Java 继承和多态

Posted 未来IT

tags:

篇首语:本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理,主要介绍了Java 继承和多态相关的知识,希望对你有一定的参考价值。

                                                    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:

技术分享

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 + "" + 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 + "" + 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 + "" + 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}

: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();  
    
       
    
    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:

    技术分享

    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。

 


以上是关于Java 继承和多态的主要内容,如果未能解决你的问题,请参考以下文章

Java面向对象三大特征之继承和多态

Java中的继承和多态

python小白的进阶——细说继承和多态(附代码)

Java基础知识回顾之三 ----- 封装继承和多态

Java基础知识回顾之三 ----- 封装继承和多态

廖雪峰Java2面向对象编程-3继承和多态-1继承