JAVA面向对象基础--封装 继承 多态

一、封装

  • 该显示的显示,该隐藏的隐藏
  • 程序设计追求“高内聚,低耦合”
    • 高内聚:类的内部数据操作细节自己完成,不允许外部干涉
    • 低耦合:仅暴露少量的方法给外部使用
  • 封装即数据的隐藏,通常应禁止直接访问一个对象中数据的实际表示,而通过操作接口来访问,这称为信息隐藏
  • 属性私有,通过get/set方法操作数据

1、封装的特点

  1. 提高程序的安全性,保护数据
  2. 隐藏代码的实现细节
  3. 统一接口
  4. 增加系统的可维护性

2、举例

  1. 创建一个Student类
//private : 私有
public class Student02 {
    //属性私有
    private String name;//姓名
    private int age;//年龄
    private char sex;//性别

    //提供一些可以操作这些属性的方法
    //get/set方法

    //get方法:获取这个数据
    public String getName(){
       return this.name;
}
    //set方法:给这个数据设置值
    public void setName(String name){
        this.name = name;
    }
}
  1. 通过调用get,set方法赋值获取
public class Appliance {
    public static void main(String[] args) {
        Student02 s1 = new Student02();
        s1.setName("张三");
        System.out.println(s1.getName());//输出张三
    }
}

注意:当属性前添加了private时,在main方法中直接使用s1.name,如图:

注意:快捷键Alt+Insert(Fn+Alt+Insert),可以自动生成get set方法,步骤如下:

  • 按下Alt+Insert-->选择Getter and Setter

  • 选择需要的属性

3、封装的好处--判断输入合法性

//private : 私有
public class Student02 {
    //属性私有
    private int age;//年龄

    //get方法:获取这个数据
    public int getAge() {
        return age;
    }
    //set方法:设置这个数据的值
    public void setAge(int age) {
        //进行合法性判断
        if(age<120 && age>0){
            this.age = age;
        }else {
            this.age = 3;
        }
    }
}
public class Appliance {
    public static void main(String[] args) {
        Student02 s1 = new Student02();
        //s1.setAge(130);//错误数据
        //System.out.println(s1.getAge());//输出3
        s1.setAge(18);//有效数据
        System.out.println(s1.getAge());//输出18
    }
}

二、继承

1、什么是继承?

  • 继承的本质是对某一批类的抽象,从而实现对现实世界更好的建模

  • 继承关系的两个类,一个为子类(派生类),一个为父类(基类)。

    • 子类继承父类,使用关键字extends来表示
    • extends的意思是“扩展”,子类是父类的扩展
    • 子类和父类之间,从意义上来讲具有”is a“的关系
  • 继承是类和类之间的一种关系。除此之外,类和类之间的关系还有依赖、组合、聚合等

  • Java中类只有单继承,没有多继承(即子类只能有一个父类,一个父类可以有多个子类)

实例如下:

  1. 先创建一个Person类作为父类
//父类
public class Person {
    //私有属性
    private String name;
    //方法
    public void say(){
        System.out.println("在说话!");
    }

    //get set方法
    public String getName() {
        return name;
    }
    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
}

(注意:get/set方法请查看封装介绍)

  1. 创建一个Student类和Teacher类作为子类
//Person的子类:子类继承父类的属性和方法
public class Student extends Person {

}
//Person的子类:子类继承父类的属性和方法
public class Teacher extends Person {
    
}
  1. 再创建一个带有main方法的Application类

Student类中什么也没有,但是继承了父类中的name属性和方法,可以使用

public class Application {
    public static void main(String[] args) {
        Student student = new Student();
        student.setName("张三");//获取父类中的属性name
        System.out.print(student.getName());//输出张三
        student.say();//调用父类中的say()
    }
}

2、Object类

  • 快捷键Ctrl+H:查看类之间的父子类关系

  • 注意:需把鼠标停留在某个类中,再按快捷键

  • 图例如下:

注意:我们发现最上层有一个Object类,是Person类的父类

  • 每一个类默认直接或间接的以Object类作为父类!!!!

例如:

public class Person /*extends Object*/ {
    //什么也没写
}
public class Application {
    public static void main(String[] args) {
        Person person = new Person();
        //person对象还是可以点出很多方法,这些方法都是Object类的方法
        person.toString();
        person.equals();
        person.getClass();
    }
}

以下均为Object类中的方法:

3、super

用于调用父类中的方法和属性

实例:

  1. Person类(父类)
public class Person /*extends Object*/ {
    //protected:受保护的
    protected String name = "张三";

    //print方法
    public void print(){
        System.out.println("Person");
    }
}
  1. Student类(子类)
//Person的子类
public class Student extends Person {
    private String name = "李四";

    //test方法
    public void test(String name){
        //this.name中的name表示Student类中的name属性
        //等号右边的name表示test方法的参数name
        this.name = name;
        //super.name中的name表示父类Person类中的name属性
        super.name = name;
        System.out.println(this.name);
        System.out.println(super.name);
    }

    //print方法
    public void print(){
        System.out.println("Student");
    }
    //方法调用也是一样
    public void test_2(){
        print();//调用本类的print方法,输出Student
        this.print();//调用本类的print方法,输出Student
        super.print();//调用父类的print方法,输出Person
    }
}
  1. Application类,包含main方法
public class Application {
    public static void main(String[] args) {
        Student student = new Student();
        student.test("王五");
        System.out.println("================");
        student.test_2();
    }
}

运行结果如下图:

注意点:

  1. super调用父类的构造方法,必须在构造方法的第一个
  2. super必须且只能出现在子类的方法或构造方法中
public class Person {
    
    public Person() {
        System.out.println("Person类的无参执行了!");
    }
}
public class Student extends Person {
    //无参构造
    public Student() {
        System.out.println("Student类的无参执行了!");
    }
}
public class Application {
    public static void main(String[] args) {
        Student student = new Student();//只new了一个对象,其他操作不做
    }
}

运行结果如下:Person类(父类)的构造方法先执行了,之后才执行了Student类(子类)的构造方法!!!!

原因如下:Student类中的无参构造有一句隐藏代码super(),调用了父类的无参构造

注意:super();必须放在构造器中的第一行位置,其他位置会报错无法调用

public class Student extends Person {
    //无参构造
    public Student() {
        //隐藏代码:调用了父类的无参构造(代码如下:)
        super();//调用父类的构造器必须放在子类构造器的第一行
        System.out.println("Student类的无参执行了!");
    }
}
  1. super和this不能同时调用构造方法

Student类修改如下:

public class Student extends Person {
    //无参构造
    public Student() {
        //隐藏代码:调用了父类的无参构造(代码如下:)
        super();//调用父类的构造器必须放在子类构造器的第一行
        
        this();//调用本类的有参构造 //报错!!!
        
        System.out.println("Student类的无参执行了!");
    }
    //有参构造
    public Student(String name) {
    }
}

报错:报错内容即‘this()'必须放在构造器的第一行,即super和this无法同时调用

  1. 当父类只有有参构造器,没有无参构造器时,子类的无参构造中必须调用父类的有参构造,否则子类无法定义无参构造

注意:当父类的无参构造器显示定义时即有无参,super()不会报错!!

public class Person {
    //有参构造
    public Person(String name) {
        System.out.println("Person类的无参执行了!");
    }
}
public class Student extends Person {
    //无参构造
    public Student() {
        //隐藏代码:调用了父类的无参构造(代码如下:)
        super();//报错!!!!!
        //原因:父类没有无参构造
        System.out.println("Student类的无参执行了!");
    }
}
  • 报错原因:父类没有无参构造

  • **解决办法:利用super("张三");调用父类的有参构造器如下:

    super("张三");
    

super 与 this

  1. 代表的对象不同:
  • this:本身调用者这个对象
  • super:代表父类对象的应用
  1. 使用前提:
  • this:没有继承也可以使用
  • super:只有在继承条件下才可以使用
  1. 构造方法:
  • this():本类的构造
  • super():父类的构造

三、重写

重写都是对方法的重写,与属性无关

静态方法和非静态方法的差别很大!!!

注意:父子类需是同一种方法,即均为静态或均为非静态

1、静态方法:

  • 方法的调用只和左边定义的数据类型有关
//父类
public class B {
    //静态方法
    public static void test(){
        System.out.println("B=>test()");
    }
}
//子类
public class A extends B {
    //静态方法
    public static void test(){
        System.out.println("A=>test()");
    }
}
public class Application {
    public static void main(String[] args) {
        A a = new A();
        a.test();//输出A=>test();
        
        B b = new A();//父类的引用(b)指向了A类
        b.test();//输出B=>test();!!!!
    }
}

2、非静态方法:

  • 重写

注意:重写的方法不能是私有的方法(即private的方法)

//父类
public class B {
    //非静态方法
    public  void test(){
        System.out.println("B=>test()");
    }
}
//子类
public class A extends B {
    //非静态方法
    //子类重写了B(父类)的方法,那么就是执行子类的方法
    public  void test(){
        System.out.println("A=>test()");
    }
}
public class Application {
    public static void main(String[] args) {
        A a = new A();
        a.test();//输出A=>test();
        B b = new A();
        b.test();//输出A=>test();!!!!!
    }
}

快速重写父类方法:

  1. 在子类中按快捷键Alt+Insert(Fn+Alt+Insert),选择Override Methods...

  1. 点击后会自动生成以下代码
//@Override:重写
@Override  //注解:有功能的注释
//子类重写了B(父类)的方法,那么就是执行子类的方法
//没有重写则调用父类的方法
public void test() {
    //内容可自行修改
    System.out.println("A=>test()");
    //super.test();//自动生成,super用于调用父类的方法
}

3、小结:

重写需要有继承关系,子类重写父类的方法!

  • 方法名必须相同
  • 参数列表必须相同
  • 修饰符:范围可以扩大但不能缩小
    • public>Protected>Default>private
  • 抛出的异常:范围可以被缩小但不能扩大
    • 例如:ClassNotFoundException(小) --->Exception(大)
  • 子类的方法和父类的方法必须一致,但方法体不同
  • 方法重写快捷键:Alt+Insert

为什么要重写?

  • 父类的功能,子类不一定需要或者不一定满足

四、多态

多态:即同一方法可以根据发送对象的不同而采用多种不同的行为方式

  • 一个对象的实际类型是确定的,但可以指向对象的引用类型有很多(父类,有关系的类)

1、情况一:无重写

//父类
public class Person {
    public void run(){
        System.out.println("run");
    }
}
//父类
public class Person {
    public void run(){
        System.out.println("run");
    }
}
//子类
public class Student extends Person {
    public void say(){
        System.out.println("say");
    }
}
//测试类
public class Applicaton {
    public static void main(String[] args) {
        //一个对象的实际类型是确定的
        //new Student(); 或者 new Person();
        //但一个对象可以指向的引用类型是不确定的:父类的引用可以指向子类

        //Studnet子类:可以调用自己的方法或者继承父类的方法
        Student s1 = new Student();

        //Person父类:引用对象可以指向子类,但无法调用子类独有的方法
        Person s2 = new Student();
        Object s3 = new Student();

        //对象可以执行哪些方法,主要是看对象左边的类型,和右边关系不大!!
        s1.run();//子类调用父类的方法,输出run
        s2.run();//输出run
        
        //s2.say();//错误!!!父类引用对象无法调用子类独有的方法
        //((Student)s2).say();//强制类型转换即可调用
    }
}

2、情况二:重写

Student类重写了父类的say()方法:

//子类
public class Student extends Person {

    //重写父类方法:会执行子类的方法
    @Override
    public void run() {
        System.out.println("run_02");
    }

    public void say(){
        System.out.println("say");
    }
}

测试类和Person类不变:

//父类
public class Person {
    public void run(){
        System.out.println("run");
    }
}
//测试类
public class Applicaton {
    public static void main(String[] args) {
        
        //Studnet子类:可以调用自己的方法或者继承父类的方法
        Student s1 = new Student();

        //Person父类:引用对象可以指向子类,但无法调用子类独有的方法
        Person s2 = new Student();
        Object s3 = new Student();

        s1.run();//输出run_02
        s2.run();//重写父类方法:会执行子类的方法  输出run_02!!!!
    }
}

3、注意事项:

  1. 多态是方法的多态,属性没有多态
  2. 多态的使用需要类之间有父子类关系
  3. 类型转换异常会报错:ClasCastException
  4. 多态存在条件:
  • 需要有父子类关系(继承关系)
  • 方法需要重写
  • 父类的引用指向子类对象
    • Father f1 = new Son();
  • 无法被重写的方法有:
    • static方法:静态方法属于类和类一起加载,不属于实例,无法被重写
    • final 常量
    • private 方法

五、instanceof

判断两个类是否相似,是否可以比较转换(类型转换),相似返回true,不相似返回false,语法如下:

注意:有关系的两个类才能进行比较

System.out.println(X instanceof Y);
public class Application {
    public static void main(String[] args) {

        //instanceof 二者有关系才能进行判断

        //Object > String
        //Object > Person > Student
        //Object > Person > Teacher
        Object obj = new Student();
        System.out.println(obj instanceof Person);//True
        System.out.println(obj instanceof Student);//True
        System.out.println(obj instanceof Object);//True
        System.out.println(obj instanceof Teacher);//False; //Student类和Teacher类是同级
        System.out.println(obj instanceof String);//False;  //String是Object的子类
        System.out.println("==============================");

        Person person = new Student();
        System.out.println(person instanceof Person);//True
        System.out.println(person instanceof Student);//True
        System.out.println(person instanceof Object);//True
        System.out.println(person instanceof Teacher);//False;
        //System.out.println(person instanceof String);//编译报错 //Person与String没有联系无法比较
        System.out.println("==============================");

        Student student = new Student();
        System.out.println(student instanceof Person);//True
        System.out.println(student instanceof Student);//True
        System.out.println(student instanceof Object);//True
        //System.out.println(student instanceof Teacher);//编译报错 //Student类和Teacher类没有联系无法比较
        //System.out.println(person instanceof String);//编译报错

    }
}

1、强制类型转换

//父类
public class Person {
    public void to(){
        System.out.println("to");
    }
}
//子类
public class Student extends Person {
    public void go(){
        System.out.println("go");
    }
}
//测试类
public class Application {
    public static void main(String[] args) {
        //类型转换:父类  子类

        Student s1 = new Student();
        s1.go();//子类方法
        //子类转为父类,可能会丢失自己本来的一些方法
        //子类可以直接转为父类
        Person s2 = s1;
        s2.to();//父类方法

        //父类需强制转换为子类
        Person p1 = new Person();
        //p1.go();//报错,父类无法使用子类的方法,需要强制转换
        //强制转换
        Student p2 = (Student) p1;
        p2.go();//子类方法
        //以上两句合为一句如下:
        ((Student)p1).go();
    }
}

2、小结:

  1. 父类引用指向子类的对象‘
  2. 向上转型:把子类转为父类
  3. 向下转型:把父类转为子类(强制转换)
  4. 强制转换的作用:
    • 方便方法的调用,减少重复代码
posted @ 2024-03-11 00:52  月亮警察  阅读(181)  评论(0编辑  收藏  举报