Core Java笔记 2.继承

本章重点：

• 继承
  
• 多态与动态绑定
  
• Object类
  
• 对象包装器&自动打包

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继承

涉及到的概念：
超类(superclass)、子类(subclass)
extends关键字
super关键字
多态(polymorphism)、动态绑定(dynamic binding)

重点：

1. 如果子类的构造器没有显式调用超类的构造器，则自动调用超类默认构造器; 如果超类没有不带参数的构造器，并且子类的构造器中又没有显式地调用超类的其他构造器，则将报告错误.
   
2. super关键字: 一是调用超类的方法，二是调用超类的构造器.
   
3. polymorphism: 一个对象变量可以引用多种实际类型的现象.
   
4. dynamic binding: 在运行时能够自动地选择调用哪个方法的现象. Java中dynamic binding是默认的处理方式, 除非用final标记.

继承层次

Java 不支持多继承. 采用 单继承+接口.

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polymorphism & dynamic binding

polymorphism

多态示例：

Employee e;
e = new Employee(...); // Employee object expected
e = new Manager(...);  // OK, Manager can be used as well

Employee[] staff = new Employee[3];
Manager boss = new Manager(...);
staff[0] = boss;  // OK

Manager m = staff[i];  // ERROR

WARN

package corejava.inheritance;

/**
 * Created by guolong.fan on 15/4/21.
 */
public class ArrayStoreExceptionTest {

    public static void main(String[] args) {
        Integer[] ints = new Integer[10];
        ints[0] = 10;
        Object[] objs = ints;        // OK!
        objs[0] = new Object();

        System.out.println(ints[0]);
    }

} /**

Exception in thread "main" java.lang.ArrayStoreException: java.lang.Object at corejava.inheritance.ArrayStoreExceptionTest.main(ArrayStoreExceptionTest.java:12)
 
 */

dynamic binding

调用对象方法的执行过程：

1. 编译器查看对象的声明类型和方法名。比如方法f，编译器会一一列举类中及其超类中的所有访问权限为public且名为f的方法。
   
2. 编译器查看调用方法时提供的参数类型，这个过程是overloading resolution。首先寻找参数完全匹配的方法，找到直接选择；次之，选择可以转化与之匹配的方法，没有的话，编译
   如果找到参数类型完全匹配，直接选择；次之，没有则选择可以转换与之匹配的方法；
   
3. private、static、final方法，编译器可以准确地知道调用哪个方法，即静态绑定(static binding)。
   
4. dynamic binding的原理是JVM预先给每个类创建了一个方法表(method table).

小细节：

• Java SE5.0开始支持协变。

final类和 final方法

final类可以阻止继承，final方法不可override.

强制转换与 instanceof

强制转换：

double x = 3.405;
int nx = (int)x; // 1. OK

Employee staff = new Manager(...);
Manager boss = (Manager) staff;  // 2. OK

继承链进行向下转换，Java运行时系统运行下面的程序，会产生ClassCastException异常.

Employee staff = new Employee(...);
Manager boss = (Manager) staff;  // ERROR

总结：

1. 只能在继承层次内进行类型转换，尽量避免强制转换.
   
2. 如有必要，在将超类转换为子类前，应该使用instanceof进行检查.

if (staff instanceof Manager) {
    boss = (Manager) staff;
    ...
}

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Object类

Object类是 Java 中所有类的最终祖先. 在 Java 中只有基本类型不是对象.

equals 方法

典型的equals方法的写法：

// super class
class Employee {
    ...
    @Override
    public boolean equals(Object otherObject) {
        // 1. a quick test to see if the objects are identical
        if (this == otherObject) return true;
        
        // 2. must return false if the explicit parameter is null
        if (otherObject == null) return false;
        
        // 3.1 if the classes don't match, they can't be equal
        if (getClass() != otherObject.getClass()) {
            return false;
        }
        
        // or 3.2 如果所有的子类都拥有统一的语义，则使用instanceof检测.
        if (!(otherObject instanceof ClassName)) return false;
        
        // 4. now we know otherObject is a non-null Employee
        Employee other = (Employee) otherObject;
        
        // 5. test whether the fields have identical values
        return name.equals(other.name)
            && salary == other.salary
            && hireDay.equals(other.hireDay);
    }
}

// sub class
Class Manager extends Employee {
    ...
    @Override
    public boolean equals(Object otherObject) {
        if (!super.equals(otherObject)) return false;
        
        // super.equals checked that this and otherObject belong to the same class
        Manager other = (Manager) otherObject;
        // test whether the fields have identical values in subclass
        return bonus = other.bonus;
    }
}

hashCode 方法

Object 类中的 hashCode 默认实现是对象的存储地址. 当一个类重新定义了 equals 方法时，就必须重新定义 hashCode 方法, 且 equals 与 hashCode 的定义必须保持一致.

class Employee {
    public int hashCode() {
        return 7 * name.hashCode +
            11 * new Double(salary).hashCode +
            13 * hireDay.hashCode();
    }
    ...
}

如果存在数组类型的域，可以使用静态的 Arrays.hashCode 计算 hash，这个散列码由数组元素的散列码组成.

toString 方法

典型写法：

public class Employee {
    public String toString() {
        return getClass().getName()
            + "[name=" + name
            + ",salary=" + salary 
            + ",hireDay=" + hireDay
            + "]";
    }
    
    ...
}

public Manager extends Employee {
    public String toString() {
        return super.toString()
            + "[bonus=" + bonus
            + "]";
    }
}

x.toString() 和 "" + x 等价. Object 类的 toString() 是className@hashCode.

int[] luckyNumbers = {2, 3, 5, 7, 11, 13};
String s = "" + luckyNumbers;  // [I@hashCode

// 打印单维数组
String s = Arrays.toString(luckyNumbers); // "[2,3,5,7,11,13]"
// 打印多维数组
String s = Arrays.deepToString(luckyNumbers); 

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对象包装器&自动打包

1. Java 的基本类型都有与之对应的包装器(wrapper).
   
2. Wrapper 是 final 类，并且是不可变的(即一单生成对象，对象本身不可变).
   
3. Java 泛型不支持 基本类型，可以使用 wrapper.
   
4. autoboxing & autounboxing 是编译器行为，而不是 JVM. 编译器通过添加相关代码得以实现（new Integer(), Integer.intValue()）.
   
5. String->Integer(int x = Integer.parseInt(s));

下列情况不会发生 unboxing.

Integer a = 1000;
Integer b = 1000;
if (a == b) ... // may equal, 自动打包要求 boolean、byte、char<=127, 介于-128~127的short和int被包装到固定的对象中.

因为 Java 中基本类型是不可变的，所以要求 wrapper 也是不可变的.

public static void triple(int x) { // won't work
    x = 3 * x;
}

public static void triple(Integer x) { // won't work
    x = 3 * x; // 因为 Integer 对象是不可变的.
}

Integer.parseInt 与 Integer.valueOf 的区别:

public static int parseInt(java.lang.String s, int i) throws java.lang.NumberFormatException { /* compiled code */ }

    public static int parseInt(java.lang.String s) throws java.lang.NumberFormatException { /* compiled code */ }

    public static java.lang.Integer valueOf(java.lang.String s, int i) throws java.lang.NumberFormatException { /* compiled code */ }

    public static java.lang.Integer valueOf(java.lang.String s) throws java.lang.NumberFormatException { /* compiled code */ }

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继承设计的技巧

1. 将公共操作和域放在超类.
   
2. 不要使用受保护的域.
   
3. 使用继承实现 "is-a" relation.
   
4. 除非所有继承的方法都有意义，否则不要使用继承.
   
5. 在override时不要改变预期的行为.
   
6. 使用多态, 而非类型信息（避免类型判断），是代码更加易于扩展.