}
}
/**
* 目标：多态的优势
*/
public class Test {
public static void main(String[] args) {
Animal t = new Tortoise();
go(t);
Animal d = new Dog();
go(d);
// d.lookDoor();// 多态下不能访问子类独有功能
}
public static void go(Animal a){
System.out.println("开始~~~~");
a.run();
System.out.println("结束~~~~");
}
}
多态下引用数据类型的类型转换
自动类型转化（从子到父）：子类对象赋值给父类类型的变量指向。
强制类型转换吗（从父到子）:
-
此时必须进行强制类型转换：子类 对象变量 = （子类）父类类型的变量
-
作用：可以解决多态下的劣势，可以实现调用子类独有的功能。
-
注意：如果转型后的类型和对象真实类型不是同一种类型，那么在转换的时候就会出现ClassCastException
-
Java 建议强转转换前使用 instanceof 判断当前对象的真实类型，再进行强制转换
public class Animal {
public void run(){
System.out.println("动物可以跑~");
}
}
public class Dog extends Animal{
public void run(){
System.out.println("狗跑的贼溜~");
}
public void lookDoor(){
System.out.println("狗在看门~");
}
}
public class Tortoise extends Animal{
public void run(){
System.out.println("乌龟跑的很慢~");
}
public void layEggs(){
System.out.println("乌龟可以下蛋~");
}
}
/**
* 目标：学习多态形势下的类中转换机制。
*/
public class Test {
public static void main(String[] args) {
//自动类型转换：
Animal dog = new Dog();
dog.run();
//强制类型转换
Animal tortoise = new Tortoise();
tortoise.run();
// Dog d = (Dog) tortoise;//强制类型转换，编译阶段不报错的（注意：有继承或者实现关系编译阶段可以强制，没有毛病），运行时可能出错的！
if (tortoise instanceof Tortoise){
Tortoise t = (Tortoise) tortoise;//从父类类型到子类类型，必须强制类型转换
t.layEggs();
}else if (tortoise instanceof Dog){
Dog d = new Dog();
d.lookDoor();
}
System.out.println("----------------------");
go(new Dog());
go(new Tortoise());
}
public static void go(Animal a){
a.run();
if (a instanceof Tortoise){
Tortoise t = (Tortoise) a;//从父类类型到子类类型，必须强制类型转换
t.layEggs();
}else if (a instanceof Dog){
Dog d = new Dog();
d.lookDoor();
}
}
}
总结
- 引用数据类型的类型转换，有几种方式？
- 自动类型转换、强制类型转换。
- 强制类型转换能解决什么问题？强制类型转换需要注意什么。
- 可以转换成真正的子类类型，从而调用子类独有功能。
- 有继承关系/实现的 2 个类型就可以进行强制转换，编译无问题。
- 运行时，如果发现强制转换后的类型不是对象真实类型则报错。
多态的综合案例
需求：
- 使用面向对象编程模拟：设计一个电脑对象，可以安装 2 个 USB设备
- 鼠标：被安装时可以完成接入、调用点击功能、拔出功能。
- 键盘：被安装时可以完成接入、调用打字功能、拔出功能。
分析：
- 定义一个 USB 的接口（申明 USB 设备的规范必须是：可以接入和拔出）。
- 提供 2 个 USB实现类代表鼠标和键盘，让其实现USB接口，并分别定义独有功能。
- 创建电脑对象，创建 2 个USB 实现类对象，分别安装到电脑中并触发功能的执行。
/**
* USB接口 == 规范
*/
public interface USB {
//接入 拔出
void connect();
void unconnet();
}
public class KeyBoard implements USB{
private String name;
public KeyBoard(String name) {
this.name = name;
}
@Override
public void connect() {
System.out.println(name + "成功连接了电脑~");
}
/**
* 独有功能
*/
public void keyDown(){
System.out.println(name + "敲击了：来了，老弟，666……没毛病~");
}
@Override
public void unconnet() {
System.out.println(name + "成功从电脑中拔出了~");
}
public String getName() {
return name;
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
}
public class Computer {
private String name;
public Computer(String name) {
this.name = name;
}
public void start(){
System.out.println(name + "开机了~");
}
/**
* 提供安装 USB 设备的入口
*/
public void installUSB(USB usb){
// 多态： usb == 可能是鼠标 也可能是键盘
usb.connect();
//独有功能 ： 先判断再强转
if (usb instanceof KeyBoard){
KeyBoard keyBoard = (KeyBoard) usb;
keyBoard.keyDown();
}else if (usb instanceof Monse){
Monse monse = (Monse) usb;
monse.dbClick();
}
usb.unconnet();
}
public String getName() {
return name;
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
}
public class Monse implements USB{
private String name;
public Monse(String name) {
this.name = name;
}
@Override
public void connect() {
System.out.println(name + "成功连接了电脑~");
}
/**
* 独有功能
*/
public void dbClick(){
System.out.println(name + "双击点亮小红心，一键三连~");
}
@Override
public void unconnet() {
System.out.println(name + "成功从电脑中拔出了~");
}
public String getName() {
return name;
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
}
public class Computer {
private String name;
public Computer(String name) {
this.name = name;
}
public void start(){
System.out.println(name + "开机了~");
}
/**
* 提供安装 USB 设备的入口
*/
public void installUSB(USB usb){
// 多态： usb == 可能是鼠标 也可能是键盘
usb.connect();
//独有功能 ： 先判断再强转
if (usb instanceof KeyBoard){
KeyBoard keyBoard = (KeyBoard) usb;
keyBoard.keyDown();
}else if (usb instanceof Monse){
Monse monse = (Monse) usb;
monse.dbClick();
}
usb.unconnet();
}
public String getName() {
return name;
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
}
/**
* 目标： USB设备模拟
* 1、定义 USB 接口：接入 拔出
* 2、定义2个USB的实现类：鼠标、键盘
* 3、创建一个电脑对象，创建USB设备对象，安装启动
*/
public class Test {
public static void main(String[] args) {
// a、创建电脑对象
Computer computer = new Computer("外星人");
computer.start();
// b、创建鼠标对象，键盘对象
USB u = new KeyBoard("双飞燕");
computer.installUSB(u);
USB u1 = new Monse("罗技鼠标");
computer.installUSB(u1);
}
}