【Java初阶（六）上】封装 继承 多态

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目录

  • 1.前言
  • 2.封装
    • 2.1如何实现封装
    • 2.2 访问限定符
    • 2.3包的概念
      • 2.3.1导入包中的类
      • 2.3.2自定义包
  • 3.继承
    • 3.1为什么要继承
    • 3.2继承的概念
    • 3.3继承的语法
    • 3.4父类成员访问
      • 3.4.1子类中访问父类的成员变量
    • 3.5子类构造方法
    • 3.6super和this
    • 3.7继承方式
    • 3.8final 关键字
    • 3.9继承和组合
  • 4.总结

1.前言

对于面向对象程序三大特性：封装、继承、多态。这篇文章将会详细讲解到如何实现封装、继承、多态，以及具体的应用。

本章重点

掌握封装的概念,如何实现封装，包的概念，继承的概念，为什么要继承，继承的相关语法，子类构造方法等等。

2.封装

对于电脑这样一个复杂的设备，提供给用户的就只是：开关机、通过键盘输入，显示器，USB插孔等，让用户来和计算机进行交互，完成日常事务。但实际上：电脑真正工作的却是CPU、显卡、内存等一些硬件元件。因此计算机厂商在出厂时，在外部套上壳子，将内部实现细节隐藏起来，仅仅对外提供开关机、鼠标以及键盘插孔等，让用户可以与计算机进行交互即可。
封装：将数据和操作数据的方法进行有机结合，隐藏对象的属性和实现细节，仅对外公开接口来和对象进行交互

2.1如何实现封装

class Student {private String name;//用private权限修饰可以实现,此时name只能在当前类中使用private int age;private String sex;
}

那么这个时候我如果想在其他类值获取被private修饰的成员变量的值，该如何修改呢？其实，只需要设置set和get方法，就可以在其他类中访问了。
快捷生成方式如下：
在这里插入图片描述

2.2 访问限定符

Java中主要通过类和访问权限来实现封装：类可以将数据以及封装数据的方法结合在一起，更符合人类对事物的认知，而访问权限用来控制方法或者字段能否直接在类外使用。Java中提供了四种访问限定符：
在这里插入图片描述

public：可以理解为一个人的外貌特征，谁都可以看得到
default: 对于自己家族中(同一个包中)不是什么秘密，对于其他人来说就是隐私了
private：只有自己知道，其他人都不知道
protected:子类或者同一类都可以访问

2.3包的概念

在上面四种权限中，我们可以看到多次提到了包，那么什么是包呢？其实包简单来说就是一个文件夹。为了更好的管理类，把多个类收集在一起成为一组，称为软件包。有点类似于目录。比如：为了更好的管理电脑中的歌曲，一种好的方式就是将相同属性的歌曲放在相同文件下，也可以对某个文件夹下的音乐进行更详细的分类。
在这里插入图片描述
包还有一个重要的作用：在同一个工程中允许存在相同名称的类，只要处在不同的包中即可。

2.3.1导入包中的类

其实在之前，认识键盘输入的时候，我们已经接触过导入包中的类了：

import java.util.Scanner;

如果我们需要导入util中的其他类也导入，格式如下:

import java.util.*;

虽然导入了util这个文件底下的所有类，但在Java中用到那个类才会导入它。
但这样导入一个包下所有类有弊端l，两个包底下出现了同一个类就不能编译：比如util包和sql包下都有Date类，当调用Date类的时候，编译器也不知道用谁的。

import java.util.*;
import java.sql.*;
Date date1 = new Date();
Date date1 = new Date();

我建议显式的指定要导入的类名. 否则容易出现冲突的情况。

2.3.2自定义包

基本规则

  • 在文件的最上方加上一个 package 语句指定该代码在哪个包中.
  • 包名需要尽量指定成唯一的名字, 通常会用公司的域名的颠倒形式例如：(com.baidu.www)
  • 包名要和代码路径相匹配. 例如创建代码(com.baidu.www)的包，那么会存在一个对于路径com/baidu/www
  • 如果一个类没有 package 语句, 则该类被放到一个默认包中
    操作步骤：
    1. 在 IDEA 中先新建一个包: 右键 src -> 新建 -> 包
    在这里插入图片描述
    2. 在弹出的对话框中输入包名,例如com.baidu.www，下图是按一层一层进行显示
    在这里插入图片描述

3.继承

3.1为什么要继承

Java中使用类对现实世界中实体来进行描述，类经过实例化之后的产物对象，则可以用来表示现实中的实体，但是现实世界错综复杂，事物之间可能会存在一些关联，那在设计程序是就需要考虑。
比如：狗和猫，它们都是一个动物。

// Dogpublic class Dog{string name;int age;float weight;public void eat(){System.out.println(name + "正在吃饭");}public void sleep(){System.out.println(name + "正在睡觉");}
void Bark(){
System.out.println(name + "汪汪汪~~~");}}// Catpublic class Cat{string name;int age;float weight;public void eat(){System.out.println(name + "正在吃饭");}public void sleep(){System.out.println(name + "正在睡觉");}void mew(){System.out.println(name + "喵喵喵~~~");}}

观察上面代码，我们会发现它们都存在大量相同的属性和方法

狗：
string name;
int age;
public void eat()
public void sleep()
void Bark()

猫：
string name;
int age;
public void eat()
public void sleep()
void mew()

那能否将这些共性抽取呢？面向对象思想中提出了继承的概念，专门用来进行共性抽取，实现代码复用。

3.2继承的概念

继承(inheritance)机制：是面向对象程序设计使代码可以复用的最重要的手段，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。继承呈现了面向对象程序设计的层次结构， 体现了由简单到复杂的认知过程。继承主要解决的问题是：共性的抽取，实现代码复用。
在这里插入图片描述
上述图示中，Dog和Cat都继承了Animal类，其中：Animal类称为父类/基类或超类，Dog和Cat可以称为Animal的子类/派生类，继承之后，子类可以复用父类中成员，子类在实现时只需关心自己新增加的成员即可。

3.3继承的语法

在Java中要表示类之间的继承关系，需要借助extends关键字，具体如下：

修饰符 class 子类 extends 父类 {// ...  
}

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，必须要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。

3.4父类成员访问

在继承体系中，子类将父类中的方法和字段继承下来了，那在子类中能否直接访问父类中继承下来的成员呢？

3.4.1子类中访问父类的成员变量

1.访问不同名的成员变量

//父类
public class Base {int a;int b;}//子类public class Derived extends Base{int c;public void method(){a = 10;    // 访问从父类中继承下来的ab = 20;    // 访问从父类中继承下来的bc = 30;    // 访问子类自己的c}}

2.访问同名的成员变量

public class Base {int a;int b;int c;}
public class Derived extends Base{int a;              // 与父类中成员a同名，且类型相同char b;             // 与父类中成员b同名，但类型不同public void method(){a = 100;        // 访问父类继承的a，还是子类自己新增的a？b = 101;        // 访问父类继承的b，还是子类自己新增的b?c = 102;        // 子类没有c，访问的肯定是从父类继承下来的c// d = 103;     // 编译失败，因为父类和子类都没有定义成员变量b}}

那如在同名的情况下，我想访问父类的成员，该怎么办呢？可以使用super关键字

public class Base {int a;int b;int c;}
public class Derived extends Base{int a;              // 与父类中成员a同名，且类型相同char b;             // 与父类中成员b同名，但类型不同public void method(){super.a = 100;        // 访问父类继承的asuper.b = 101;        // 访问父类继承的bc = 102;        // 子类没有c，访问的肯定是从父类继承下来的c// d = 103;     // 编译失败，因为父类和子类都没有定义成员变量b}}

在子类方法中 或者 通过子类对象访问成员时：

  • 如果访问的成员变量子类中有，优先访问自己的成员变量。
  • 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。
  • 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。
  • 如果想访问父类成员，可以使用super关键字。
  • 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。

3.5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。

//Animal
public  String name;public  int age;public String color;public void eat(){System.out.println(this.name+"正在吃饭");}public Animal(String name, int age, String color) {this.name = name;this.age = age;this.color = color;}
//Cat
public class Cat extends Animal{public Cat(String name, int age, String color) {super(name, age, color);//初始化父类构造方法}public void mew(){System.out.println("喵喵喵~~~");}
}

如果我父类没有构造方法，子类也不调用，会报错吗？答案是不会的，因为父类没有构造方法会默认生成一个，此时就会调用生成的构造方法，只不过看不见。
注意

  • 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
  • 如果父类构造方法是带有参数的，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。
  • 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。
  • 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

3.6super和this

super和this都可以在成员方法中用来访问：成员变量和调用其他的成员函数，都可以作为构造方法的第一条语句，那他们之间有什么区别呢？
【相同点】

  1. 都是Java中的关键字
  1. 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
  2. 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. 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。
  4. 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。

在这里插入图片描述

3.7继承方式

在现实生活中，事物之间的关系是非常复杂，灵活多样，比如：
在这里插入图片描述
Java中的几种继承：
单继承：

public class A{
}
public class B extend A{
}

多层继承

public class A{
}
public class B extend A{
}
public class C extend B{
}

注意：Java中不支持多继承，指的是不支持一个类继承多个父类。
但是即使如此, 我们并不希望类之间的继承层次太复杂. 一般我们不希望出现超过三层的继承关系. 如果继承层次太多, 就需要考虑对代码进行重构了。
如果想从语法上进行限制继承, 就可以使用 final 关键字。

3.8final 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：表示常量

final int a = 10;//此时a是一个常量不能再改变
  1. 修饰类：表示此类不能被继承
final public class Animal {}

3.9继承和组合

和继承类似, 组合也是一种表达类之间关系的方式, 也是能够达到代码重用的效果组合并没有涉及到特殊的语法(诸如 extends 这样的关键字), 仅仅是将一个类的实例作为另外一个类的字段。
继承表示对象之间是is-a的关系，比如：狗是动物，猫是动物
组合表示对象之间是has-a的关系，比如：汽车

例如

// 轮胎类
class Tire{
//....}
// 发动机类
class Engine{// ...} 
// 车载系统类
class VehicleSystem{// ...}
//组合 
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 // ...} 
// 继承：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
}

4.总结

本篇文章主要讲了有关封装和继承的相关知识点，在下一篇文章中博主将继续更新多态的相关知识点，感兴趣的同学可以关注博主哦。

下期预告：多态

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