Java基础概念、知识点整理

原文链接：https://foochane.cn/article/2019121501.html

1 基础概念

1.1 二进制

字节是计算机中最小存储单元。计算机存储任何的数据，都是以字节的形式存储。8个bit（二进制位） 0000-0000表示为1个字节，写成1 byte或者1 B。

• 8 bit = 1 B
• 1024 B =1 KB
• 1024 KB =1 MB
• 1024 MB =1 GB
• 1024 GB = 1 TB

1.2 Java虚拟机

虚拟机是一种抽象化的计算机，通过在实际的计算机上仿真模拟各种计算机功能来实现的。Java虚拟机（Java Virtual Machine，JVM ）有自己完善的硬体架构，如处理器、堆栈、寄存器等，还具有相应的指令系统。Java虚拟机屏蔽了与具体操作系统平台相关的信息，使得Java程序只需生成在Java虚拟机上运行的目标代码(字节码)，就可以在多种平台上不加修改地运行。

所谓的java虚拟机，就是一台虚拟的机器。它是一款软件，用来执行一系列虚拟计算机指令，大体上虚拟机可以分为系统虚拟机和程序虚拟机。Visual Box、VMWare就属于系统虚拟机。他们完全是对物理计算机的仿真，提供一个可运行完整操作系统的软件平台。而java虚拟机就是典型程序虚拟机，它专门为执行单个计算机程序而设计，在java虚拟机中执行的指令我们称之为java字节码指令。java发展到今天，出现了很多虚拟机，最初sun使用的叫Classic的java虚拟机，到现在使用最广泛的是HotSpot虚拟机，除了sun以外还有BEA的JRockit,目前JRockit和HotSpot都被甲骨文公司收入旗下，大有整合的趋势。

任何软件的运行，都必须要运行在操作系统之上，而我们用Java编写的软件可以运行在任何的操作系
统上，这个特性称为Java语言的跨平台特性。该特性是由JVM实现的，我们编写的程序运行在JVM上，而JVM运行在操作系统上。

1.3 JRE 和 JDK

• JRE（Java Runtime Environment）：是Java程序的运行时环境，包含 JVM 和运行时所需要的 核心类库 。
• JDK（Java Development Kit)：是Java程序开发工具包，包含 JRE 和开发人员使用的工具。

我们想要运行一个已有的Java程序，那么只需安装 JRE 即可。我们想要开发一个全新的Java程序，那么必须安装 JDK 。

1.4 常量和变量

• 常量：程序运行中固定不变的量
• 变量：程序中运行可以变化的量

常量分类：

类型	含义	举例
整数常量	所有的整数	0，1， 567， -9
小数常量	所有的小数	0.0， -0.1， 2.55
字符常量	单引号引起来,只能写一个字符,必须有内容	'a' ， ' '， '好'
字符串常量	双引号引起来,可以写多个字符,也可以不写	"A" ，"Hello" ，"你好" ，""
布尔常量	只有两个值	true ， false
空常量	只有一个值	null

变量分类：

Java的数据类型分为两大类：

• 基本数据类型 ：整数 、 浮点数 、 字符 、 布尔 。
• 引用数据类型 ：类 、 数组 、 接口 。

数据类型	关键字	占用内存	取值范围
字节型	byte	1个字节	-128~127
短整型	short	2个字节	-32768~32767
整型	int（默认）	4个字节	$-2{31}$~$2-1$
长整型	long	8个字节	$-2{63}$~$2-1$
单精度浮点数	float	4个字节	1.4013E-45~3.4028E+38
双精度浮点数	double（默认）	8个字节	4.9E-324~1.7977E+308
字符型	char	2个字节	0-65535
布尔类型	boolean	1个字节	true，false

long类型：建议数据后加L表示
float类型：建议数据后加F表示

1.5 数据类型转换

自动类型转换（隐式）

• 特点：代码不需要进行特殊处理，自动完成。
• 规则：数据范围从小到大。

强制类型转换（显式）

• 特点：代码需要进行特殊的格式处理，不能自动完成。

• 格式：范围小的类型 范围小的变量名 =（范围小的类型) 原本范围大的数据;

注意事项：

1. 强制类型转换一般不推荐使用，因为有可能发生精度损失、数据溢出。

2. byte/short/char这三种类型都可以发生数学运算，例如加法“+”.

3. byte/short/char这三种类型在运算的时候，都会被首先提升成为int类型，然后再计算。

4. boolean类型不能发生数据类型转换

1.6 运算符

算数运算符

符号	说明
+	加法运算，字符串连接运算
-	减法运算
*	乘法运算
/	除法运算
%	取模运算，两个数字相除取余数
++ 、 --	自增自减运算

前++和后++的区别

public static void main(String[] args) {
    int a = 1;
    int b = ++a;
    System.out.println(a);//计算结果是2
    System.out.println(b);//计算结果是2
}

public static void main(String[] args) {
    int a = 1;
    int b = a++;
    System.out.println(a);//计算结果是2
    System.out.println(b);//计算结果是1
}

赋值运算符

符号	说明
=	等于号
+=	加等于
- =	减等于
*=	乘等于
/=	除等于
%=	取模等

比较运算符

符号	说明
==	比较符号两边数据是否相等，相等结果是true。
<	比较符号左边的数据是否小于右边的数据，如果小于结果是true。
>	比较符号左边的数据是否大于右边的数据，如果大于结果是true。
<=	比较符号左边的数据是否小于或者等于右边的数据，如果小于结果是true。
>=	比较符号左边的数据是否大于或者等于右边的数据，如果小于结果是true。
！ =	不等于符号 ，如果符号两边的数据不相等，结果是true。

逻辑运算符

符号	说明
&& 短路与	1. 两边都是true，结果是true 2. 一边是false，结果是false 短路特点：符号左边是false，右边不再运算
||短路或	1. 两边都是false，结果是false 2. 一边是true，结果是true 短路特点： 符号左边是true，右边不再运算
！ 取反	1. ! true 结果是false 2. ! false结果是true

三元运算符

三元运算符格式：

数据类型 变量名 = 布尔类型表达式？结果1：结果2

示例：

public static void main(String[] args) {
    int i = (1==2 ? 100 : 200);
    System.out.println(i);//200
    int j = (3<=4 ? 500 : 600);
    System.out.println(j);//500
}

1.7 JShell脚本工具

JShell脚本工具是JDK9的新特性,当我们编写的代码非常少的时候，而又不愿意编写类，main方法，也不愿意去编译和运行，这个时候可以使用JShell工具。

启动JShell工具，在DOS命令行直接输入JShell命令。

1.8 IDEA快捷键

快捷键	功能
Alt + Enter	导入包，自动代码修正
Ctrl+Y	删除光标所在行
Ctrl+D	复制光标所在行的内容，插入光标位置下面
Ctrl+Alt+L	格式化代码
Ctrl+/	单行注释
Ctrl+Shift+/	选中代码注释，多行注释，再按取消注释
Alt+Ins	自动生成代码，toString，get，set等方法
Alt+Shift+ 上下箭头	移动当前代码行
Shift+F6	同时修改不同地方的同一个量
输入sout	System.out.println();
输入psvm	public static void main(String[] args)
输入5.fori	for（int i = 0; i < 5; i++)
输入arr.fori或者arr.forr	for循环变量数组

2 流程控制语句

2.1 判断语句if-else

语句格式：

if (判断条件1) {
   执行语句1;  
} else if (判断条件2) {
   执行语句2;  
}
...
}else if (判断条件n) {
  执行语句n;   
} else {
   执行语句n+1;  
}

2.2 选择语句swich-case

语句格式：

switch(表达式) {
  case 常量值1:
    语句体1;
    break;
  case 常量值2:
    语句体2;
    break;
  ...
  default:
    语句体n+1;
    break;
}

2.3 循环语句

循环语句for

语句格式：

for(初始化表达式①; 布尔表达式②; 步进表达式④){
循环体③        
}

执行流程
执行顺序：①②③④ >②③④>②③④…②不满足为止。
①负责完成循环变量初始化
②负责判断是否满足循环条件，不满足则跳出循环
③具体执行的语句
④循环后，循环条件所涉及变量的变化情况

循环语句while

语句格式1:

初始化表达式①
  while(布尔表达式②){
    循环体③
    步进表达式④
}

执行流程
执行顺序：①②③④ >②③④>②③④…②不满足为止。
①负责完成循环变量初始化。
②负责判断是否满足循环条件，不满足则跳出循环。
③具体执行的语句。
④循环后，循环变量的变化情况。

语句格式2：

初始化表达式①
    do{
    循环体③
    步进表达式④
}while(布尔表达式②);

执行流程
执行顺序：①③④ >②③④>②③④…②不满足为止。
①负责完成循环变量初始化。
②负责判断是否满足循环条件，不满足则跳出循环。
③具体执行的语句
④循环后，循环变量的变化情况

2.4 break和continue

break

使用场景：终止 switch或者循环

• 在选择结构 switch语句中
• 在循环语句中
• 离开使用场景的存在是没有意义的

示例：

public static void main(String[] args) {
    for (int i = 1; i<=10; i++) {
        //需求:打印完两次HelloWorld之后结束循环
        if(i == 3){
          break;
        }
        System.out.println("HelloWorld"+i);
    }
}

continue

使用场景：结束本次循环，继续下一次的循环

示例：

public static void main(String[] args) {
    for (int i = 1; i <= 10; i++) {
        //需求:不打印第三次HelloWorld
        if(i == 3){
          continue;
        }
        System.out.println("HelloWorld"+i);
    }
}

3 数组

3.1 容器

容器： 是将多个数据存储到一起，每个数据称为该容器的元素。

3.2 数组概念

数组概念： 数组就是存储数据长度固定的容器，保证多个数据的数据类型要一致。

3.3 数组的定义

方式一

格式：

数组存储的数据类型[] 数组名字 = new 数组存储的数据类型[长度];

示例：

int[] arr = new int[3];

方式二

格式：

数据类型[] 数组名 = new 数据类型[]{元素1,元素2,元素3...};

示例：

int[] arr = new int[]{1,2,3,4,5};

方式三

格式：

数据类型[] 数组名 = {元素1,元素2,元素3...};

示例：

int[] arr = {1,2,3,4,5};

【注意】：

1. 数组有定长特性，长度一旦指定，不可更改
2. 方式三同样也进行了new操作

3.4 数组操作

• 索引： 每一个存储到数组的元素，都会自动的拥有一个编号，从0开始，这个自动编号称为数组索引(index)，可以通过数组的索引访问到数组中的元素。
• 数组的长度： 每个数组都具有长度，而且是固定的，Java中赋予了数组的一个属性，可以获取到数组的长度，语句为： 数组名 .length ，属性length的执行结果是数组的长度，int类型结果。由次可以推断出，数组的最大索引值为数组名 .length-1。
• 索引访问数组中的元素: 数组名[索引]

示例：

public static void main(String[] args) {
    //定义存储int类型数组，赋值元素1，2，3，4，5
    int[] arr = {1,2,3,4,5};
    //为0索引元素赋值为6
    arr[0] = 6;
    //获取数组0索引上的元素
    int i = arr[0];
    System.out.println(i);
    //直接输出数组0索引元素
    System.out.println(arr[0]);
}

数组取最大值

代码如下：

public static void main(String[] args) {
    int[] arr = { 5, 15, 2000, 10000, 100, 4000 };
    //定义变量，保存数组中0索引的元素
    int max = arr[0];
    //遍历数组，取出每个元素
    for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
      //遍历到的元素和变量max比较
      //如果数组元素大于max
      if (arr[i] > max) {
        //max记录住大值
        max = arr[i];
      }
    }
    System.out.println("数组最大值是： " + max);
}

数组反转

代码如下：

public static void main(String[] args) {
    int[] arr = { 1, 2, 3, 4, 5 };
    /*
      循环中定义变量min=0最小索引
      max=arr.length‐1最大索引
      min++,max‐‐
      */
    for (int min = 0, max = arr.length ‐ 1; min <= max; min++, max‐‐) {
      //利用第三方变量完成数组中的元素交换
      int temp = arr[min];
      arr[min] = arr[max];
      arr[max] = temp;
    }
    // 反转后，遍历数组
    for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
      System.out.println(arr[i]);
    }
}

3.5 数组内存划分

内存是计算机中的重要原件，临时存储区域，作用是运行程序。我们编写的程序是存放在硬盘中的，在硬盘中的程序是不会运行的，必须放进内存中才能运行，运行完毕后会清空内存。

Java虚拟机要运行程序，必须要对内存进行空间的分配和管理。

Java的内存需要划分成为5个部分:

1. 栈（Stack） :存放的都是方法中的局部变量。方法的运行一定要在栈当中运行。

   • 局部变量:方法的参数，或者是方法{}内部的变量
   • 作用域:一旦超出作用域，立刻从栈内存当中消失。

2. 堆（Heap）:凡是new出来的东西，都在堆当中。

   • 堆内存里面的东西都有一一个地址值: 16进制
   • 堆内存里面的数据，都有默认值。规则:
     • 如果是整数 默认为0
     • 如果是浮点数 默认为0.0
     • 如果是字符 默认为'\u0000'
     • 如果是布尔 默认为false
     • 如果是引用类型 默认为null

3. 方法区（Method Area）:存储class相关信息，包含方法的信息。

4. 本地方法栈（Native Method Stack）:与操作系统相关。

5. 寄存器（PC Register） :与CPU相关。

示例：

public static void main(String[] args) {
    
    // 定义数组，存储3个元素
    int[] arr = new int[3];
    
    //数组索引进行赋值
    arr[0] = 5;
    arr[1] = 6;
    arr[2] = 7;
    
    //输出3个索引上的元素值
    System.out.println(arr[0]);
    System.out.println(arr[1]);
    System.out.println(arr[2]);

}

代码执行流程：

1. main方法进入方法栈。程序运行前main方法存储在方法区，程序运行时，main方法进入栈
2. 创建数组。JVM在堆内存中开辟一个内存空间存储数组（new int[3])，数组中的三个元素默认值为0。内存地址以一个十六进制数表示（0xff343）。
3. JVM将内存地址赋值给变量 arr。变量arr保存的是数组内存中的地址，而不是一个具体的数值，因此数组为引用数据类型。
4. 根据数组索引给数组的3个元素赋值，分布赋值为5，6，7。然后进行打印。

两个变量指向同一个数据：

public static void main(String[] args) {
    // 定义数组，存储3个元素
    int[] arr = new int[3];
    //数组索引进行赋值
    arr[0] = 5;
    arr[1] = 6;
    arr[2] = 7;
    //输出3个索引上的元素值
    System.out.println(arr[0]);
    System.out.println(arr[1]);
    System.out.println(arr[2]);
    //定义数组变量arr2，将arr的地址赋值给arr2
    int[] arr2 = arr;
    arr2[1] = 9;
    System.out.println(arr[1]);
}

上述代码中，arr和arr2都指向同一个内存地址，arr2[1] = 9执行后，arr[1]也会跟着改变。

4 面向对象

Java语言是一种面向对象的程序设计语言，而面向对象思想是一种程序设计思想，我们在面向对象思想的指引下，
使用Java语言去设计、开发计算机程序。 这里的对象泛指现实中一切事物，每种事物都具备自己的属性和行为。面向对象思想就是在计算机程序设计过程中，参照现实中事物，将事物的属性特征、行为特征抽象出来，描述成计算机事件的设计思想。 它区别于面向过程思想，强调的是通过调用对象的行为来实现功能，而不是自己一步一步的去操作实现。

面向对象思想是一种更符合我们思考习惯的思想，它可以将复杂的事情简单化，并将我们从执行者变成了指挥者。面向对象的语言中，包含了三大基本特征，即封装、继承和多态。

4.1 类和对象

• 类 ：是一组相关属性和行为的集合。可以看成是一类事物的模板，使用事物的属性特征和行为特征来描述该
  类事物。
• 属性：事物的状态信息。
• 行为：事物能够做什么。
• 对象 ：是一类事物的具体体现。对象是类的一个实例，必然具备该类事物的属性和行为。
• 类与对象的关系
• 类是对一类事物的描述，是 抽象的。
• 对象是一类事物的实例，是 具体的。
• 类是对象的模板，对象是类的实体 。

4.2 类的定义

定义格式：

public class ClassName {
  //成员变量
  //成员方法
}

示例：

public class Student {
   //成员变量  
   String name；//姓名  
   int age；//年龄
   
   //成员方法
   //学习的方法
    public void study() {
    System.out.println("好好学习，天天向上");
  }
  //吃饭的方法
  publicvoid eat() {
    System.out.println("学习饿了要吃饭");
  }
}    

4.3 对象使用

对象的使用格式

创建对象：

类名 对象名 = new 类名();

使用对象访问类中的成员:

对象名.成员变量；
对象名.成员方法()；

示例：

public class Test01_Student {
  public static void main(String[] args) {
    //创建对象格式：类名 对象名 = new 类名();
    Student s = new Student();
    System.out.println("s:"+s); //cn.itcast.Student@100363
    //直接输出成员变量值
    System.out.println("姓名："+s.name); //null
    System.out.println("年龄："+s.age); //0
    System.out.println("‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐");
    //给成员变量赋值
    s.name = "赵丽颖";
    s.age = 18;
    //再次输出成员变量的值
    System.out.println("姓名："+s.name); //赵丽颖
    System.out.println("年龄："+s.age); //18
    System.out.println("‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐");
    //调用成员方法
    s.study(); // "好好学习，天天向上"
    s.eat(); // "学习饿了要吃饭"
  }
}

成员变量的默认值

• 基本类型：

  • 整数（byte，short，int，long）：0

  • 浮点数（float，double）：0.0

  • 字符（char）： '\u0000'

  • 布尔（boolean）：false

    • 引用类型：数组，类，接口 null

4.4 成员变量和局部变量区别

public class Car{
    String color; //成员变量
    public void drive(){
        int speed = 80; //局部变量
        //......
    }
}

• 在类中的位置不同
  • 成员变量：类中，方法外
  • 局部变量：方法中或者方法声明上（形式参数)
• 作用范围不一样
  • 成员变量：类中
  • 局部变量：方法中
• 初始化值的不同
  • 成员变量：有默认值
  • 局部变量：没有默认值。必须先定义，赋值，最后使用在内
• 存中的位置不同
  • 成员变量：堆内存
  • 局部变量：栈内存
• 生命周期不同
  • 成员变量：随着对象的创建而存在，随着对象的消失而消失
  • 局部变量：随着方法的调用而存在，随着方法的调用完毕而消失

5 封装

面向对象编程语言是对客观世界的模拟，客观世界里成员变量都是隐藏在对象内部的，外界无法直接操作和修改。封装可以被认为是一个保护屏障，防止该类的代码和数据被其他类随意访问。要访问该类的数据，必须通过指定的方式。适当的封装可以让代码更容易理解与维护，也加强了代码的安全性。

封装的步骤

1. 使用 private 关键字来修饰成员变量。
2. 对需要访问的成员变量，提供对应的一对 getXxx 方法 、 setXxx 方法。

5.1 private关键字

private的含义

1. private是一个权限修饰符，代表最小权限。
2. 可以修饰成员变量和成员方法。
3. 被private修饰后的成员变量和成员方法，只在本类中才能访问。

private的使用格式：

private 数据类型 变量名;

1. 使用 private 修饰成员变量，代码如下：

public class Student {
  private String name;
  private int age;
}

2. 提供 getXxx 方法 / setXxx 方法，可以访问成员变量，代码如下：

public class Student {
  private String name;
  private int age;
  public void setName(String n) {
    name = n;
  }
  public String getName() {
    return name;
  }
  public void setAge(int a) {
    age = a;
  }
  public int getAge() {
    return age;
  }
}

5.2 this关键字

this的含义this代表所在类的当前对象的引用（地址值），即对象自己的引用。

方法被哪个对象调用，方法中的this就代表那个对象。即谁在调用，this就代表谁。

this使用格式:

this.成员变量名;

使用 this 修饰方法中的变量，解决成员变量被隐藏的问题，代码如下：

由于形参变量名与成员变量名重名，导致成员变量名被隐藏，方法中的变量名，无法访问到成员变量，从而赋值失败。所以，我们只能使用this关键字，来解决这个重名问题。

public class Student {
  private String name;
  private int age;
  public void setName(String name) {
    //name = name;
    this.name = name;
  }
  public String getName() {
    return name;
  }
  public void setAge(int age) {
    //age = age;
    this.age = age;
  }
  public int getAge() {
    return age;
  }

5.3 构造方法

当一个对象被创建时候，构造方法用来初始化该对象，给对象的成员变量赋初始值。

无论你与否自定义构造方法，所有的类都有构造方法，因为Java自动提供了一个无参数构造方法，一旦自己定义了构造方法，Java自动提供的默认无参数构造方法就会失效。

构造方法的定义格式:

修饰符 构造方法名(参数列表){
// 方法体    
}

构造方法的写法上，方法名与它所在的类名相同。它没有返回值，所以不需要返回值类型，甚至不需要void。使用构造方法后，代码如下：

public class Student {
  private String name;
  private int age;
  // 无参数构造方法
  public Student() {}
  // 有参数构造方法
  public Student(String name,int age) {
    this.name = name;
    this.age = age;
  }
}

注意事项

1. 如果你不提供构造方法，系统会给出无参数构造方法。
2. 如果你提供了构造方法，系统将不再提供无参数构造方法。
3. 构造方法是可以重载的，既可以定义参数，也可以不定义参数。

5.4 JavaBean

JavaBean 是 Java语言编写类的一种标准规范。符合 JavaBean 的类，要求类必须是具体的和公共的，并且具有无参数的构造方法，提供用来操作成员变量的 set 和 get 方法。

public class ClassName{
  //成员变量
  //构造方法
  //无参构造方法【必须】
  //有参构造方法【建议】
  //成员方法   
  //getXxx()
  //setXxx()
}

编写符合 JavaBean 规范的类，以学生类为例，标准代码如下：

public class Student {
  //成员变量
  private String name;
  private int age;
  //构造方法
  public Student() {}
  public Student(String name,int age) {
    this.name = name;
    this.age = age;
  }
  //成员方法
  publicvoid setName(String name) {
    this.name = name;
  }
  public String getName() {
    return name;
  }
  publicvoid setAge(int age) {
    this.age = age;
  }
  publicint getAge() {
    return age;
  }
}

6 继承

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。

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。

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。

6.1 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:

1. 提高代码的复用性。
2. 类与类之间产生了关系，是多态的前提。

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 {
...    
}

示例：

/*
 * 定义员工类Employee，做为父类
 */
class Employee {
String name; // 定义name属性    
// 定义员工的工作方法    
public void work() {    
System.out.println("尽心尽力地工作");        
}    
}
/*
 * 定义讲师类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) {    
        // 创建一个讲师类对象
Teacher t = new Teacher();        
     
        // 为该员工类的name属性进行赋值
t.name = "小明";         
     
       // 调用该员工的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  
}    
}

6.2 继承后的特点

成员变量

• 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。
• 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。
  • 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 。

成员方法

• 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。
• 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)。

构造方法

• 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。

class Fu {
  private int n;
  Fu(){
    System.out.println("Fu()");
  }
}

class Zi extends Fu {
  Zi(){
    // super（），调用父类构造方法
    super();
    System.out.println("Zi（）");
  } 
}
public class ExtendsDemo07{
  public static void main (String args[]){
    Zi zi = new Zi();
  }
}
输出结果：
Fu（）
Zi（）

Java继承特点

Java只支持单继承，不支持多继承。

6.3 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。

示例：

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。比如新的手机增加来电显示头像的功能，代码如下：

class Phone {
    public void sendMessage(){    
    	System.out.println("发短信");        
    }    
    public void call(){    
    	System.out.println("打电话");        
    }    
    public void showNum(){    
    	System.out.println("来电显示号码");        
    }    
}

//智能手机类
class NewPhone extends Phone {
   
    //重写父类的来电显示号码功能，并增加自己的显示姓名和图片功能    
    public void showNum(){    
        //调用父类已经存在的功能使用super        
        super.showNum();        
        //增加自己特有显示姓名和图片功能        
        System.out.println("显示来电姓名");        
        System.out.println("显示头像");        
    }    
}
public class ExtendsDemo06 {
public static void main(String[] args) {    
       // 创建子类对象  
       NewPhone np = new NewPhone()；  
       
        // 调用父类继承而来的方法
        np.call();
     
       // 调用子类重写的方法  
       np.showNum();  
}    
}

注意事项

1. 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。
2. 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。

6.4 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。

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

1. 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

示例：

class Animal {
    public void eat() {
        System.out.println("animal : eat");
    }
}
class Cat extends Animal {
    public void eat() {
        System.out.println("cat : eat");
    }
    public void eatTest() {
        this.eat();   // this  调用本类的方法
        super.eat();  // super 调用父类的方法
    }
}
public class ExtendsDemo {
    public static void main(String[] args) {
        Animal a = new Animal();
        a.eat();
        Cat c = new Cat();
        c.eatTest();
    }
}
输出结果为：
animal : eat
cat : eat
animal : eat

2. 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。

6.5 抽象类-abstract

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。

抽象方法 : 没有方法体的方法。

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

格式：

修饰符 abstract 返回值类型 方法名 (参数列表);

示例：

public abstract void run();

抽象类 ：包含抽象方法的类。

格式：

abstract class 类名字 {
 
}

示例：

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。

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) {   
        // 创建子类对象
        Cat c = new Cat();
      
        // 调用run方法
        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。

7 多态

多态 ： 是指同一行为，具有多个不同表现形式。

7.1 多态的体现

多态体现的格式：

父类类型 变量名 = new 子类对象； //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。
变量名.方法名();

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。

定义父类：

public abstract class Animal { 
    public abstract void eat(); 
}

定义子类：

class Cat extends Animal { 
    public void eat() { 
        System.out.println("吃鱼"); 
    } 
} 
class Dog extends Animal { 
    public void eat() { 
        System.out.println("吃骨头"); 
    } 
}

定义测试类：

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();              
    } 
}

7.2 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。

定义父类：

public abstract class Animal { 
    public abstract void eat(); 
} 

定义子类：

class Cat extends Animal { 
    public void eat() { 
        System.out.println("吃鱼"); 
    } 
} 
class Dog extends Animal { 
    public void eat() { 
        System.out.println("吃骨头"); 
    } 
}

定义测试类：

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        // 多态形式，创建对象
        Cat c = new Cat(); 
        Dog d = new Dog();
        // 调用showCatEat
        showCatEat(c);
        // 调用showDogEat
        showDogEat(d);
        /*
        以上两个方法, 均可以被showAnimalEat(Animal a)方法所替代
        而执行效果一致
        */
        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。

7.3 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() { 
        System.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"); 
    } 
}

定义测试类：

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();  // 调用的是 Cat 的 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();               // 调用的是 Cat 的 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，我们最好先做一个判断，代码如下：

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        // 向上转型 
        Animal a = new Cat(); 
        a.eat();               // 调用的是 Cat 的 eat
        // 向下转型 
        if (a instanceof Cat){
            Cat c = (Cat)a;      
            c.catchMouse();        // 调用的是 Cat 的 catchMouse
        } else if (a instanceof Dog){
            Dog d = (Dog)a;      
            d.watchHouse();       // 调用的是 Dog 的 watchHouse
        }
    } 
}