继承和多态
学习继承、组合、多态
1、继承
1.1、继承概念
专门用来进行共性抽取，实现代码复用。 它允许程序员在保持原有类特 性的基础上进行扩展，增加新功能，这样产生新的类，称派生类。
1.2、继承的语法
在Java中如果要表示类之间的继承关系，需要借助extends关键字
|
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
|
class Animal{ public String name; public int age; public String sex; public void eat(){ System.out.println(this.name+"cat::eat()!"); } public void sleep(){ System.out.println(this.name+"睡觉！"); }}/** * 继承 其实就是对共性的抽取 从而达到了代码的复用 */class Cat extends Animal{ public void mew(){ System.out.println(this.name+"cat::mew()!"); }}class Dog extends Animal{ public void bark(){ System.out.println("dog::bark()!"); }}public class TestDemo { public static void main(String[] args) { Cat cat = new Cat(); cat.name = "咪咪"; cat.sleep(); cat.eat(); cat.mew(); }} |
注意：
1. 子类会将父类中的成员变量或者成员方法继承到子类中了
2. 子类继承父类之后，尽量新添加自己特有的成员，体现出与基类的不同，否则就没有必要继承了
1.3、父类成员的访问
1.31、子类和父类不存在同名成员变量
|
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
|
public class Base { int a; int b;}public class Derived extends Base{ int c; public void method(){ a = 10; // 访问从父类中继承下来的a b = 20; // 访问从父类中继承下来的b c = 30; // 访问子类自己的c }} |
1.32、子类和父类成员变量同名
|
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
|
class Base { public int a = 1; public int b = 2; public void method(){ System.out.println("BASE::TEST()"); }}class Derived extends Base{ public int a = 3; public int d = 4; public void method2(){ System.out.println("Derived::method2()"); } public void test(){ method2(); method(); /*System.out.println(a);//如果重名类 优先访问自己的 System.out.println(super.a);//写代码的时候 让这个代码更已读 System.out.println(this.b); System.out.println(d);*/ }}public class TestDemo2 { public static void main(String[] args) { Derived derived = new Derived(); derived.test(); }} |
1、如果访问的成员变量子类中有，访问自己的成员变量。
2、如果访问的成员变量子类中无，则访问父类继承下来的，如果父类也没有定义，则编译报错。
3、如果访问的成员变量与父类中成员变量同名，则优先访问自己的，即：子类将父类同名成员隐藏了。
4、成员变量访问遵循就近原则，自己有优先自己的，如果没有则向父类中找。
比如：你和你父亲各自有一款相同的手机，平时使用时你肯定优先用自己的，如果自己手机没电了，你才会考虑使用父亲的。
1.33、成员方法名字不同
|
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
|
public class Base { public void methodA(){ System.out.println("Base中的methodA()"); }}public class Derived extends Base{ public void methodB(){ System.out.println("Derived中的methodB()方法"); } public void methodC(){ methodB(); // 访问子类自己的methodB() methodA(); // 访问父类继承的methodA() // methodD(); // 编译失败，在整个继承体系中没有发现方法methodD() }} |
总结：成员方法没有同名时，在子类方法中或者通过子类对象访问方法时，则优先访问自己的，自己没有时 再到父类中找，如果父类中也没有则报错。
1.34、 成员方法名字相同
|
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
|
public class Base { public void methodA(){ System.out.println("Base中的methodA()"); } public void methodB(){ System.out.println("Base中的methodB()"); }}public class Derived extends Base{ public void methodA(int a) { System.out.println("Derived中的method(int)方法"); } public void methodB(){ System.out.println("Derived中的methodB()方法"); } public void methodC(){ methodA(); // 没有传参，访问父类中的methodA() methodA(20); // 传递int参数，访问子类中的methodA(int) methodB(); // 直接访问，则永远访问到的都是子类中的methodB()，基类的无法访问到 }} |
通过子类对象访问父类与子类中不同名方法时，优先在子类中找，找到则访问，否则在父类中找，找到 则访问，否则编译报错。 通过派生类对象访问父类与子类同名方法时，如果父类和子类同名方法的参数列表不同(重载)，根据调用 方法适传递的参数选择合适的方法访问，如果没有则报错；如果父类和子类同名方法的原型一致，则只能访问到子类的，父类的无法通过派生类对象直接访问到。 问题：如果子类中存在与父类中相同的成员时，那如何在子类中访问父类相同名称的成员呢？
1.4、super关键字
|
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
|
public class Base { int a; int b; public void methodA(){ System.out.println("Base中的methodA()"); } public void methodB(){ System.out.println("Base中的methodB()"); }}public class Derived extends Base{ int a; // 与父类中成员变量同名且类型相同 char b; // 与父类中成员变量同名但类型不同 // 与父类中methodA()构成重载 public void methodA(int a) { System.out.println("Derived中的method()方法"); } // 与基类中methodB()构成重写 public void methodB(){ System.out.println("Derived中的methodB()方法"); } public void methodC(){ // 对于同名的成员变量，直接访问时，访问的都是子类的 a = 100; // 等价于： this.a = 100; b = 101; // 等价于： this.b = 101; // 注意：this是当前对象的引用 // 访问父类的成员变量时，需要借助super关键字 // super是获取到子类对象中从基类继承下来的部分 super.a = 200; super.b = 201; // 父类和子类中构成重载的方法，直接可以通过参数列表区分清访问父类还是子类方法 methodA(); // 没有传参，访问父类中的methodA() methodA(20); // 传递int参数，访问子类中的methodA(int) // 如果在子类中要访问重写的基类方法，则需要借助super关键字 methodB(); // 直接访问，则永远访问到的都是子类中的methodB()，基类的无法访问到 super.methodB(); // 访问基类的methodB() }} |
【注意事项】
1. 只能在非静态方法中使用
2. 在子类方法中，访问父类的成员变量和方法。
1.5、子类构造方法
父子父子，先有父再有子，即：子类对象构造时，需要先调用基类构造方法，然后执行子类的构造方法。
|
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
|
public class Base {public Base(){ System.out.println("Base()"); }}public class Derived extends Base{ public Derived(){ super(); // 注意子类构造方法中默认会调用基类的无参构造方法：super(), // 用户没有写时,编译器会自动添加，而且super()必须是子类构造方法中第一条语句， // 并且只能出现一次 System.out.println("Derived()"); }}public class Test { public static void main(String[] args) { Derived d = new Derived(); }} |
结果打印：
Base()
Derived()
在子类构造方法中，并没有写任何关于基类构造的代码，但是在构造子类对象时，先执行基类的构造方法，然后执行子类的构造方法，因为：子类对象中成员是有两部分组成的，基类继承下来的以及子类新增加的部分 。父子父子 肯定是先有父再有子，所以在构造子类对象时候 ，先要调用基类的构造方法，将从基类继承下来的成员构造完整，然后再调用子类自己的构造方法，将子类自己新增加的成员初始化完整 。
注意：
1. 若父类显式定义无参或者默认的构造方法，在子类构造方法第一行默认有隐含的super()调用，即调用基类构
造方法
2. 如果父类构造方法是带有参数的，此时编译器不会再给子类生成默认的构造方法，此时需要用户为子类显式
定义构造方法，并在子类构造方法中选择合适的父类构造方法调用，否则编译失败。
3. 在子类构造方法中，super(…)调用父类构造时，必须是子类构造函数中第一条语句。
4. super(…)只能在子类构造方法中出现一次，并且不能和this同时出现
1.6、super和this
【相同点】
1. 都是Java中的关键字
2. 只能在类的非静态方法中使用，用来访问非静态成员方法和字段
3. 在构造方法中调用时，必须是构造方法中的第一条语句，并且不能同时存在
【不同点】
1. this是当前对象的引用，当前对象即调用实例方法的对象，super相当于是子类对象中从父类继承下来部分成员的引用
2. 在非静态成员方法中，this用来访问本类的方法和属性，super用来访问父类继承下来的方法和属性
3. this是非静态成员方法的一个隐藏参数，super不是隐藏的参数
4. 成员方法中直接访问本类成员时，编译之后会将this还原，即本类非静态成员都是通过this来访问的；在子类中如果通过super访问父类成员，编译之后在字节码层面super实际是不存在的
5. 在构造方法中：this(…)用于调用本类构造方法，super(…)用于调用父类构造方法，两种调用不能同时在构造方法中出现
6. 构造方法中一定会存在super(…)的调用，用户没有写编译器也会增加，但是this(…)用户不写则没有
1.7、初始化
|
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
|
class Person { public String name; public int age; public Person(String name, int age) { this.name = name; this.age = age; System.out.println("构造方法执行"); } { System.out.println("实例代码块执行"); } static { System.out.println("静态代码块执行"); }}public class TestDemo { public static void main(String[] args) { Person person1 = new Person("bit",10); System.out.println("============================"); Person person2 = new Person("gaobo",20); }} |
执行结果：
静态代码块执行
实例代码块执行
构造方法执行
============================
实例代码块执行
构造方法执行
注意：
1. 静态代码块先执行，并且只执行一次，在类加载阶段执行
2. 当有对象创建时，才会执行实例代码块，实例代码块执行完成后，最后构造方法执行
继承关系上的执行顺序：
1、父类静态代码块优先于子类静态代码块执行，且是最早执行
2、父类实例代码块和父类构造方法紧接着执行
3、子类的实例代码块和子类构造方法紧接着再执行
4、第二次实例化子类对象时，父类和子类的静态代码块都将不会再执行
1.8、protected关键字
|
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
|
// 为了掩饰基类中不同访问权限在子类中的可见性，为了简单类B中就不设置成员方法了// extend01包中public class B { private int a; protected int b; public int c; int d;}// extend01包中// 同一个包中的子类public class D extends B{ public void method(){ // super.a = 10; // 编译报错，父类private成员在相同包子类中不可见 super.b = 20; // 父类中protected成员在相同包子类中可以直接访问 super.c = 30; // 父类中public成员在相同包子类中可以直接访问 super.d = 40; // 父类中默认访问权限修饰的成员在相同包子类中可以直接访问 }}// extend02包中// 不同包中的子类public class C extends B { public void method(){ // super.a = 10; // 编译报错，父类中private成员在不同包子类中不可见 super.b = 20; // 父类中protected修饰的成员在不同包子类中可以直接访问 super.c = 30; // 父类中public修饰的成员在不同包子类中可以直接访问 //super.d = 40; // 父类中默认访问权限修饰的成员在不同包子类中不能直接访问 }}// extend02包中// 不同包中的类public class TestC { public static void main(String[] args) { C c = new C(); c.method(); // System.out.println(c.a); // 编译报错，父类中private成员在不同包其他类中不可见 // System.out.println(c.b); // 父类中protected成员在不同包其他类中不能直接访问 System.out.println(c.c); // 父类中public成员在不同包其他类中可以直接访问 // System.out.println(c.d); // 父类中默认访问权限修饰的成员在不同包其他类中不能直接访问 }} |
注意：父类中private成员变量随时在子类中不能直接访问，但是也继承到子类中了
1.9、继承方式
1.10、final关键字
final关键可以用来修饰变量、成员方法以及类。
1. 修饰变量或字段，表示常量(即不能修改)
2. 修饰类：表示此类不能被继承
2、继承与组合
组合表示对象之间的关系
|
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
|
// 轮胎类class Tire{ // ...}// 发动机类class Engine{ // ...}// 车载系统类class VehicleSystem{ // ...}class Car{ private Tire tire; // 可以复用轮胎中的属性和方法 private Engine engine; // 可以复用发动机中的属性和方法 private VehicleSystem vs; // 可以复用车载系统中的属性和方法 // ...}// 奔驰是汽车class Benz extend Car{ // 将汽车中包含的：轮胎、发送机、车载系统全部继承下来} |
3、多态
3.1、多态概念
通俗来说，就是多种形态，具体点就是去完成某个行为，当不同的对象去完成时会产生出不同 的状态。
3.2、多态实现条件
1. 必须在继承体系下
2. 子类必须要对父类中方法进行重写
3. 通过父类的引用调用重写的方法
|
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
|
public class Animal {String name; int age; public Animal(String name, int age){ this.name = name; this.age = age; } public void eat(){ System.out.println(name + "吃饭"); }}public class Cat extends Animal{ public Cat(String name, int age){ super(name, age); } @Override public void eat(){ System.out.println(name+"吃鱼~~~"); }}public class Dog extends Animal { public Dog(String name, int age){ super(name, age); } @Override public void eat(){ System.out.println(name+"吃骨头~~~"); }}///分割线//public class TestAnimal { // 编译器在编译代码时，并不知道要调用Dog 还是 Cat 中eat的方法 // 等程序运行起来后，形参a引用的具体对象确定后，才知道调用那个方法 // 注意：此处的形参类型必须时父类类型才可以 public static void eat(Animal a){ a.eat(); } public static void main(String[] args) { Cat cat = new Cat("元宝",2); Dog dog = new Dog("小七", 1); eat(cat); eat(dog); }} |
运行结果：
元宝吃鱼~~~
元宝正在睡觉
小七吃骨头~~~
小七正在睡觉
3.3、重写
重写(override)：也称为覆盖。重写是子类对父类非静态、非private修饰，非final修饰，非构造方法等的实现过程进行重新编写, 返回值和形参都不能改变。即外壳不变，核心重写！重写的好处在于子类可以根据需要，定义特定于自己的行为。 也就是说子类能够根据需要实现父类的方法。
1. 子类在重写父类的方法时，一般必须与父类方法原型一致：修饰符 返回值类型 方法名(参数列表) 要完全一致
2. JDK7以后，被重写的方法返回值类型可以不同，但是必须是具有父子关系的
访问权限不能比父类中被重写的方法的访问权限更低。例如：如果父类方法被public修饰，则子类中重写该方法就不能声明为 protected
3. 父类被static、private修饰的方法、构造方法都不能被重写。
子类和父类在同一个包中，那么子类可以重写父类所有方法，除了声明为 private 和 final 的方法。
4. 子类和父类不在同一个包中，那么子类只能够重写父类的声明为 public 和 protected 的非 final 方法。
5. 重写的方法, 可以使用 @Override 注解来显式指定. 有了这个注解能帮我们进行一些合法性校验. 例如不小心将方法名字拼写错了 (比如写成 aet), 那么此时编译器就会发现父类中没有 aet 方法, 就会编译报错, 提示无法构成重写.
重载与重写区别：
方法重载是一个类的多态性表现,而方法重写是子类与父类的一种多态性表现。
3.4、向上转型和向下转型
向上转型：实际就是创建一个子类对象，将其当成父类对象来使用。
语法格式：父类类型 对象名 = new 子类类型()
【使用场景】
1. 直接赋值
2. 方法传参
3. 方法返回
|
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
|
public class TestAnimal { // 2. 方法传参：形参为父类型引用，可以接收任意子类的对象 public static void eatFood(Animal a){ a.eat(); } // 3. 作返回值：返回任意子类对象 public static Animal buyAnimal(String var){ if("狗" == var){ return new Dog("狗狗",1); }else if("猫" == var){ return new Cat("猫猫", 1); }else{ return null; } } public static void main(String[] args) { Animal cat = new Cat("元宝",2); // 1. 直接赋值：子类对象赋值给父类对象 Dog dog = new Dog("小七", 1); eatFood(cat); eatFood(dog); Animal animal = buyAnimal("狗"); animal.eat(); animal = buyAnimal("猫"); animal.eat(); }} |
将一个子类对象经过向上转型之后当成父类方法使用，再无法调用子类的方法，但有时候可能需要调用子类特有的
方法，此时：将父类引用再还原为子类对象即可，即向下转换。
|
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
|
public class TestAnimal { public static void main(String[] args) { Cat cat = new Cat("元宝",2); Dog dog = new Dog("小七", 1); // 向上转型 Animal animal = cat; animal.eat(); animal = dog; animal.eat(); // 编译失败，编译时编译器将animal当成Animal对象处理 // 而Animal类中没有bark方法，因此编译失败 // animal.bark(); // 向上转型 // 程序可以通过编程，但运行时抛出异常---因为：animal实际指向的是狗 // 现在要强制还原为猫，无法正常还原，运行时抛出：ClassCastException cat = (Cat)animal; cat.mew(); // animal本来指向的就是狗，因此将animal还原为狗也是安全的 dog = (Dog)animal; dog.bark(); }} |
向下转型用的比较少，而且不安全，万一转换失败，运行时就会抛异常。Java中为了提高向下转型的安全性，引入
了 instanceof ，如果该表达式为true，则可以安全转换。
|
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
|
public class TestAnimal { public static void main(String[] args) { Cat cat = new Cat("元宝",2); Dog dog = new Dog("小七", 1); // 向上转型 Animal animal = cat; animal.eat(); animal = dog; animal.eat(); if(animal instanceof Cat){ cat = (Cat)animal; cat.mew(); } if(animal instanceof Dog){ dog = (Dog)animal; dog.bark(); } }} |
3.5、多态优缺点
【使用多态的好处】
1. 能够降低代码的 “圈复杂度”, 避免使用大量的 if - else
就晓得了什么叫 “圈复杂度” ?那么我们来对比一下
这是if-else分支语句:
|
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
|
public static void drawShapes() { Rect rect = new Rect(); Cycle cycle = new Cycle(); Flower flower = new Flower(); String[] shapes = {"cycle", "rect", "cycle", "rect", "flower"}; for (String shape : shapes) { if (shape.equals("cycle")) { cycle.draw(); } else if (shape.equals("rect")) { rect.draw(); } else if (shape.equals("flower")) { flower.draw(); } }} |
如果使用使用多态:
|
1
2
3
4
5
6
7
8
|
public static void drawShapes() { // 我们创建了一个 Shape 对象的数组. Shape[] shapes = {new Cycle(), new Rect(), new Cycle(), new Rect(), new Flower()}; for (Shape shape : shapes) { shape.draw(); }} |
2. 可扩展能力更强
如果要新增一种新的形状, 使用多态的方式代码改动成本也比较低.
|
1
2
3
4
5
6
|
class Triangle extends Shape { @Override public void draw() { System.out.println("△"); }} |
对于类的调用者来说(drawShapes方法), 只要创建一个新类的实例就可以了, 改动成本很低. 而对于不用多态的情况, 就要把drawShapes 中的 if - else 进行一定的修改, 改动成本更高.
多态缺陷：代码的运行效率降低。
3.6、避免在构造方法中调用重写的方法
我们创建两个类, B 是父类, D 是子类. D 中重写 func 方法. 并且在 B 的构造方法中调用 func
|
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
|
class B { public B() { // do nothing func(); } public void func() { System.out.println("B.func()"); }}class D extends B { private int num = 1; @Override public void func() { System.out.println("D.func() " + num); }}public class Test { public static void main(String[] args) { D d = new D(); }} |
执行结果
D.func() 0
1. 构造 D 对象的同时, 会调用 B 的构造方法.
2. B 的构造方法中调用了 func 方法, 此时会触发动态绑定, 会调用到 D 中的 func此时 D 对象自身还没有构造, 此时 num 处在未初始化的状态, 值为 0.
结论: “用尽量简单的方式使对象进入可工作状态”, 尽量不要在构造器中调用方法(如果这个方法被子类重写, 就会触 发动态绑定,
但是此时子类对象还没构造完成), 可能会出现一些隐藏的但是又极难发现的问题.
到此这篇关于Java超详细讲解继承和多态的使用的文章就介绍到这了,更多相关Java继承和多态内容请搜索服务器之家以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持服务器之家！
原文链接：https://blog.csdn.net/ks_xfx/article/details/124507756
