Java 继承和多态

                                                    Java  继承和多态

Java 继承

---

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。

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。

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：

类的继承格式

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：

公共父类：

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）。

---

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。

extends 关键字

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）。

implements 关键字

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。

实例

public class SuperDemo { public static void main(String []args) { new SubClass().showMessage(); } } class SuperClass { int i = 50; } class SubClass extends SuperClass { int i =100; public void showMessage() { System.out.printf("super.i = %d, this.i = %d\n", super.i, this.i); } }

输出结果为：

super.i = 50, this.i = 100

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

子类不能继承父类的构造器（构造方法或者构造函数），但是父类的构造器带有参数的，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。

如果父类有无参构造器，则在子类的构造器中用super调用父类构造器不是必须的，如果没有使用super关键字，系统会自动调用父类的无参构造器。

实例

class SuperClass { private int n; SuperClass(){ System.out.println("SuperClass()"); } SuperClass(int n) { System.out.println("SuperClass(int n)"); this.n = n; } } class SubClass extends SuperClass{ private int n; SubClass(){ super(300); System.out.println("SubClass"); } public SubClass(int n){ System.out.println("SubClass(int n):"+n); this.n = n; } } public class TestSuperSub{ public static void main (String args[]){ SubClass sc = new SubClass(); SubClass sc2 = new SubClass(200); } }

输出结果为：

SuperClass(int n)
SubClass
SuperClass()
SubClass(int n):200

 

笔记列表

1.  

   java 中若要在子类调用父类的方法，需使用关键字super。

   实例

   class Animal{
       void go(){
           System.out.println("animal go");
       }
   }
   
   class Dog extends Animal{
       void go(){
           //调用父类方法
           super.go();
       }
   }
   
   //驱动函数
   public static void  main(String[] args){
       Dog dog=new Dog();
       dog.go();
   }

   输出结果：

   animal go

2. 面向对象编程——继承和多态

   1、为什么使用继承

   从已有的类派生出新的类，称为继承。

   在不同的类中也可能会有共同的特征和动作，可以把这些共同的特征和动作放在一个类中，让其它类共享。

   因此可以定义一个通用类，然后将其扩展为其它多个特定类，这些特定类继承通用类中的特征和动作。

   继承是 Java 中实现软件重用的重要手段，避免重复，易于维护，易于理解。

   2、父类和子类

   如果类 B 从类 A 派生，或者说类 B 扩展自类 A，或者说类 B 继承类 A，

   则称类 A 为"父类"，也称为超类、基类；

   称类 B 为"子类"，也称为次类、扩展类、派生类。

   子类从它的父类中继承可访问的数据域和方法，也可以添加新的数据域和新的方法。

   定义继承的语法：

   修饰符 class 子类名 extends 父类名

   例如：Shape 类是父类，其子类可以有 Circle 类、Rectangle 类、Triangle 类，等等。

   继承的注意点：

   • 子类不是父类的子集，子类一般比父类包含更多的数据域和方法。
   • 父类中的 private 数据域在子类中是不可见的，因此在子类中不能直接使用它们。
   • 继承是为"是一个"的关系建模的，父类和其子类间必须存在"是一个"的关系，否则不能用继承。
     但也并不是所有"是一个"的关系都应该用继承。例如，正方形是一个矩形，但不能让 Square 类来继承 Rectangle 类，因为正方形不能从矩形扩展得到任何东西。正确的继承关系是 Square 类继承 Shape 类
   • Java 只允许单一继承（即一个子类只能有一个直接父类），C++ 可以多重继承（即一个子类有多个直接父类）。

   3、super 关键字

   super 表示使用它的类的父类。super 可用于：

   • 调用父类的构造方法；
   • 调用父类的方法（子类覆盖了父类的方法时）；
   • 访问父类的数据域（可以这样用但没有必要这样用）。

   调用父类的构造方法语法：

   super();  
   
   或   
   
   super(参数列表);

   注意：super 语句必须是子类构造方法的第一条语句。不能在子类中使用父类构造方法名来调用父类构造方法。 父类的构造方法不被子类继承。调用父类的构造方法的唯一途径是使用 super 关键字，如果子类中没显式调用，则编译器自动将 super(); 作为子类构造方法的第一条语句。这会形成一个构造方法链。

   静态方法中不能使用 super 关键字。

   调用父类的方法语法：

   super.方法名(参数列表);

   如果是继承的方法，是没有必要使用 super 来调用，直接即可调用。但如果子类覆盖或重写了父类的方法，则只有使用 super 才能在子类中调用父类中的被重写的方法。

   4、this 关键字

   this 关键字表示当前对象。可用于：

   • 调用当前类的构造方法，并且必须是方法的第一条语句。如：this(); 调用默认构造方法。this(参数); 调用带参构造方法。
   • 限定当前对象的数据域变量。一般用于方法内的局部变量与对象的数据域变量同名的情况。如 this.num = num。this.num 表示当前对象的数据域变量 num，而 num 表示方法中的局部变量。

   Java 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。

   现实中，比如我们按下 F1 键这个动作：

   • 如果当前在 Flash 界面下弹出的就是 AS 3 的帮助文档；
   • 如果当前在 Word 下弹出的就是 Word 帮助；
   • 在 Windows 下弹出的就是 Windows 帮助和支持。

   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

   • 继承
   • 重写
   • 父类引用指向子类对象

   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：

   Test.java 文件代码：

   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 catchMouse } 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

   ---

   虚方法

   我们将介绍在Java中，当设计类时，被重写的方法的行为怎样影响多态性。

   我们已经讨论了方法的重写，也就是子类能够重写父类的方法。

   当子类对象调用重写的方法时，调用的是子类的方法，而不是父类中被重写的方法。

   要想调用父类中被重写的方法，则必须使用关键字super。

   Employee.java 文件代码：

   /* 文件名 : Employee.java */ public class Employee { private String name; private String address; private int number; public Employee(String name, String address, int number) { System.out.println("Employee 构造函数"); this.name = name; this.address = address; this.number = number; } public void mailCheck() { System.out.println("邮寄支票给： " + this.name + " " + this.address); } public String toString() { return name + " " + address + " " + number; } public String getName() { return name; } public String getAddress() { return address; } public void setAddress(String newAddress) { address = newAddress; } public int getNumber() { return number; } }

   假设下面的类继承Employee类：

   Salary.java 文件代码：

   /* 文件名 : Salary.java */ public class Salary extends Employee { private double salary; // 全年工资 public Salary(String name, String address, int number, double salary) { super(name, address, number); setSalary(salary); } public void mailCheck() { System.out.println("Salary 类的 mailCheck 方法 "); System.out.println("邮寄支票给：" + getName() + " ，工资为：" + salary); } public double getSalary() { return salary; } public void setSalary(double newSalary) { if(newSalary >= 0.0) { salary = newSalary; } } public double computePay() { System.out.println("计算工资，付给：" + getName()); return salary/52; } }

   现在我们仔细阅读下面的代码，尝试给出它的输出结果：

   VirtualDemo.java 文件代码：

   /* 文件名 : VirtualDemo.java */ public class VirtualDemo { public static void main(String [] args) { Salary s = new Salary("员工 A", "北京", 3, 3600.00); Employee e = new Salary("员工 B", "上海", 2, 2400.00); System.out.println("使用 Salary 的引用调用 mailCheck -- "); s.mailCheck(); System.out.println("\n使用 Employee 的引用调用 mailCheck--"); e.mailCheck(); } }

   以上实例编译运行结果如下：

   Employee 构造函数
   Employee 构造函数
   使用 Salary 的引用调用 mailCheck --
   Salary 类的 mailCheck 方法
   邮寄支票给：员工 A ，工资为：3600.0
   
   使用 Employee 的引用调用 mailCheck--
   Salary 类的 mailCheck 方法
   邮寄支票给：员工 B ，工资为：2400.0

   例子解析

   • 实例中，实例化了两个 Salary 对象：一个使用 Salary 引用 s，另一个使用 Employee 引用 e。

   • 当调用 s.mailCheck() 时，编译器在编译时会在 Salary 类中找到 mailCheck()，执行过程 JVM 就调用 Salary 类的 mailCheck()。

   • 因为 e 是 Employee 的引用，所以调用 e 的 mailCheck() 方法时，编译器会去 Employee 类查找 mailCheck() 方法 。

   • 在编译的时候，编译器使用 Employee 类中的 mailCheck() 方法验证该语句， 但是在运行的时候，Java虚拟机(JVM)调用的是 Salary 类中的 mailCheck() 方法。

   以上整个过程被称为虚拟方法调用，该方法被称为虚拟方法。

   Java中所有的方法都能以这种方式表现，因此，重写的方法能在运行时调用，不管编译的时候源代码中引用变量是什么数据类型。

   ---

   笔记列表

    

   对于多态，可以总结以下几点：

   一、使用父类类型的引用指向子类的对象；

   二、该引用只能调用父类中定义的方法和变量；

   三、如果子类中重写了父类中的一个方法，那么在调用这个方法的时候，将会调用子类中的这个方法；（动态连接、动态调用）;

   四、变量不能被重写（覆盖），"重写"的概念只针对方法，如果在子类中"重写"了父类中的变量，那么在编译时会报错。