深入理解Java面向对象三大特性 封装 继承 多态
就像所以Java的书籍一样，开篇必须是面向对象的特征，封装、继承、多态。
1.封装
封装的定义：
- 首先是抽象，把事物抽象成一个类，其次才是封装，将事物拥有的属性和动作隐藏起来，只保留特定的方法与外界联系
为什么需要封装：
- 封装符合面向对象设计原则的第一条：单一性原则，一个类把自己该做的事情封装起来，而不是暴露给其他类去处理，当内部的逻辑发生变化时，外部调用不用因此而修改，他们只调用开放的接口，而不用去关心内部的实现
举例：
public class Human { private int age; private String name; public int getAge() { return age; } public void setAge( int age ) throws Exception { //封装age的检验逻辑，而不是暴露给每个调用者去处理 if( age > 120 ) { throw new Exception( "Invalid value of age" ); } this.age = age; } public String getName() { return name; } public void setName( String name ) { this.name = name; } }
2. 继承
Java的类可以分为三类：
- 类：使用class定义，没有抽象方法
- 抽象类：使用abstract class定义，可以有也可以没有抽象方法
- 接口：使用interface定义，只能有抽象方法
在这三个类型之间存在如下关系：
- 类可以extends：类、抽象类（必须实现所有抽象方法），但只能extends一个，可以implements多个接口（必须实现所有接口方法）
- 抽象类可以extends：类，抽象类（可全部、部分、或者完全不实现父类抽象方法），可以implements多个接口（可全部、部分、或者完全不实现接口方法）
- 接口可以extends多个接口
继承以后子类可以得到什么：
- 子类拥有父类非private的属性和方法
- 子类可以添加自己的方法和属性，即对父类进行扩展
- 子类可以重新定义父类的方法，即多态里面的覆盖，后面会详述
关于构造函数：
- 构造函数不能被继承，子类可以通过super()显示调用父类的构造函数
- 创建子类时，编译器会自动调用父类的 无参构造函数
- 如果父类没有定义无参构造函数，子类必须在构造函数的第一行代码使用super()显示调用
类默认拥有无参构造函数，如果定义了其他有参构造函数，则无参函数失效，所以父类没有定义无参构造函数，不是指父类没有写无参构造函数。看下面的例子，父类为Human，子类为Programmer。
public class Human { //定义了有参构造函数，默认无参构造函数失效 public Human(String name) { } }
public class Programmer extends Human { public Programmer() { //如不显示调用，编译器会出现如下错误 //Implicit super constructor Human() is undefined. Must explicitly invoke another constructor super( "x" ); } }
为什么需要继承：
- 代码重用是一点，最重要的还是所谓想上转型，即父类的引用变量可以指向子类对象，这是Java面向对象最重要特性多态的基础
3. 多态
在了解多态之前，首先需要知道方法的唯一性标识即什么是相同/不同的方法：
- 一个方法可以由：修饰符如public、static+返回值+方法名+参数+throw的异常 5部分构成
- 其中只有方法名和参数是唯一性标识，意即只要方法名和参数相同那他们就是相同的方法
- 所谓参数相同，是指参数的个数，类型，顺序一致，其中任何一项不同都是不同的方法
何谓重载：
- 重载是指一个类里面（包括父类的方法）存在方法名相同，但是参数不一样的方法，参数不一样可以是不同的参数个数、类型或顺序
- 如果仅仅是修饰符、返回值、throw的异常 不同，那这是2个相同的方法，编译都通不过，更不要说重载了
//重载的例子 public class Programmer extends Human { public void coding() throws Exception { } public void coding( String langType ) { } public String coding( String langType, String project ) { return ""; } }
//这不是重载，而是三个相同的方法，编译报错 public class Programmer extends Human { public void coding() throws Exception { } public void coding() { } public String coding() { return ""; } }
何谓覆盖/重写：
- 覆盖描述存在继承关系时子类的一种行为
- 子类中存在和父类相同的方法即为覆盖，何谓相同方法请牢记前面的描述，方法名和参数相同，包括参数个数、类型、顺序
public class Human { public void coding( String langType ) { } }
public class Programmer extends Human { //此方法为覆盖/重写 public void coding( String langType ) { } //此方法为上面方法的重载 public void coding( String langType, String project ) { } }
覆盖/重写的规则：
- 子类不能覆盖父类private的方法，private对子类不可见，如果子类定义了一个和父类private方法相同的方法，实为新增方法
- 重写方法的修饰符一定要大于或等于被重写方法的修饰符(public > protected > default > private)
- 重写抛出的异常需与父类相同或是父类异常的子类，或者重写方法干脆不写throws
- 重写方法的返回值必须与被重写方法一致，否则编译报错
- 静态方法不能被重写为非静态方法，否则编译出错
理解了上述知识点，是时候定义多态了：
- 多态可以说是“一个接口，多种实现”或者说是父类的引用变量可以指向子类的实例，被引用对象的类型决定调用谁的方法，但这个方法必须在父类中定义
- 多态可以分为两种类型：编译时多态（方法的重载）和运行时多态（继承时方法的重写），编译时多态很好理解，后述内容针对运行时多态
- 运行时多态依赖于继承、重写和向上转型
上例子：
class Human { public void showName() { System.out.println( "I am Human" ); } } //继承关系 class Doctor extends Human { //方法重写 public void showName() { System.out.println( "I am Doctor" ); } } class Programmer extends Human { public void showName() { System.out.println( "I am Programmer" ); } } public class Test { //向上转型 public Human humanFactory( String humanType ) { if( "doctor".equals( humanType ) ) { return new Doctor(); } if( "programmer".equals( humanType ) ) { return new Programmer(); } return new Human(); } public static void main( String args[] ) { Test test = new Test(); Human human = test.humanFactory( "doctor" ); human.showName();//Output:I am Doctor human = test.humanFactory( "programmer" ); human.showName();//Output:I am Programmer //一个接口的方法，表现出不同的形态，意即为多态也 } }
向上转型的缺憾：
- 只能调用父类中定义的属性和方法，对于子类中的方法和属性它就望尘莫及了，必须强转成子类类型
总结概括：
- 当超类对象引用变量引用子类对象时，被引用对象的类型而不是引用变量的类型决定了调用谁的成员方法，但是这个被调用的方法必须是在超类中定义过的，也就是说被子类覆盖的方法，但是它仍然要根据继承链中方法调用的优先级来确认方法，该优先级为：this.show(O)、super.show(O)、this.show((super)O)、super.show((super)O)
稍微复杂的例子：
class Human { public void fun1() { System.out.println("Human fun1"); fun2(); } public void fun2() { System.out.println("Human fun2"); } } class Programmer extends Human { public void fun1(String name) { System.out.println("Programmer's fun1"); } public void fun2() { System.out.println("Programmer's fun2"); } } public class Test { public static void main(String[] args) { Human human = new Programmer(); human.fun1(); } /* * Output: * Human fun1 * Programmer's fun2 */ }
- Programmer中的fun1(String name) 和Human中的fun1()，只是方法名相同但参数不一样，所以是重载关系
- Programmer中的fun2()和Human中的fun2()是相同的方法，即Programmer重写了Human的fun2()方法
- 把Programmer的对象向上转型赋值个Human后，human.fun1()会调用父类中的fun1()方法，子类的fun1(String name)是不同的方法
- 在human的fun1()中又调用了fun2()方法，该方法在Programmer中被重写，实际调用的是被引用变量Programmer中的fun2()方法
package test; class A { public void func() { System.out.println("func in A"); } } class B extends A { public void func() { System.out.println("func in B"); } } class C extends B { public void func() { System.out.println("func in B"); } } public class Bar { public void test(A a) { a.func(); System.out.println("test A in Bar"); } public void test(C c) { c.func(); System.out.println("test C in Bar"); } public static void main(String[] args) { Bar bar = new Bar(); A a = new A(); B b = new B(); C c = new C(); bar.test(a); bar.test(b); bar.test(c); /* func in A test A in Bar func in B test A in Bar func in B test C in Bar */ } }
经典例子：
- 请参看http://blog.csdn.net/thinkGhoster/article/details/2307001
- 牢记调用顺序：this.show(O)、super.show(O)、this.show((super)O)、super.show((super)O)
