封装继承多态（详解）
封装
封装的哲学思维：合理隐藏，合理暴露
封装最初的目的：提高代码的安全性和复用性，组件化
封装的步骤：
- 成员变量应该私有，用 private 修饰，只能在本类中直接访问
- 提供成套的 getter 和 setter 方法暴露成员变量的取值和赋值
使用 private 修饰成员变量的原因：实现数据封装，不想让别人使用修改你的数据，比较安全
this
this 关键字的作用：
- this 关键字代表了当前对象的引用
- this 出现在方法中：哪个对象调用这个方法 this 就代表谁
- this 可以出现在构造器中：代表构造器正在初始化的那个对象
- this 可以区分变量是访问的成员变量还是局部变量
static
基本介绍
Java 是通过成员变量是否有 static 修饰来区分是类的还是属于对象的
按照有无 static 修饰，成员变量和方法可以分为：
-
成员变量：
- 静态成员变量（类变量）：static 修饰的成员变量，属于类本身，与类一起加载一次，只有一个，直接用类名访问即可
- 实例成员变量：无 static 修饰的成员变量，属于类的每个对象的，与类的对象一起加载，对象有多少个，实例成员变量就加载多少个，必须用类的对象来访问
-
成员方法：
- 静态方法：有 static 修饰的成员方法称为静态方法也叫类方法，属于类本身的，直接用类名访问即可
- 实例方法：无 static 修饰的成员方法称为实例方法，属于类的每个对象的，必须用类的对象来访问
static 用法
成员变量的访问语法：
-
静态成员变量：只有一份可以被类和类的对象共享访问
- 类名.静态成员变量（同一个类中访问静态成员变量可以省略类名不写）
- 对象.静态成员变量（不推荐）
-
实例成员变量：
- 对象.实例成员变量（先创建对象）
成员方法的访问语法：
-
静态方法：有 static 修饰，属于类
- 类名.静态方法（同一个类中访问静态成员可以省略类名不写）
- 对象.静态方法（不推荐，参考 JVM → 运行机制 → 方法调用）
-
实例方法：无 static 修饰，属于对象
- 对象.实例方法
public class Student { // 1.静态方法：有static修饰，属于类，直接用类名访问即可！ public static void inAddr(){ } // 2.实例方法：无static修饰，属于对象，必须用对象访问！ public void eat(){} public static void main(String[] args) { // a.类名.静态方法 Student.inAddr(); inAddr(); // b.对象.实例方法 // Student.eat(); // 报错了！ Student sea = new Student(); sea.eat(); } }
两个问题
内存问题：
-
栈内存存放 main 方法和地址
-
堆内存存放对象和变量
-
方法区存放 class 和静态变量（jdk8 以后移入堆）
访问问题：
- 实例方法是否可以直接访问实例成员变量？可以，因为它们都属于对象
- 实例方法是否可以直接访问静态成员变量？可以，静态成员变量可以被共享访问
- 实例方法是否可以直接访问实例方法? 可以，实例方法和实例方法都属于对象
- 实例方法是否可以直接访问静态方法？可以，静态方法可以被共享访问
- 静态方法是否可以直接访问实例变量？ 不可以，实例变量必须用对象访问！！
- 静态方法是否可以直接访问静态变量？ 可以，静态成员变量可以被共享访问。
- 静态方法是否可以直接访问实例方法? 不可以，实例方法必须用对象访问！！
- 静态方法是否可以直接访问静态方法？可以，静态方法可以被共享访问！！
继承
基本介绍
继承是 Java 中一般到特殊的关系，是一种子类到父类的关系
- 被继承的类称为：父类/超类
- 继承父类的类称为：子类
继承的作用：
- 提高代码的复用，相同代码可以定义在父类中
- 子类继承父类，可以直接使用父类这些代码（相同代码重复利用）
- 子类得到父类的属性（成员变量）和行为（方法），还可以定义自己的功能，子类更强大
继承的特点：
- 子类的全部构造器默认先访问父类的无参数构造器，再执行自己的构造器
- 单继承：一个类只能继承一个直接父类
- 多层继承：一个类可以间接继承多个父类（家谱）
- 一个类可以有多个子类
- 一个类要么默认继承了 Object 类，要么间接继承了 Object 类，Object 类是 Java 中的祖宗类
继承的格式：
子类 extends 父类{
}
子类不能继承父类的东西：
- 子类不能继承父类的构造器，子类有自己的构造器
- 子类是不能可以继承父类的私有成员的，可以反射暴力去访问继承自父类的私有成员
- 子类是不能继承父类的静态成员，父类静态成员只有一份可以被子类共享访问，共享并非继承
public class ExtendsDemo {
public static void main(String[] args) {
Cat c = new Cat();
// c.run();
Cat.test();
System.out.println(Cat.schoolName);
}
}
class Cat extends Animal{
}
class Animal{
public static String schoolName ="seazean";
public static void test(){}
private void run(){}
}
变量访问
继承后成员变量的访问特点：就近原则，子类有找子类，子类没有找父类，父类没有就报错
如果要申明访问父类的成员变量可以使用：super.父类成员变量，super指父类引用
public class ExtendsDemo {
public static void wmain(String[] args) {
Wolf w = new Wolf();w
w.showName();
}
}
class Wolf extends Animal{
private String name = "子类狼";
public void showName(){
String name = "局部名称";
System.out.println(name); // 局部name
System.out.println(this.name); // 子类对象的name
System.out.println(super.name); // 父类的
System.out.println(name1); // 父类的
//System.out.println(name2); // 报错。子类父类都没有
}
}
class Animal{
public String name = "父类动物名称";
public String name1 = "父类";
}
方法访问
子类继承了父类就得到了父类的方法，可以直接调用，受权限修饰符的限制，也可以重写方法
方法重写：子类重写一个与父类申明一样的方法来覆盖父类的该方法
方法重写的校验注解：@Override
- 方法加了这个注解，那就必须是成功重写父类的方法，否则报错
- @Override 优势：可读性好，安全，优雅
子类可以扩展父类的功能，但不能改变父类原有的功能，重写有以下三个限制：
- 子类方法的访问权限必须大于等于父类方法
- 子类方法的返回类型必须是父类方法返回类型或为其子类型
- 子类方法抛出的异常类型必须是父类抛出异常类型或为其子类型
继承中的隐藏问题：
- 子类和父类方法都是静态的，那么子类中的方法会隐藏父类中的方法
- 在子类中可以定义和父类成员变量同名的成员变量，此时子类的成员变量隐藏了父类的成员变量，在创建对象为对象分配内存的过程中，隐藏变量依然会被分配内存
public class ExtendsDemo {
public static void main(String[] args) {
Wolf w = new Wolf();
w.run();
}
}
class Wolf extends Animal{
@Override
public void run(){}//
}
class Animal{
public void run(){}
}
常见问题
-
为什么子类构造器会先调用父类构造器？
- 子类的构造器的第一行默认 super() 调用父类的无参数构造器，写不写都存在
- 子类继承父类，子类就得到了父类的属性和行为。调用子类构造器初始化子类对象数据时，必须先调用父类构造器初始化继承自父类的属性和行为
- 参考 JVM → 类加载 → 对象创建
class Animal { public Animal() { System.out.println("==父类Animal的无参数构造器=="); } } class Tiger extends Animal { public Tiger() { super(); // 默认存在的，根据参数去匹配调用父类的构造器。 System.out.println("==子类Tiger的无参数构造器=="); } public Tiger(String name) { //super(); 默认存在的，根据参数去匹配调用父类的构造器。 System.out.println("==子类Tiger的有参数构造器=="); } } -
为什么 Java 是单继承的？
答：反证法，假如 Java 可以多继承，请看如下代码：
class A{ public void test(){ System.out.println("A"); } } class B{ public void test(){ System.out.println("B"); } } class C extends A , B { public static void main(String[] args){ C c = new C(); c.test(); // 出现了类的二义性！所以Java不能多继承！！ } }
super
继承后 super 调用父类构造器，父类构造器初始化继承自父类的数据。
总结与拓展：
- this 代表了当前对象的引用（继承中指代子类对象）：this.子类成员变量、this.子类成员方法、this(…) 可以根据参数匹配访问本类其他构造器
- super 代表了父类对象的引用（继承中指代了父类对象空间）：super.父类成员变量、super.父类的成员方法、super(…) 可以根据参数匹配访问父类的构造器
注意：
- this(…) 借用本类其他构造器，super(…) 调用父类的构造器
- this(…) 或 super(…) 必须放在构造器的第一行，否则报错
- this(…) 和 super(…) 不能同时出现在构造器中，因为构造函数必须出现在第一行上，只能选择一个
public class ThisDemo {
public static void main(String[] args) {
// 需求：希望如果不写学校默认就是”张三“！
Student s1 = new Student("天蓬元帅", 1000 );
Student s2 = new Student("齐天大圣", 2000, "清华大学" );
}
}
class Study extends Student {
public Study(String name, int age, String schoolName) {
super(name , age , schoolName) ;
// 根据参数匹配调用父类构造器
}
}
class Student{
private String name ;
private int age ;
private String schoolName ;
public Student() {
}
public Student(String name , int age){
// 借用兄弟构造器的功能！
this(name , age , "张三");
}
public Student(String name, int age, String schoolName) {
this.name = name;
this.age = age;
this.schoolName = schoolName;
}
// .......get + set
}
final
基本介绍
final 用于修饰：类，方法，变量
- final 修饰类，类不能被继承了，类中的方法和变量可以使用
- final 可以修饰方法，方法就不能被重写
- final 修饰变量总规则：变量有且仅能被赋值一次
final 和 abstract 的关系是互斥关系，不能同时修饰类或者同时修饰方法
修饰变量
静态变量
final 修饰静态成员变量，变量变成了常量
常量：有 public static final 修饰，名称字母全部大写，多个单词用下划线连接
final 修饰静态成员变量可以在哪些地方赋值：
-
定义的时候赋值一次
-
可以在静态代码块中赋值一次
public class FinalDemo {
//常量：public static final修饰，名称字母全部大写，下划线连接。
public static final String SCHOOL_NAME = "张三" ;
public static final String SCHOOL_NAME1;
static{
//SCHOOL_NAME = "java";//报错
SCHOOL_NAME1 = "张三1";
}
}
实例变量
final 修饰变量的总规则：有且仅能被赋值一次
final 修饰实例成员变量可以在哪些地方赋值 1 次：
- 定义的时候赋值一次
- 可以在实例代码块中赋值一次
- 可以在每个构造器中赋值一次
public class FinalDemo {
private final String name = "张三" ;
private final String name1;
private final String name2;
{
// 可以在实例代码块中赋值一次。
name1 = "张三1";
}
//构造器赋值一次
public FinalDemo(){
name2 = "张三2";
}
public FinalDemo(String a){
name2 = "张三2";
}
public static void main(String[] args) {
FinalDemo f1 = new FinalDemo();
//f1.name = "张三1"; // 第二次赋值 报错！
}
}
抽象类
基本介绍
父类知道子类要完成某个功能，但是每个子类实现情况不一样
抽象方法：没有方法体，只有方法签名，必须用 abstract 修饰的方法就是抽象方法
抽象类：拥有抽象方法的类必须定义成抽象类，必须用 abstract 修饰，抽象类是为了被继承
一个类继承抽象类，必须重写抽象类的全部抽象方法，否则这个类必须定义成抽象类
public class AbstractDemo {
public static void main(String[] args) {
Dog d = new Dog();
d.run();
}
}
class Dog extends Animal{
@Override
public void run() {
System.out.println("跑");
}
}
abstract class Animal{
public abstract void run();
}
常见问题
一、抽象类是否有构造器，是否可以创建对象?
- 抽象类有构造器，但是抽象类不能创建对象，类的其他成分它都具备，构造器提供给子类继承后调用父类构造器使用
- 抽象类中存在抽象方法，但不能执行，抽象类中也可没有抽象方法
抽象在学术上本身意味着不能实例化
public class AbstractDemo {
public static void main(String[] args) {
//Animal a = new Animal(); 抽象类不能创建对象！
//a.run(); // 抽象方法不能执行
}
}
abstract class Animal{
private String name;
public static String schoolName = "张三";
public Animal(){ }
public abstract void run();
//普通方法
public void go(){ }
}
二、static 与 abstract 能同时使用吗？
答：不能，被 static 修饰的方法属于类，是类自己的东西，不是给子类来继承的，而抽象方法本身没有实现，就是用来给子类继承
存在意义
被继承，抽象类就是为了被子类继承，否则抽象类将毫无意义（核心）
抽象类体现的是"模板思想"：部分实现，部分抽象，可以使用抽象类设计一个模板模式
//作文模板
public class ExtendsDemo {
public static void main(String[] args) {
Student xiaoMa = new Student();
xiaoMa.write();
}
}
class Student extends Template{
@Override
public String writeText() {return "\t内容"}
}
// 1.写一个模板类：代表了作文模板。
abstract class Template{
private String title = "\t\t\t\t\t标题";
private String start = "\t开头";
private String last = "\t结尾";
public void write(){
System.out.println(title+"\n"+start);
System.out.println(writeText());
System.out.println(last);
}
// 正文部分定义成抽象方法，交给子类重写！！
public abstract String writeText();
}
接口
基本介绍
接口是 Java 语言中一种引用类型，是方法的集合。
**接口是更加彻底的抽象，**接口中只有抽象方法和常量，没有其他成分
修饰符 interface 接口名称{
// 抽象方法
// 默认方法
// 静态方法
// 私有方法
}
-
抽象方法：接口中的抽象方法默认会加上 public abstract 修饰，所以可以省略不写
-
静态方法：静态方法必须有方法体
-
常量：是 public static final 修饰的成员变量，仅能被赋值一次，值不能改变。常量的名称规范上要求全部大写，多个单词下划线连接，public static final 可以省略不写
public interface InterfaceDemo{ //public static final String SCHOOL_NAME = "张三"; String SCHOOL_NAME = "张三"; //public abstract void run(); void run();//默认补充 }
实现接口
接口是用来被类实现的。
- 类与类是继承关系：一个类只能直接继承一个父类，单继承
- 类与接口是实现关系：一个类可以实现多个接口，多实现，接口不能继承类
- 接口与接口继承关系：多继承
修饰符 class 实现类名称 implements 接口1,接口2,接口3,....{
}
修饰符 interface 接口名 extend 接口1,接口2,接口3,....{
}
实现多个接口的使用注意事项：
-
当一个类实现多个接口时，多个接口中存在同名的静态方法并不会冲突，只能通过各自接口名访问静态方法
-
当一个类实现多个接口时，多个接口中存在同名的默认方法，实现类必须重写这个方法
-
当一个类既继承一个父类，又实现若干个接口时，父类中成员方法与接口中默认方法重名，子类就近选择执行父类的成员方法
-
接口中，没有构造器，不能创建对象，接口是更彻底的抽象，连构造器都没有，自然不能创建对象
public class InterfaceDemo { public static void main(String[] args) { Student s = new Student(); s.run(); s.rule(); } } class Student implements Food, Person{ @Override public void eat() {} @Override public void run() {} } interface Food{ void eat(); } interface Person{ void run(); } //可以直接 interface Person extend Food, //然后 class Student implements Person 效果一样
新增功能
jdk1.8 以后新增的功能：
- 默认方法（就是普通实例方法）
- 必须用 default 修饰，默认会 public 修饰
- 必须用接口的实现类的对象来调用
- 必须有默认实现
- 静态方法
- 默认会 public 修饰
- 接口的静态方法必须用接口的类名本身来调用
- 调用格式：ClassName.method()
- 必须有默认实现
- 私有方法：JDK 1.9 才开始有的，只能在本类中被其他的默认方法或者私有方法访问
public class InterfaceDemo {
public static void main(String[] args) {
// 1.默认方法调用：必须用接口的实现类对象调用。
Man m = new Man();
m.run();
m.work();
// 2.接口的静态方法必须用接口的类名本身来调用。
InterfaceJDK8.inAddr();
}
}
class Man implements InterfaceJDK8 {
@Override
public void work() {
System.out.println("工作中。。。");
}
}
interface InterfaceJDK8 {
//抽象方法！！
void work();
// a.默认方法（就是之前写的普通实例方法）
// 必须用接口的实现类的对象来调用。
default void run() {
go();
System.out.println("开始跑步");
}
// b.静态方法
// 注意：接口的静态方法必须用接口的类名本身来调用
static void inAddr() {
System.out.println("我们在武汉");
}
// c.私有方法（就是私有的实例方法）: JDK 1.9才开始有的。
// 只能在本接口中被其他的默认方法或者私有方法访问。
private void go() {
System.out.println("开始。。");
}
}
对比抽象类
| 参数 | 抽象类 | 接口 |
|---|---|---|
| 默认的方法实现 | 可以有默认的方法实现 | 接口完全是抽象的，jdk8 以后有默认的实现 |
| 实现 | 子类使用 extends 关键字来继承抽象类。如果子类不是抽象类的话，它需要提供抽象类中所有声明的方法的实现。 | 子类使用关键字 implements 来实现接口。它需要提供接口中所有声明的方法的实现 |
| 构造器 | 抽象类可以有构造器 | 接口不能有构造器 |
| 与正常Java类的区别 | 除了不能实例化抽象类之外，和普通 Java 类没有任何区别 | 接口是完全不同的类型 |
| 访问修饰符 | 抽象方法有 public、protected 和 default 这些修饰符 | 接口默认修饰符是 public，别的修饰符需要有方法体 |
| main方法 | 抽象方法可以有 main 方法并且我们可以运行它 | jdk8 以前接口没有 main 方法，不能运行；jdk8 以后接口可以有 default 和 static 方法，可以运行 main 方法 |
| 多继承 | 抽象方法可以继承一个类和实现多个接口 | 接口可以继承一个或多个其它接口，接口不可继承类 |
| 速度 | 比接口速度要快 | 接口是稍微有点慢的，因为它需要时间去寻找在类中实现的方法 |
| 添加新方法 | 如果往抽象类中添加新的方法，可以给它提供默认的实现，因此不需要改变现在的代码 | 如果往接口中添加方法，那么必须改变实现该接口的类 |
多态
基本介绍
多态的概念：同一个实体同时具有多种形式同一个类型的对象，执行同一个行为，在不同的状态下会表现出不同的行为特征
多态的格式：
- 父类类型范围 > 子类类型范围
父类类型 对象名称 = new 子类构造器;
接口 对象名称 = new 实现类构造器;
多态的执行：
- 对于方法的调用：编译看左边，运行看右边（分派机制）
- 对于变量的调用：编译看左边，运行看左边
多态的使用规则：
- 必须存在继承或者实现关系
- 必须存在父类类型的变量引用子类类型的对象
- 存在方法重写
多态的优势：
- 在多态形式下，右边对象可以实现组件化切换，便于扩展和维护，也可以实现类与类之间的解耦
- 父类类型作为方法形式参数，传递子类对象给方法，可以传入一切子类对象进行方法的调用，更能体现出多态的扩展性与便利性
多态的劣势：
- 多态形式下，不能直接调用子类特有的功能，因为编译看左边，父类中没有子类独有的功能，所以代码在编译阶段就直接报错了
public class PolymorphicDemo {
public static void main(String[] args) {
Animal c = new Cat();
c.run();
//c.eat();//报错 编译看左边 需要强转
go(c);
go(new Dog);
}
//用 Dog或者Cat 都没办法让所有动物参与进来，只能用Anima
public static void go(Animal d){}
}
class Dog extends Animal{}
class Cat extends Animal{
public void eat();
@Override
public void run(){}
}
class Animal{
public void run(){}
}
上下转型
基本数据类型的转换：
- 小范围类型的变量或者值可以直接赋值给大范围类型的变量
- 大范围类型的变量或者值必须强制类型转换给小范围类型的变量
引用数据类型的自动类型转换语法：子类类型的对象或者变量可以自动类型转换赋值给父类类型的变量
父类引用指向子类对象
- 向上转型 (upcasting)：通过子类对象（小范围）实例化父类对象（大范围），这种属于自动转换
- 向下转型 (downcasting)：通过父类对象（大范围）实例化子类对象（小范围），这种属于强制转换
public class PolymorphicDemo {
public static void main(String[] args){
Animal a = new Cat(); // 向上转型
Cat c = (Cat)a; // 向下转型
}
}
class Animal{}
class Cat extends Animal{}
instanceof
instanceof：判断左边的对象是否是右边的类的实例，或者是其直接或间接子类，或者是其接口的实现类
- 引用类型强制类型转换：父类类型的变量或者对象强制类型转换成子类类型的变量，否则报错
- 强制类型转换的格式：类型 变量名称 = (类型)(对象或者变量)
- 有继承/实现关1系的两个类型就可以进行强制类型转换，编译阶段一定不报错，但是运行阶段可能出现类型转换异常 ClassCastException
public class Demo{
public static void main(String[] args){
Aniaml a = new Dog();
//Dog d = (Dog)a;
//Cat c = (Cat)a; 编译不报错，运行报ClassCastException错误
if(a instanceof Cat){
Cat c = (Cat)a;
} else if(a instanceof Dog) {
Dog d = (Dog)a;
}
}
}
class Dog extends Animal{}
class Cat extends Animal{}
class Animal{}