继承与多态
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篇首语:本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理,主要介绍了继承与多态相关的知识,希望对你有一定的参考价值。
继承
概述
由来
多个类中存在相同属性和行为时,将这些内容抽取到单独一个类中,那么多个类无需再定义这些属性和行为,只要继承那一个类即可。如图所示:
其中,多个类可以称为子类,单独那一个类称为父类、超类(superclass)或者基类。
继承描述的是事物之间的所属关系,这种关系是: is-a
的关系。例如,图中兔子属于食草动物,食草动物属于动物。可见,父类更通用,子类更具体。我们通过继承,可以使多种事物之间形成一种关系体系。
定义
- 继承:就是子类继承父类的属性和行为,使得子类对象具有与父类相同的属性、相同的行为。子类可以直接访问父类中的非私有的属性和行为。
好处
- 提高代码的复用性。
- 类与类之间产生了关系,是多态的前提。
继承的格式
通过 extends
关键字,可以声明一个子类继承另外一个父类,定义格式如下:
class 父类 {
...
}
class 子类 extends 父类{
...
}
继承演示代码如下:
//定义员工类Employee作为父类
class Employee {
//定义name属性
String name;
//定义员工的工作方法
public void work() {
System.out.println("尽心尽力地工作");
}
}
//定义教师类Teacher继承员工类Employee
class Teacher extends Employee {
//定义一个打印name的方法
public void printName() {
System.out.println("name="+ name);
}
}
//定义测试类
public class ExtendDemo01 {
public static void main(String[] args) {
//创建一个教师类对象
Teacher t = new Teacher();
//为该员工类的name属性赋值
t.name = "小明";
//调用Teacher类中的printName()方法
t.printName(); // name=小明
//调用Teacher类继承来的Work()方法
t.work(); // 尽心尽力地工作
}
}
继承后的特点——成员变量
当类之间产生了关系后,其中各类中的成员变量,又产生了哪些影响呢?
成员变量不重名
如果子类父类中出现不重名的成员变量,这时的访问是没有影响的。代码如下:
class Fu {
//Fu中的成员变量
int num = 5;
}
class Zi extends Fu {
//Zi中的成员变量
int num2 = 6;
//Zi中的成员方法
public void show() {
//访问父类中的num
System.out.println("Fu num = "+num); //继承而来,所以直接访问。
//访问子类中的num2
System.out.println("Zi num2 = "+num2);
}
}
class ExtendsDemo02 {
public static void main(String[] args) {
//创建子类对象
Zi z = new Zi();
//调用子类中的show()方法
z.show();
}
}
演示结果:
Fu num = 5
Zi num2 = 6
成员变量重名
如果子类父类中出现重名的成员变量,这时的访问是有影响的。代码如下:
class Fu {
//Fu中的成员变量
int num = 5;
}
class Zi extends Fu {
//Zi中的成员变量
int num = 6;
//Zi中的成员方法
public void show() {
//访问父类中的num
System.out.println("Fu num = "+num);
//访问子类中的num
System.out.println("Zi num = "+num);
}
}
class ExtendsDemo02 {
public static void main(String[] args) {
//创建子类对象
Zi z = new Zi();
//调用子类中的show()方法
z.show();
}
}
演示结果:
Fu num = 6
Zi num = 6
子父类中出现了同名的成员变量时,在子类中需要访问父类中非私有成员变量时,需要使用 super
关键字,修饰父类成员变量,类似于之前学过的 this
。
使用格式:
super.父类成员变量名
子类方法需要修改,代码如下:
class Zi extends Fu {
//Zi中的成员变量
int num = 6;
//Zi中的成员方法
public void show() {
//访问父类中的num
System.out.println("Fu num = "+super.num);
//访问子类中的num
System.out.println("Zi num = "+num);
}
}
演示结果:
Fu num = 5
Zi num = 5
小贴士:Fu 类中的成员变量是非私有的,子类中可以直接访问。若Fu 类中的成员变量私有了,子类是不能直接访问的。通常编码时,我们遵循封装的原则,使用private修饰成员变量,那么如何访问父类的私有成员 变量呢?对!可以在父类中提供公共的getXxx方法和setXxx方法。
继承后的特点——成员方法
当类之间产生了关系,其中各类中的成员方法,又产生了哪些影响呢?
成员方法不重名
如果子类父类中出现不重名的成员方法,这时的调用是没有影响的。对象调用方法时,会先在子类中查找有没有对应的方法,若子类中存在就会执行子类中的方法,若子类中不存在就会执行父类中相应的方法。代码如下:
class Fu {
public void show() {
System.out.println("Fu类中的show方法执行");
}
}
class Zi extends Fu {
public void show2() {
System.out.println("Zi类中的show2方法执行");
}
}
public class ExtendsDemo04 {
public static void main(String[] args) {
Zi z = new Zi();
//子类中没有show方法,但是可以找到父类方法去执行
z.show();
z.show2();
}
}
演示结果:
Fu类中的show方法执行
Zi类中的show2方法执行
成员方法重名——重写(Override)
如果子类父类中出现重名的成员方法,这时的访问是一种特殊情况,叫做方法重写 (Override)。
- 方法重写 :子类中出现与父类一模一样的方法时(返回值类型,方法名和参数列表都相同),会出现覆盖效果,也称为重写或者复写。声明不变,重新实现。
代码如下:
class Fu {
public void show() {
System.out.println("Fu类中的show方法执行");
}
}
class Zi extends Fu {
public void show() {
System.out.println("Zi类中的show方法执行");
}
}
public class ExtendsDemo04 {
public static void main(String[] args) {
Zi z = new Zi();
z.show();
}
}
演示结果:
Zi类中的show方法执行
重写的应用
子类可以根据需要,定义特定于自己的行为。既沿袭了父类的功能名称,又根据子类的需要重新实现父类方法,从而进行扩展增强。
super.父类成员方法,表示调用父类的成员方法
注意事项
- 子类方法覆盖父类方法,必须要保证权限大于等于父类权限。
- 子类方法覆盖父类方法,返回值类型、函数名和参数列表都要一模一样。
继承后的特点——构造方法
当类之间产生了关系,其中各类中的构造方法,又产生了哪些影响呢?
首先我们要回忆两个事情,构造方法的定义格式和作用。
- 构造方法的名字是与类名一致的。所以子类是无法继承父类构造方法的。
构造方法的作用是初始化成员变量的。所以子类的初始化过程中,必须先执行父类的初始化动作。子类的构造方法中默认有一个 super() ,表示调用父类的构造方法,父类成员变量初始化后,才可以给子类使用。代码如下:
class Fu {
private int n;
Fu() {
System.out.println("Fu()");
}
}
class Zi extends Fu{
Zi() {
super(); //调用父类构造方法
System.out.println("Zi()");
}
}
public class ExtendsDemo07 {
public static void main(String args) {
Zi zi = new Zi();
}
}
输出结果:
Fu()
Zi()
super和this
父类空间优先于子类对象产生
在每次创建子类对象时,先初始化父类空间,再创建其子类对象本身。目的在于子类对象中包含了其对应的父类空间,便可以包含其父类的成员,如果父类成员非private修饰,则子类可以随意使用父类成员。代码体现在子类的构造方法调用时,一定先调用父类的构造方法。理解图解如下:
super和this的含义
- super :代表父类的存储空间标识(可以理解为父亲的引用)。
- this :代表当前对象的引用(谁调用就代表谁)。
super和this的用法
访问成员
this.成员变量 -- 本类的 super.成员变量 -- 父类的 this.成员方法名() -- 本类的 super.成员方法名() -- 父类的
访问构造方法
this(...) -- 本类的构造方法 super(...) -- 父类的构造方法
子类的每个构造方法中均有默认的super(),调用父类的空参构造。手动调用父类构造会覆盖默认的super()。 super() 和 this() 都必须是在构造方法的第一行,所以不能同时出现。
继承的特点
Java只支持单继承,不支持多继承。
//一个类只能有一个父类,不可以有多个父类。 class C extends A{} //ok class C exteds A,B... //error
Java支持多层继承(继承体系)。
class A{} class B extends A{} class C extends B{}
顶层父类是Object类。所有的类默认继承Object作为父类。
- 子类和父类是一种相对的概念。
抽象类
概述
由来
父类中的方法,被它的子类们重写,子类各自的实现都不尽相同。那么父类的方法声明和方法主体,只有声明还有意义,而方法主体则没有存在的意义了。我们把没有方法主体的方法称为抽象方法。Java语法规定,包含抽象方法的类就是抽象类。
定义
- 抽象方法 : 没有方法体的方法。
- 抽象类:包含抽象方法的类。
abstract使用格式
抽象方法
使用 abstract
关键字修饰方法,该方法就成了抽象方法,抽象方法只包含一个方法名,而没有方法体。
定义格式:
修饰符?abstract?返回值类型?方法名?(参数列表);
代码举例:
public?abstract?void?run();
抽象类
如果一个类包含抽象方法,那么该类必须是抽象类。
定义格式:
abstract class 类名字 {
}
代码举例:
public abstract class Animal {
public abstract void run();
}
抽象的使用
继承抽象类的子类必须重写父类所有的抽象方法。否则,该子类也必须声明为抽象类。最终,必须有子类实现该父类的抽象方法,否则,从最初的父类到最终的子类都不能创建对象,失去意义。
代码举例:
public class Cat extends Animal {
public void run() {
System.out.println("小猫在墙头走");
}
}
public class CatTest {
public static void main(String[] args) {
Cat c = new Cat();
c.run();
}
}
输出结果:
小猫在墙头走
此时的方法重写,,是子类对父类抽象方法的完成实现,我们将这种方法重写的操作,也叫做实现方法。
注意事项
关于抽象类的使用,以下为语法上要注意的细节,虽然条目较多,但若理解了抽象的本质,无需死记硬背。
1.抽象类不能创建对象,如果创建,编译无法通过而报错。只能创建其非抽象子类的对象。
理解:假设创建了抽象类的对象,调用抽象的方法,而抽象方法没有具体的方法体,没有意义。
2.抽象类中,可以有构造方法,是供子类创建对象时,初始化父类成员使用的。
理解:子类的构造方法中,有默认的super(),需要访问父类构造方法。
3.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。
理解:未包含抽象方法的抽象类,目的就是不想让调用者创建该类对象,通常用于某些特殊的类结构设计。
4.抽象类的子类,必须重写抽象父类中所有的抽象方法,否则,编译无法通过而报错。除非该g子类也是抽象类。
理解:假设不重写所有抽象方法,则类中可能包含抽象方法。那么创建对象后,调用抽象的方法,没有意义。
继承的综合案例
群主发普通红包。某群有多名成员,群主给成员发普通红包。普通红包的规则:
- 群主的一笔金额,从群主余额中扣除,平均分成n等份,让成员领取。
- 成员领取红包后,保存到成员余额中。
请根据描述,完成案例中所有类的定义以及指定类之间的继承关系,并完成发红包的操作。
根据描述分析,得到如下继承体系
案例实现
定义用户类:
public class User {
private String username; //用户名
private double leftMoney; //余额
//构造方法
public User(){}
public User(String username, double leftMoney) {
this.username = username;
this.leftMoney = leftMoney;
}
public String getUsername() {
return username;
}
public void setUsername(String username) {
this.username = username;
}
public double getLeftMoney() {
return leftMoney;
}
public void setLeftMoney(double leftMoney) {
this.leftMoney = leftMoney;
}
public void show() {
System.out.println("用户名:"+ username + ", 余额为:" + leftMoney + "元");
}
}
定义群主类:
public class Qunzhu extends User {
public Qunzhu(){}
public Qunzhu(String username, double leftMoney) {
super(username, leftMoney);
}
/*
群主发红包,就是把一个浮点数的金额分成若干份。
1.获取群主金额,是否够发红包 不够则返回null并提示 够则继续
2.修改群主余额
3.拆分红包
3.1 如果能被整除就平均分
3.2 如果不能 那么就把余数分给最后一份
*/
public ArrayList<Double> send(double money, int count) {
double leftMoney = getLeftMoney();
if (money > leftMoney) {
return null;
}
//修改群主余额
setLeftMoney(leftMoney - money);
//创建一个集合,保存等份金额
ArrayList<Double> list = new ArrayList<>();
//扩大100倍,相当于折算成‘分’为单位,避免小数运算损失精度
money = money * 100;
//每份的金额
double m = money / count;
//不能整除的余数
double l = money % count;
for(int i = 0;i < count - 1; i++) {
list.add(m / 100.0);
}
if(l == 0) {
//能整除,最后一份金额与之前每份金额一致
list.add(m / 100.0);
} else {
//不能整除,最后一份金额为之前每份的金额+余数金额
list.add((m + 1) / 100.0);
}
return list;
}
}
定义成员类:
public class Member extends User{
public Member() {}
public Member(String username, double leftMoney) {
super(username, leftMoney);
}
// 打开红包,就是从集合中随机取出一份保存到自己的余额中
public void openHongbao(ArrayList<Double> list) {
Random r = new Random();
int index = r.nextInt(list.size());
Double money = list.remove(index);
setLeftMoney(money);
}
}
测试类:
public class Test {
public static void main(String[] args) {
Qunzhu qz = new Qunzhu("群主", 200);
Scanner sc = new Scanner(System.in);
System.out.println("请输入金额:");
double money = sc.nextDouble();
System.out.println("请输入个数:");
int count = sc.nextInt();
//发送红包
ArrayList<Double> sendList = qz.send(money,count);
if(sendList == null) {
System.out.println("余额不足...");
return;
}
Member m1 = new Member();
Member m2 = new Member();
Member m3 = new Member();
m1.openHongbao(sendList);
m2.openHongbao(sendList);
m3.openHongbao(sendList);
qz.show();
m1.show();
m2.show();
m3.show();
}
}
接口
概述
接口,是Java语言中一种引用类型,是方法的集合,如果说类的内部封装了成员变量、构造方法和成员方法,那么接口的内部主要就是封装了方法,包含抽象方法(JDK 7及以前),默认方法和静态方法(JDK 8),私有方法(JDK 9)。
接口的定义,它与定义类方式相似,但是使用 interface
关键字。它也会被编译成.class文件,但一定要明确它并不是类,而是另外一种引用数据类型。
引用数据类型:数组、类、接口。
接口的使用,它不能创建对象,但是可以被实现( implements ,类似于被继承)。一个实现接口的类(可以看作是接口的子类),需要实现接口中所有的抽象方法,创建该类对象,就可以调用方法了,否则它必须是一个抽象类。
定义格式
public interface 接口名称 {
//抽象方法
//默认方法
//静态方法
//私有方法
}
含有抽象方法
抽象方法:使用 abstract
关键字修饰,可以省略,没有方法体。该方法供子类实现使用。
代码如下:
public interface InterFaceName {
public abstract void method();
}
含有默认方法和静态方法
默认方法:使用 default
修饰,不可省略,供子类调用或者子类重写。
静态方法:使用 static
修饰,供接口直接调用。
代码如下:
public interface InterFaceName {
public default void method() {
//执行语句
}
public static void method2() {
//执行语句
}
}
含有私有方法和私有静态方法
私有方法:使用 private
修饰,供接口中的默认方法或者静态方法调用。
代码如下:
public interface InterFaceName {
private void method() {
//执行语句
}
}
基本的实现
实现的概述
类与接口的关系为实现关系,即类实现接口,该类可以称为接口的实现类,也可以称为接口的子类。实现的动作类似继承,格式相仿,只是关键字不同,实现使用 implements
关键字。
非抽象子类实现接口:
- 必须重写接口中所有抽象方法。
- 继承了接口的默认方法,即可以直接调用,也可以重写。
实现格式:
class 类名 implements 接口名 {
// 重写接口中抽象方法【必须】
// 重写接口中默认方法【可选】
}
抽象方法的使用
必须全部实现,代码如下:
定义接口:
public interface LivaAble {
//定义抽象方法
public abstract void eat();
public abstract void sleep();
}
定义实现类:
public class Animal implements LiveAble {
@Override
public void eat() {
System.out.println("吃东西");
}
@Override
public void sleep() {
System.out.println("晚上睡");
}
}
测试类:
public class InterfaceDemo {
public static void main(String[] args) {
//创建子类对象
Animal a = new Animal();
//调用实现后的方法
a.eat();
a.sleep();
}
}
输出结果:
吃东西
晚上睡
默认方法的使用
可以继承,可以重写,二选一,但是只能通过实现类的对象来调用。
1.默认继承方法,代码如下:
定义接口:
public interface LiveAble {
public default void fly() {
System.out.println("天上飞");
}
}
定义实现类:
public class Animal implements LiveAble {
//继承,什么都不用谢,直接调用
}
测试类:
public class InterfaceDemo {
public static void main(String[] args) {
//创建子类对象
Animal a = new Animal();
//调用默认方法
a.fly();
}
}
输出结果:
天上飞
2.重写默认方法,代码如下:
定义接口:
public interface LiveAble {
public default void fly() {
System.out.println("天上飞");
}
}
定义实现类:
public class Animal implements LiveAble {
@Override
public void fly() {
System.out.println("自由自在的飞");
}
}
测试类:
public class InterfaceDemo {
public static void main(String[] args) {
//创建子类对象
Animal a = new Animal();
//调用重写方法
a.fly();
}
}
输出结果:
自由自在的飞
静态方法的使用
静态与.class 文件相关,只能使用接口名调用,不可以通过实现类的类名或者实现类的对象调用,代码如下:
定义接口:
public interface LiveAble {
public static void run() {
System.out.println("地上跑");
}
}
定义实现类:
public class Animale implements LiveAble {
//无法重写静态方法
}
测试类:
public class InterfaceDemo {
public static void main(String[] args) {
// Animal.run(); //【错误】无法继承方法,也无法调用
LiveAble.run();
}
}
输出结果:
地上跑
私有方法的使用
- 私有方法:只有默认方法可以调用
- 私有静态方法:默认方法和静态方法可以调用。
如果一个接口中有多个默认方法,并且方法中有重复的内容,那么可以抽取出来,封装到私有方法中,供默认方法去调用。从设计的角度讲,私有的方法是对默认方法和静态方法的辅助。
定义接口:
public interface LiveAble {
default void func() {
func1();
func2();
}
private void func1(){
System.out.println("func1~~");
}
private void func2(){
System.out.println("func2~~");
}
}
接口的多实现
之前学过,在继承体系中,一个类只能继承一个父类。而对于接口而言,一个类是可以实现多个接口的,这叫做接口的多实现。并且,一个类能继承一个父类,同时实现多个接口。
实现格式:
class 类名 [extends 父类名] implements 接口名1,接口名2,接口名3... {
//重写接口中的抽象方法【必须】
//重写接口中的默认方法【不重名时可选】
}
抽象方法
接口中,有多个抽象方法时,实现类必须重写所有抽象方法。如果抽象方法有重名的,只需要重写一次。代码如下:
定义多个接口:
interface A {
public abstract void showA();
public abstract void show();
}
interface B {
public abstract void showB();
public abstract void show();
}
定义实现类:
public class C implements A,B{
@Override
public void showA() {
System.out.println("showA");
}
@Override
public void showB() {
System.out.println("showB");
}
@Override
public void show() {
System.out.println("show");
}
}
默认方法
接口中,有多个默认方法时,实现类都可继承使用。如果默认方法有重名的,必须重写一次。代码如下:
定义多个接口:
interface A {
public default void methodA(){}
public default void method(){}
}
interface B {
public default void methodB(){}
public default void method(){}
}
定义实现类:
public class C implements A,B {
@Override
public void method() {
System.out.println("method");
}
}
静态方法
接口中,存在同名的静态方法并不会冲突,原因是只能通过各自接口名访问静态方法。
优先级的问题
当一个类,既继承一个父类,又实现若干个接口时,父类中的成员方法与接口中的默认方法重名,子类就近选择执行父类的成员方法。代码如下:
定义接口:
interface A {
public default void methodA(){
System.out.println("AAA");
}
}
定义父类:
class B {
public void methodA(){
System.out.println("BBB");
}
}
定义子类:
class C extends D implements A {
//未重写methodA方法
}
测试类:
public class Test {
public static void main(String[] args) {
C c = new C();
c.methodA();
}
}
输出结果:
BBB
接口的多继承【了解】
一个接口能继承另一个或者多个接口,这和类之间的继承比较相似。接口的继承使用 extends 关键字,子接口继承父接口的方法。如果父接口中的默认方法有重名的,那么子接口需要重写一次。代码如下:
定义父接口:
interface A {
public default void method(){
System.out.println("AAA");
}
}
interface B {
public default void method(){
System.out.println("BBB");
}
}
定义子接口:
interface D extends A,B {
@Override
public default void method() {
System.out.println("DD");
}
}
小贴士:
子接口重写默认方法时,default关键字可以保留。子类重写默认方法时,default关键字不可以保留。
其他成员特点
- 接口中,无法定义成员变量,但是可以定义常量,其值不可以改变,默认使用public static ?nal修饰。
- 接口中,没有构造方法,不能创建对象。
- 接口中,没有静态代码块。
多态
概述
引入
多态是继封装、继承之后,面向对象的第三大特性。
生活中,比如跑的动作,小猫、小狗和大象,跑起来是不一样的。再比如飞的动作,昆虫、鸟类和飞机,飞起来也是不一样的。可见,同一行为通过不同的事物,可以体现出来的不同的形态。多态描述的就是这样的状态。
定义
- 多态: 是指同一行为,具有多个不同表现形式。
前提【重点】
- 继承或者实现【二选一】
- 方法的重写【意义体现:不重写,无意义】
- 父类引用指向子类对象【格式体现】
多态的体现
多态体现的格式:
父类类型 变量名 = new 子类对象;
变量名.方法名();
父类类型:指子类对象继承的父类类型,或者实现的父接口类型。
代码如下:
Fu f = new Zi();
f.method();
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,执行的是子类重写后方法。
代码如下:
定义父类:
public abstract class Animal {
public abstract void eat();
}
定义子类:
public Cat extends Animal {
public void eat() {
System.out.println("吃鱼");
}
}
public Dog extends Animal {
public void eat() {
System.out.println("吃骨头");
}
}
测试类:
public class Test {
public static void main(String[] args) {
//多态形式,创建对象
Animal a1 = new Cat();
//调用的是Cat的eat
a1.eat();
//多态形式,创建对象
Animal a2 = new Dog();
//调用的是Dog的eat
a2.eat();
}
}
输出结果:
吃鱼
吃骨头
多态的好处
实际开发的过程中,父类类型作为方法形式参数,传递子类对象给方法,进行方法的调用,更能体现出多态的扩展性与便利。代码如下:
定义父类:
public abstract class Animal {
public abstract void eat();
}
定义子类:
public Cat extends Animal {
public void eat() {
System.out.println("吃鱼");
}
}
public Dog extends Animal {
public void eat() {
System.out.println("吃骨头");
}
}
测试类:
public class Test_1 {
public static void main(String[] args) {
Cat c = new Cat();
Dog d = new Dog();
showCatEat(c);
showDogEat(d);
/*
以上两个方法均可以被showAnimalEat(Animal?a)方法所替代,且执行效果一致
*/
showAnimalEat(c);
showAnimalEat(d);
}
public static void showCatEat(Cat c){
c.eat();
}
public static void showDogEat(Dog d){
d.eat();
}
public static void showAnimalEat(Animal a){
a.eat();
}
}
由于多态特性的支持,showAnimalEat方法的Animal类型,是Cat和Dog的父类类型,父类类型接收子类对象,当然可以把Cat对象和Dog对象,传递给方法。
当eat方法执行时,多态规定,执行的是子类重写的方法,那么效果自然与showCatEat、showDogEat方法一致,所以showAnimalEat完全可以替代以上两方法。
不仅仅是替代,在扩展性方面,无论之后再多的子类出现,我们都不需要编写showXxxEat方法了,直接使用showAnimalEat都可以完成。
所以,多态的好处,体现在,可以使程序编写的更简单,并有良好的扩展。
引用类型转换
多态的转型分为向上转型与向下转型两种:
向上转型
- 向上转型:多态本身是子类类型向父类类型向上转换的过程,这个过程是默认的。
当父类引用指向一个子类对象时,便是向上转型。
使用格式:
父类类型 变量名 = new 子类类型();
如 Animal a = new Cat();
向下转型
- 向下转型:父类类型向子类类型向下转换的过程,这个过程是强制的。
一个已经向上转型的子类对象,将父类引用转为子类引用,可以使用强制类型转换的格式,便是向下转型。
使用格式:
子类类型 变量名 = (子类类型) 父类变量名;
如 Cat c = (Cat) a;
为什么要转型
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。也就是说,不能调用子类拥有,而父类没有的方法。编译都错误,更别说运行了。这也是多态给我们带来的一点"小麻烦"。所以,想要调用子类特有的方法,必须做向下转型。
转型演示,代码如下:
定义类:
abstract class Animal {
abstract void eat();
}
class Cat extends Animal {
public void eat() {
System.out.println("吃鱼");
}
public void catchMouse() {
Sysetm.out.println("抓老鼠");
}
}
class Dog extends Animal {
public void eat() {
System.out.println("吃骨头");
}
public void watchHouse() {
System.out.println("看家");
}
}
测试类:
public class Test {
public static void main(String[] args) {
//向上转型
Animal a = new Cat();
a.eat(); //调用的是Cat的eat
//向下转型
Cat c = (Cat) a;
c.catchMouse();
}
}
转型的异常
转型的过程中,一不小心就会遇到这样的问题,请看如下代码:
public class Test {
public static void main(String[] args) {
//向上转型
Animal a = new Cat();
a.eat();
//向下转型
Dog d = (Dog)a;
d.watchHouse(); //调用的是Dog的watchHouse 【运行报错】
}
}
这段代码可以通过编译,但是运行时,却报出了 ClassCastException
,类型转换异常!这是因为,明明创建了Cat类型对象,运行时,当然不能转换成Dog对象的。这两个类型并没有任何继承关系,不符合类型转换的定义。
为了避免ClassCastException的发生,Java提供了 instanceof
关键字,给引用变量做类型的校验,格式如下:
变量名?instanceof?数据类型?
如果变量属于该数据类型,返回true。
如果变量不属于该数据类型,返回false。
所以,转换前,我们好先做一个判断,代码如下:
public class Test {
public static void main(String[] args) {
//向上转型
Animal a = new Cat();
a.eat();
//向下转型
if (a instanceof Cat) {
Cat c = (Cat) a;
c.catchMouse();
} else if (a instanceof Dog) {
Dog d = (Dog)a;
d.watchHouse();
}
}
}
接口多态的综合案例
笔记本电脑(laptop)通常具备使用USB设备的功能。在生产时,笔记本都预留了可以插入USB设备的USB接口,但具体是什么USB设备,笔记本厂商并不关心,只要符合USB规格的设备都可以。
定义USB接口,具备基本的开启功能和关闭功能。鼠标和键盘要想能在电脑上使用,那么鼠标和键盘也必须遵守USB规范,实现USB接口,否则鼠标和键盘的生产出来也无法使用。
案例分析
进行描述笔记本类,实现笔记本使用USB鼠标、USB键盘
- USB接口,包含开启功能、关闭功能
- 笔记本类,包含运行功能、关机功能、使用USB设备功能
- 鼠标类,要实现USB接口,并具备点击的方法
- 键盘类,要实现USB接口,具备敲击的方法
案例实现
定义USB接口:
public interface USB {
void open(); //开启功能
void close(); //关闭功能
}
定义鼠标类:
public class Mouse implements USB {
@Override
public void open() {
System.out.println("鼠标开启,红灯亮");
}
@Override
public void close() {
System.out.println("鼠标关闭,红灯灭");
}
public void click() {
System.out.println("鼠标点击");
}
}
定义键盘类:
public class KeyBoard implements USB {
@Override
public void open() {
System.out.println("键盘开启,绿灯亮");
}
@Override
public void close() {
System.out.println("键盘关闭,绿灯灭");
}
public void type() {
System.out.println("键盘打字");
}
}
定义笔记本类:
class Laptop {
public void run() {
System.out.println("笔记本运行");
}
//笔记本使用usb设备,当笔记本对象调用这个功能时必须给其传递一个符合USB规则的USB设备
public void useUSB(USB usb) {
if (usb != null) {
usb.open();
if (usb instanceof Mouse){
Mouse m = (Mouse) usb;
m.click();
} else if (usb instanceof KeyBoard) {
KeyBoard kb = (KeyBoard)usb;
kb.type();
}
usb.close();
}
}
public void shutDown() {
System.out.println("笔记本关闭");
}
}
测试类:
public class Test {
public static void main(String[] args) {
Laptop lt = new Laptop();
lt.run();
//创建鼠标实体对象
USB u = new Mouse();
//笔记本使用鼠标
lt.useUSB(u);
//创建键盘实体对象
USB kb = new KeyBoard();
//笔记本使用键盘
lt.useUSB(kb);
lt.shutDown();
}
}
final关键字
概述
学习了继承后,我们知道,子类可以在父类的基础上改写父类内容,比如,方法重写。那么我们能不能随意的继承API中提供的类,改写其内容呢?显然这是不合适的。为了避免这种随意改写的情况,Java提供了 final 关键字,用于修饰不可改变内容。
- ?nal: 不可改变。可以用于修饰类、方法和变量。
- 类:被修饰的类,不能被继承。
- 方法:被修饰的方法,不能被重写。
- 变量:被修饰的变量,不能被重新赋值。
使用方式
修饰类
格式如下:
final class 类名 {
}
查询API发现像 public?final?class?String
、 public?final?class?Math
、 public?final?class?Scanner
等,很多我们学习过的类,都是被?nal修饰的,目的就是供我们使用,而不让我们所以改变其内容。
修饰方法
格式如下:
修饰符 final 返回值类型 方法名(参数列表) {
//方法体
}
重写被 final
修饰的方法,编译时就会报错。
修饰变量
1.局部变量——基本类型
基本类型的局部变量,被?nal修饰后,只能赋值一次,不能再更改。
2.局部变量——引用类型
引用类型的局部变量,被?nal修饰后,只能指向一个对象,地址不能再更改。但是不影响对象内部的成员变量值的修改,代码如下:
public class FinalDemo2 {
public static void main(String[] args) {
//创建User对象
final User u = new User();
//创建另一个User对象
u = new User(); //报错,指向了新的对象,地址值改变。
//调用setName方法
u.setName("张三"); //可以修改
}
}
3.成员变量
成员变量涉及到初始化的问题,初始化方式有两种,只能二选一:
显示初始化:
public class User {
final String USERNAME = "张三";
private int age;
}构造方法初始化:
public class User {
final String USERNAME;
private int age;
public User(String username, int age) {
this.USERNAME = username;
this.age = age;
}
}
被?nal修饰的常量名称,一般都有书写规范,所有字母都大写。
权限修饰符
概述
在Java中提供了四种访问权限,使用不同的访问权限修饰符修饰时,被修饰的内容会有不同的访问权限。
- public:公共的
- protected:受保护的
- default:默认的
- private:私有的
不同权限的访问能力
public | protected | defalut(空的) | private | |
---|---|---|---|---|
同一类中 | √ | √ | √ | √ |
同一包中(子类与无关类) | √ | √ | √ | |
不同包的子类 | √ | √ | ||
不同包中的无关类 | √ |
可见,public具有最大权限。private则是最小权限。
编写代码时,如果没有特殊的考虑,建议这样使用权限:
- 成员变量使用
private
,隐藏细节。 - 构造方法使用
public
,方便创建对象。 - 成员方法使用
public
,方便调用方法。
小贴士:不加权限修饰符,其访问能力与default修饰符相同
内部类
概述
什么是内部类
将一个类A定义在另一个类B里面,里面的那个类A就称为内部类,B则称为外部类。
成员内部类
- 成员内部类 :定义在类中方法外的类。
定义格式:
class 外部类 {
class 内部类 {
}
}
在描述事物时,若一个事物内部还包含其他事物,就可以使用内部类这种结构。比如,汽车类 Car
中包含发动机类 Engine
,这时, Engine
就可以使用内部类来描述,定义在成员位置。
代码举例:
class Car { //外部类
class Engine { //内部类
}
}
访问特点
- 内部类可以直接访问外部类的成员,包括私有成员。
- 外部类要访问内部类的成员,必须要建立内部类的对象。
创建内部类对象格式:
外部类名.内部类名?对象名?=?new?外部类型().new?内部类型();
访问演示代码如下:
定义类:
public class Person {
private boolean live = true;
class Heart {
public void jump() {
//直接访问外部类成员
if (live) {
System.out.println("心脏在跳动");
} else {
Sysetm.out.println("心脏不跳了");
}
}
}
public boolean isLive() {
return live;
}
public void setLive(boolean live) {
this.live = live;
}
}
测试类:
public class InnerDemo {
public static void main(String[] args) {
//创建外部类对象
Person p = new Person();
//创建内部类对象
Heart heart = p.new Heart();
//调用内部类方法
heart.jump();
//调用外部类方法
p.setLive(false);
//调用内部类方法
heart.jump;
}
}
输出结果:
心脏在跳动
心脏不跳了
内部类仍然是一个独立的类,在编译之后会内部类会被编译成独立的.class文件,但是前面冠以外部类的类名和$符号 。
比如,Person$Heart.class
匿名内部类【重点】
- 匿名内部类 :是内部类的简化写法。它的本质是一个
带具体实现的
父类或者父接口的
匿名的
子类对象。
开发中,最常用到的内部类就是匿名内部类了。以接口举例,当你使用一个接口时,似乎得做如下几步操作。
- 定义子类
- 重写接口中的方法
- 创建子类对象
- 调用重写后的方法
我们的目的,最终只是为了调用方法,那么能不能简化一下,把以上四步合成一步呢?匿名内部类就是做这样的快捷方式。
前提
匿名内部类必须继承一个父类或者实现一个父接口。
格式
new 父类名或者接口名() {
//方法重写
@Override
public void method() {
//执行语句
}
};
使用方式
以接口为例,匿名内部类的使用,代码如下:
定义接口:
public abstract class FlyAble{
public abstract void fly();
}
创建匿名内部类并调用:
public class InnerDemo {
public static void main(String[] args) {
/*
1.等号右边:是匿名内部类,定义并创建该接口的子类对象
2.等号左边:是多态赋值,接口类型引用指向子类对象
*/
FlyAble f = new FlyAble() {
public void fly() {
System.out.println("fly~");
}
};
//调用fly方法,执行重写后的方法
f.fly();
}
}
通常在方法的形式参数是接口或者抽象类时,也可以将匿名内部类作为参数传递。代码如下:
public class InnerDemo2 {
public static void main(String[] args) {
/* ????????
1.等号右边:定义并创建该接口的子类对象 ????????
2.等号左边:是多态,接口类型引用指向子类对象 ???????
*/
FlyAble f = new FlyAble() {
public void fly() {
System.out.println("fly~~");
}
};
//将f传递给showFly方法中
showFly(f);
}
public static void showFly(FlyAble f) {
f.fly();
}
}
以上两步,也可以简化为一步,代码如下:
public class InnerDemo3 {
public static void main(String[] args) {
/* ???????
创建匿名内部类,直接传递给showFly(FlyAble?f) ? ????????
*/
showFly(new FlyAble(){
public void fly() {
System.out.println("fly~~");
}
});
}
public static void showFly(FlyAble f) {
f.fly();
}
}
引用类型用法总结
实际的开发中,引用类型的使用非常重要,也是非常普遍的。我们可以在理解基本类型的使用方式基础上,进一步去掌握引用类型的使用方式。基本类型可以作为成员变量、作为方法的参数、作为方法的返回值,那么当然引用类型也是可以的。
class作为成员变量
在定义一个类Role(游戏角色)时,代码如下:
class Role {
int id; //角色id
int blood; //生命值
String name; //角色名称
}
使用 int
类型表示 角色id和生命值,使用 String
类型表示姓名。此时, String
本身就是引用类型,由于使用的方式类似常量,所以往往忽略了它是引用类型的存在。如果我们继续丰富这个类的定义,给 Role
增加武器,穿戴装备等属性,我们将如何编写呢?
定义武器类,将增加攻击能力:
class Weapon {
String name; //武器名称
int hurt; //伤害值
}
定义穿戴盔甲类,将增加防御能力,也就是提升生命值:
class Armour {
String name; //装备名称
int protect; //防御值
}
定义角色类:
class Role {
int id;
int blood;
String name;
//添加武器属性
Weapon wp;
//添加盔甲属性
Armour ar;
//提供get/set方法
public Weapon getWp() {
return wp;
}
public void setWeapon(Weapon wp) {
this.wp = wp;
}
public Armour getArmour() {
return ar;
}
public void setArmour(Armour ar) {
this.ar = ar;
}
//攻击方法
public void attack() {
System.out.println("使用"+wp.getName() + ", 造成"+wp.getHurt()+"点伤害");
}
//穿戴盔甲
public void wear() {
//增加防御就是增加blood值
this.blood += ar.getProtect();
System.out.println("穿上"+ar.getName()+", 生命值增加"+ar.getProtect());
}
}
测试类:
public class Test {
public static void main(String[] args) {
//创建Weapon对象
Weapon wp = new Weapon("屠龙宝刀", 99999);
//创建Armour对象
Armour ar = new Armour("麒麟甲",10000);
//创建Role对象
Role r = new Role();
//设置属性
r.setWeapon(wp);
r.setArmour(ar);
r.attack();
r.wear();
}
}
输出结果:
使用屠龙宝刀,造成99999点伤害
穿上麒麟甲,生命值增加10000
类作为成员变量时,对它进行赋值的操作,实际上是赋给它该类的一个对象。
interface作为成员变量
接口是对方法的封装,对应游戏当中,可以看作是扩展游戏角色的技能。所以,如果想扩展更强大技能,我们在Role
中,可以增加接口作为成员变量,来设置不同的技能。
定义接口:
//法术攻击
public interface FaShuSkill {
public abstract void FaShuAttack();
}
定义角色类:
public class Role {
FaShuSkill fs;
public void setFaShuSkill(FaShuSkill fs) {
this.fs = fs;
}
//法术攻击
public void FaShuSkillAttack() {
System.out.print("发动法术攻击:");
fa.FaShuAttack();
System.out.println("攻击完毕");
}
}
测试类:
public class Test {
public static void main(String[] args) {
//创建游戏角色
Role role = new Role();
//设置角色法术技能
role.setFaShuSkill(new FaShuSkill(){
@Override
public void FaShuAttack() {
System.out.println("纵横天下");
}
});
//发动法术攻击
role.FaShuSkillAttack();
//更换技能
role.setFaShuSkill(new FaShuSkill() {
@Override
public void FaShuAttack() {
System.out.println("逆转乾坤");
}
});
//发动法术攻击
role.FaShuSkillAttack();
}
}
输出结果:
发动法术攻击:纵横天下
攻击完毕
发动法术攻击:逆转乾坤
攻击完毕
我们使用一个接口,作为成员变量,以便随时更换技能,这样的设计更为灵活,增强了程序的扩展性。
接口作为成员变量时,对它进行赋值的操作,实际上,是赋给它该接口的一个子类对象。
interface作为方法参数和返回值类型
当接口作为方法的参数时,需要传递什么呢?当接口作为方法的返回值类型时,需要返回什么呢?对,其实都是它的子类对象。 ArrayList
类我们并不陌生,查看API我们发现,实际上,它是 java.util.List
接口的实现类。所以,当我们看见 List
接口作为参数或者返回值类型时,当然可以将 ArrayList
的对象进行传递或返回。
请观察如下方法:获取某集合中所有的偶数。
定义方法:
public static List<Integer> getEvenNum(List<Integer> list){
//创建保存偶数的集合
ArrayList<Integer> evenList = new ArrayList<>();
for (int i = 0; i < list.size(); i++){
Integer integer = list.get(i);
if(integer % 2 == 0) {
evenList.add(integer);
}
}
/*
返回偶数集合
因为getEvenNum方法的返回值类型是List,而ArrayList是List的子类,所以evenList可以返回
*/
return evenList;
}
调用方法:
public static void main(String[] args) {
//创建ArrayList集合,并添加数字
ArrayList<Integer> srcList = new ArrayList<>();
for(int i = 0; i < 10; i++) {
srcList.add(i);
}
/*? ??????
获取偶数集合 ?? ??????
因为getEvenNum方法的参数是List,而ArrayList是List的子类, ?? ??????
所以srcList可以传递 ?? ??????
*/
List list = getEvenNum(srcList);
System.out.println(list);
}
接口作为参数时,传递它的子类对象。
接口作为返回值类型时,返回它的子类对象。
以上是关于继承与多态的主要内容,如果未能解决你的问题,请参考以下文章