java面向对象（封装，继承，多态，抽象，接口的定义和实现）

1.封装

• 　　在面向对象程式设计方法中，封装（英语：Encapsulation）是指，一种将抽象性函式接口的实作细节部份包装、隐藏起来的方法。
• 　　封装可以被认为是一个保护屏障，防止该类的代码和数据被外部类定义的代码随机访问。
• 　　要访问该类的代码和数据，必须通过严格的接口控制。
• 　　封装最主要的功能在于我们能修改自己的实现代码，而不用修改那些调用我们代码的程序片段。
• 　　适当的封装可以让程式码更容易理解与维护，也加强了程式码的安全性。

　　实例：

public class EncapTest{

   private String name;
   private String idNum;
   private int age;

   public int getAge(){
      return age;
   }

   public String getName(){
      return name;
   }

   public String getIdNum(){
      return idNum;
   }

   public void setAge( int newAge){
      age = newAge;
   }

   public void setName(String newName){
      name = newName;
   }

   public void setIdNum( String newId){
      idNum = newId;
   }
}

以上实例中public方法是外部类访问该类成员变量的入口。

通常情况下，这些方法被称为getter和setter方法。

因此，任何要访问类中私有成员变量的类都要通过这些getter和setter方法。

通过如下的例子说明EncapTest类的变量怎样被访问：

public class RunEncap{

   public static void main(String args[]){
      EncapTest encap = new EncapTest();
      encap.setName("James");
      encap.setAge(20);
      encap.setIdNum("12343ms");

      System.out.print("Name : " + encap.getName()+
                             " Age : "+ encap.getAge());
    }
}

以上代码编译运行结果如下:

Name : James Age : 20

2.继承

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。

继承就是子类继承父类的特征和行为，使得子类对象（实例）具有父类的实例域和方法，或子类从父类继承方法，使得子类具有父类相同的行为。

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是属于动物类。

所以继承需要符合的关系是：is-a，父类更通用，子类更具体。

虽然食草动物和食肉动物都是属于动物，但是两者的属性和行为上有差别，所以子类会具有父类的一般特性也会具有自身的特性。

类继承的格式：

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 {
}

 为什么需要继承

接下来我们通过实例来说明这个需求。

开发动物类，其中动物分别为企鹅以及老鼠，要求如下：

企鹅：属性（姓名，id），方法（吃，睡，自我介绍）

老鼠：属性（姓名，id），方法（吃，睡，自我介绍）

企鹅类

public class Penguin {
    private String name;
    private int id;
    public Penguin(String myName, int  myid) {
        name = myName;
        id = myid;
    }
    public void eat(){
        System.out.println(name+"正在吃");
    }
    public void sleep(){
        System.out.println(name+"正在睡");
    }
    public void introduction() {
        System.out.println("大家好！我是"         + id + "号" + name + ".");
    }
}

老鼠类

public class Mouse {
    private String name;
    private int id;
    public Mouse(String myName, int  myid) {
        name = myName;
        id = myid;
    }
    public void eat(){
        System.out.println(name+"正在吃");
    }
    public void sleep(){
        System.out.println(name+"正在睡");
    }
    public void introduction() {
        System.out.println("大家好！我是"         + id + "号" + name + ".");
    }
}

从这两段代码可以看出来，代码存在重复了，导致后果就是代码量大且臃肿，而且维护性不高(维护性主要是后期需要修改的时候，就需要修改很多的代码，容易出错)，所以要从根本上解决这两段代码的问题，就需要继承，将两段代码中相同的部分提取出来组成 一个父类：

public class Animal {
    private String name;
    private int id;
    public Animal(String myName, int myid) {
        name = myName;
        id = myid;
    }
    public void eat(){
        System.out.println(name+"正在吃");
    }
    public void sleep(){
        System.out.println(name+"正在睡");
    }
    public void introduction() {
        System.out.println("大家好！我是"         + id + "号" + name + ".");
    }
}

这个Animal类就可以作为一个父类，然后企鹅类和老鼠类继承这个类之后，就具有父类当中的属性和方法，子类就不会存在重复的代码，维护性也提高，代码也更加简洁，提高代码的复用性（复用性主要是可以多次使用，不用再多次写同样的代码） 继承之后的代码：

企鹅类

public class Penguin extends Animal {
    public Penguin(String myName, int myid) {
        super(myName, myid);
    }
}

老鼠类

public class Mouse extends Animal {
    public Mouse(String myName, int myid) {
        super(myName, myid);
    }
}

继承类型

需要注意的是 Java 不支持多继承，但支持多重继承。

继承的特性

• 子类拥有父类非 private 的属性、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。
• 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。
• 提高了类之间的耦合性（继承的缺点，耦合度高就会造成代码之间的联系越紧密，代码独立性越差）。

继承关键字

继承可以使用 extends 和 implements 这两个关键字来实现继承，而且所有的类都是继承于 java.lang.Object，当一个类没有继承的两个关键字，则默认继承object（这个类在 java.lang 包中，所以不需要 import）祖先类。

extends关键字

在 Java 中，类的继承是单一继承，也就是说，一个子类只能拥有一个父类，所以 extends 只能继承一个类。

public class Animal {
    private String name;
    private int id;
    public Animal(String myName, String myid) {
        //初始化属性值
    }
    public void eat() {  //吃东西方法的具体实现  }
    public void sleep() { //睡觉方法的具体实现  }
} 

public class Penguin  extends  Animal{
}

implements关键字

使用 implements 关键字可以变相的使java具有多继承的特性，使用范围为类继承接口的情况，可以同时继承多个接口（接口跟接口之间采用逗号分隔）。

public interface A {
    public void eat();
    public void sleep();
}

public interface B {
    public void show();
}

public class C implements A,B {
}

super 与 this 关键字

super关键字：我们可以通过super关键字来实现对父类成员的访问，用来引用当前对象的父类。

this关键字：指向自己的引用。

class Animal {
  void eat() {
    System.out.println("animal : eat");
  }
}

class Dog extends Animal {
  void eat() {
    System.out.println("dog : eat");
  }
  void eatTest() {
    this.eat();   // this 调用自己的方法
    super.eat();  // super 调用父类方法
  }
}

public class Test {
  public static void main(String[] args) {
    Animal a = new Animal();
    a.eat();
    Dog d = new Dog();
    d.eatTest();
  }
}

输出结果为：

animal : eat
dog : eat
animal : eat

final关键字

final 关键字声明类可以把类定义为不能继承的，即最终类；或者用于修饰方法，该方法不能被子类重写：

声明类：

final class 类名 {//类体}

声明方法：

修饰符(public/private/default/protected) final 返回值类型 方法名(){//方法体}

注:实例变量也可以被定义为 final，被定义为 final 的变量不能被修改。被声明为 final 类的方法自动地声明为 final，但是实例变量并不是 final

构造器

子类是不继承父类的构造器（构造方法或者构造函数）的，它只是调用（隐式或显式）。如果父类的构造器带有参数，则必须在子类的构造器中显式地通过 super 关键字调用父类的构造器并配以适当的参数列表。

如果父类构造器没有参数，则在子类的构造器中不需要使用 super 关键字调用父类构造器，系统会自动调用父类的无参构造器。

3.多态

多态是同一个行为具有多个不同表现形式或形态的能力。

多态就是同一个接口，使用不同的实例而执行不同操作，如图所示

多态性是对象多种表现形式的体现。

1 现实中，比如我们按下 F1 键这个动作：
2 如果当前在 Flash 界面下弹出的就是 AS 3 的帮助文档；
3 如果当前在 Word 下弹出的就是 Word 帮助；
4 在 Windows 下弹出的就是 Windows 帮助和支持。
5 同一个事件发生在不同的对象上会产生不同的结果。

多态的优点

1. 消除类型之间的耦合关系

2. 可替换性

3. 可扩充性

4. 接口性

5. 灵活性

6. 简化性

多态存在的三个必要条件

1. 继承
2. 重写
3. 父类引用指向子类对象

父类引用指向子类对象

子类重写父类方法

父类引用调用子类重写后的方法

执行结果：子类重写的方法

比如：

Parent p = new Child();

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。

多态的好处：可以使程序有良好的扩展，并可以对所有类的对象进行通用处理。

以下是一个多态实例的演示，详细说明请看注释

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
      show(new Cat());  // 以 Cat 对象调用 show 方法
      show(new Dog());  // 以 Dog 对象调用 show 方法

      Animal a = new Cat();  // 向上转型
      a.eat();               // 调用的是 Cat 的 eat
      Cat c = (Cat)a;        // 向下转型
      c.work();        // 调用的是 Cat 的 work
  }  

    public static void show(Animal a)  {
      a.eat();
        // 类型判断
        if (a instanceof Cat)  {  // 猫做的事情
            Cat c = (Cat)a;
            c.work();
        } else if (a instanceof Dog) { // 狗做的事情
            Dog c = (Dog)a;
            c.work();
        }
    }
}

abstract class Animal {
    abstract void eat();
}  

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");
    }
}

执行以上程序，输出结果为：

吃鱼
抓老鼠
吃骨头
看家
吃鱼
抓老鼠

4.抽象

4.1抽象（abstract）的使用

　　当父类的某些方法不确定时，可以用abstract关键字来修饰该方法[抽象方法]，用abstract来修饰该类[抽象类]。

　　我们都知道，父类是将子类所共同拥有的属性和方法进行抽取，这些属性和方法中，有的是已经明确实现了的，有的还无法确定，那么我们就可以将其定义成抽象，在后日子类进行重用，进行具体化。这样，抽象类也就诞生了。

　　例如，定义了“动物”父类，其中“动物名称”和“动物年龄”属性已经明确了，但是“动物叫”的方法没有明确，此时就可以将“动物叫”定义为抽象方法。

　　所以，抽象类是为了把相同的但不确定的东西的提取出来，为了以后的重用。定义成抽象类的目的，就是为了在子类中实现抽象类。

package javastudy;

public class AbstractDemo1 {

    public static void main(String[] args) {
        // TODO Auto-generated method stub

    }
}

// 这就是一个抽象类
abstract class Animal {
    String name;
    int age;

    // 动物会叫
    public abstract void cry(); // 不确定动物怎么叫的。定义成抽象方法，来解决父类方法的不确定性。抽象方法在父类中不能实现，所以没有函数体。但在后续在继承时，要具体实现此方法。
}

// 抽象类可以被继承
// 当继承的父类是抽象类时，需要将抽象类中的所有抽象方法全部实现。
class cat extends Animal {
    // 实现父类的cry抽象方法
    public void cry() {
        System.out.println("猫叫:");

    }
}

抽象总结规定

• 1. 抽象类不能被实例化(初学者很容易犯的错)，如果被实例化，就会报错，编译无法通过。只有抽象类的非抽象子类可以创建对象。

• 2. 抽象类中不一定包含抽象方法，但是有抽象方法的类必定是抽象类。

• 3. 抽象类中的抽象方法只是声明，不包含方法体，就是不给出方法的具体实现也就是方法的具体功能。

• 4. 构造方法，类方法（用 static 修饰的方法）不能声明为抽象方法。

• 5. 抽象类的子类必须给出抽象类中的抽象方法的具体实现，除非该子类也是抽象类。

• 　　      6.、一旦类中包含了abstract方法，那类该类必须声明为abstract类。

5.接口的定义和实现

5.1接口的定义

使用interface来定义一个接口。接口定义同类的定义类似，也是分为接口的声明和接口体，其中接口体由常量定义和方法定义两部分组成。定义接口的基本格式如下：

[修饰符] interface 接口名 [extends 父接口名列表]{

[public] [static] [final] 常量;
[public] [abstract] 方法;
}
修饰符：可选，用于指定接口的访问权限，可选值为public。如果省略则使用默认的访问权限。
接口名：必选参数，用于指定接口的名称，接口名必须是合法的Java标识符。一般情况下，要求首字母大写。
extends 父接口名列表：可选参数，用于指定要定义的接口继承于哪个父接口。当使用extends关键字时，父接口名为必选参数。
方法：接口中的方法只有定义而没有被实现。

例如，定义一个用于计算的接口，在该接口中定义了一个常量PI和两个方法，具体代码如下：

1 public interface CalInterface
2 {
3     final float PI=3.14159f;//定义用于表示圆周率的常量PI
4     float getArea(float r);//定义一个用于计算面积的方法getArea()
5     float getCircumference(float r);//定义一个用于计算周长的方法getCircumference()
6 }

5.2接口的实现

接口在定义后，就可以在类中实现该接口。在类中实现接口可以使用关键字implements，其基本格式如下：
[修饰符] class <类名> [extends 父类名] [implements 接口列表]{
}
修饰符：可选参数，用于指定类的访问权限，可选值为public、abstract和final。
类名：必选参数，用于指定类的名称，类名必须是合法的Java标识符。一般情况下，要求首字母大写。
extends 父类名：可选参数，用于指定要定义的类继承于哪个父类。当使用extends关键字时，父类名为必选参数。
implements 接口列表：可选参数，用于指定该类实现的是哪些接口。当使用implements关键字时，接口列表为必选参数。当接口列表中存在多个接口名时，各个接口名之间使用逗号分隔。

在类中实现接口时，方法的名字、返回值类型、参数的个数及类型必须与接口中的完全一致，并且必须实现接口中的所有方法。例如，编写一个名称为Cire的类，该类实现5.7.1节中定义的接口Calculate，具体代码如下：

public class Cire implements CalInterface
{
    public float getArea(float r)
    {
        float area=PI*r*r;//计算圆面积并赋值给变量area
        return area;//返回计算后的圆面积
    }
    public float getCircumference(float r)
    {
        float circumference=2*PI*r;      //计算圆周长并赋值给变量circumference
        return circumference;           //返回计算后的圆周长
    }
    public static void main(String[] args)
    {
        Cire c = new Cire();
        float f = c.getArea(2.0f);
        System.out.println(Float.toString(f));
    }
}

在类的继承中，只能做单重继承，而实现接口时，一次则可以实现多个接口，每个接口间使用逗号“,”分隔。