Java面向对象（继承、抽象类）

面向对象

今日内容介绍

u 继承

u 抽象类

第1章 继承

1.1 继承的概念

在现实生活中，继承一般指的是子女继承父辈的财产。在程序中，继承描述的是事物之间的所属关系，通过继承可以使多种事物之间形成一种关系体系。例如公司中的研发部员工和维护部员工都属于员工，程序中便可以描述为研发部员工和维护部员工继承自员工，同理，JavaEE工程师和Android工程师继承自研发部员工，而维网络维护工程师和硬件维护工程师继承自维护部员工。这些员工之间会形成一个继承体系，具体如下图所示。

 

 

图1-1 员工继承关系图

在Java中，类的继承是指在一个现有类的基础上去构建一个新的类，构建出来的新类被称作子类，现有类被称作父类，子类会自动拥有父类所有可继承的属性和方法。

1.2 继承的格式&使用

在程序中，如果想声明一个类继承另一个类，需要使用extends关键字。

格式：

class 子类 extends 父类 {}

接下来通过一个案例来学习子类是如何继承父类的，如下所示。Example01.java

/*

 * 定义员工类Employee

 */

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");

}

}

 

/*

 * 定义研发部员工类Developer 继承 员工类Employee

 */

class Developer 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 Example01 {

public static void main(String[] args) {

Developer d = new Developer(); // 创建一个研发部员工类对象

d.name = "小明"; // 为该员工类的name属性进行赋值

d.printName(); // 调用该员工的printName()方法

d.work(); // 调用Developer类继承来的work()方法

}

}

运行结果如下图所示。

 

 

图1-2 运行结果

在上述代码中，Developer类通过extends关键字继承了Employee类，这样Developer类便是Employee类的子类。从运行结果不难看出，子类虽然没有定义name属性和work()方法，但是却能访问这两个成员。这就说明，子类在继承父类的时候，会自动拥有父类的成员。

1.3 继承的好处&注意事项

继承的好处：

1、继承的出现提高了代码的复用性，提高软件开发效率。

2、继承的出现让类与类之间产生了关系，提供了多态的前提。

在类的继承中，需要注意一些问题，具体如下：

l 1、在Java中，类只支持单继承，不允许多继承，也就是说一个类只能有一个直接父类，例如下面这种情况是不合法的。

class A{}

     class B{}

     class C extends A,B{}  // C类不可以同时继承A类和B类

l 2、多个类可以继承一个父类，例如下面这种情况是允许的。

     class A{}

     class B extends A{}

     class C extends A{}   // 类B和类C都可以继承类A

l 3、在Java中，多层继承是可以的，即一个类的父类可以再去继承另外的父类，例如C类继承自B类，而B类又可以去继承A类，这时，C类也可称作A类的子类。下面这种情况是允许的。

     class A{}

     class B extends A{}   // 类B继承类A，类B是类A的子类

     class C extends B{}   // 类C继承类B，类C是类B的子类，同时也是类A的子类

l 4、在Java中，子类和父类是一种相对概念，也就是说一个类是某个类父类的同时，也可以是另一个类的子类。例如上面的这种情况中，B类是A类的子类，同时又是C类的父类。

1.4 继承-子父类中成员变量的特点

了解了继承给我们带来的好处，提高了代码的复用性。继承让类与类或者说对象与对象之间产生了关系。那么，当继承出现后，类的成员之间产生了那些变化呢？

类的成员重点学习成员变量、成员方法的变化。

成员变量：如果子类父类中出现不同名的成员变量，这时的访问是没有任何问题。

看如下代码：

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);

//访问子类中的num2

System.out.println("Zi num2="+num2);

}

}

class Demo

{

public static void main(String[] args)

{

Zi z = new Zi(); //创建子类对象

z.show(); //调用子类中的show方法

}

}

代码说明：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。

 

当子父类中出现了同名成员变量时，在子类中若要访问父类中的成员变量，必须使用关键字super来完成。super用来表示当前对象中包含的父类对象空间的引用。super今天不做具体讲解，在课程第12天会详细讲解。

在子类中，访问父类中的成员变量格式：

super.父类中的成员变量

看如下代码：

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;

void show()

{

//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

//访问父类中的num

System.out.println("Fu num="+super.num);

//访问子类中的num2

System.out.println("Zi num2="+this.num);

}

}

class Demo5

{

public static void main(String[] args)

{

Zi z = new Zi(); //创建子类对象

z.show(); //调用子类中的show方法

}

}

1.5 继承-子父类中成员方法特点-重写&应用

l 子父类中成员方法的特点

当在程序中通过对象调用方法时，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。

看如下代码：

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 Test{

public static void main(String[] args) {

Zi z = new Zi();

z.show(); //子类中没有show方法，但是可以找到父类方法去执行

z.show2();

}

}

 

l 成员方法特殊情况——覆盖

子类中出现与父类一模一样的方法时，会出现覆盖操作，也称为override重写、复写或者覆盖。

class Fu

{

public void show()

{

System.out.println("Fu show");

}

}

class Zi extends Fu

{

//子类复写了父类的show方法

public void show()

{

System.out.println("Zi show");

}

}

 

l 方法重写（覆盖）的应用：

当子类需要父类的功能，而功能主体子类有自己特有内容时，可以重写父类中的方法，这样，即沿袭了父类的功能，又定义了子类特有的内容。

举例：比如手机，当描述一个手机时，它具有发短信，打电话，显示来电号码功能，后期由于手机需要在来电显示功能中增加显示姓名和头像，这时可以重新定义一个类描述智能手机，并继承原有描述手机的类。并在新定义的类中覆盖来电显示功能，在其中增加显示姓名和头像功能。

在子类中，访问父类中的成员方法格式：

super.父类中的成员方法();

看如下代码：

public class Test {

public static void main(String[] args) {

new NewPhone().showNum();

}

}

 

//手机类

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{

 

//覆盖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");

}

}

1.6 方法重写的注意事项

重写需要注意的细节问题：

l 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。

class Fu(){

void show(){}

    public void method(){}

}

class Zi() extends Fu{

public void show(){}  //编译运行没问题

    void method(){}      //编译错误

}

l 写法上稍微注意:必须一模一样:方法的返回值类型 方法名 参数列表都要一样。

总结：当一个类是另一个类中的一种时，可以通过继承，来继承属性与功能。如果父类具备的功能内容需要子类特殊定义时，进行方法重写。

第2章 抽象类

2.1 抽象类-产生

当编写一个类时，我们往往会为该类定义一些方法，这些方法是用来描述该类的功能具体实现方式，那么这些方法都有具体的方法体。

但是有的时候，某个父类只是知道子类应该包含怎么样的方法，但是无法准确知道子类如何实现这些方法。比如一个图形类应该有一个求周长的方法，但是不同的图形求周长的算法不一样。那该怎么办呢？

分析事物时，发现了共性内容，就出现向上抽取。会有这样一种特殊情况，就是方法功能声明相同，但方法功能主体不同。那么这时也可以抽取，但只抽取方法声明，不抽取方法主体。那么此方法就是一个抽象方法。

描述JavaEE工程师：行为：工作。

描述Android工程师：行为：工作。

JavaEE工程师和Android工程师之间有共性，可以进行向上抽取。抽取它们的所属共性类型：研发部员工。由于JavaEE工程师和Android工程师都具有工作功能，但是他们具体工作内容却不一样。这时在描述研发部员工时，发现了有些功能（工作）不具体，这些不具体的功能，需要在类中标识出来，通过java中的关键字abstract(抽象)。

当定义了抽象函数的类也必须被abstract关键字修饰，被abstract关键字修饰的类是抽象类。

2.2 抽象类&抽象方法的定义

抽象方法定义的格式：

public abstract 返回值类型 方法名(参数);

抽象类定义的格式：

abstract class 类名 {

}

看如下代码：

//研发部员工

abstract class Developer {

public abstract void work();//抽象函数。需要abstract修饰，并分号;结束

}

 

//JavaEE工程师

class JavaEE extends Developer{

public void work() {

System.out.println("正在研发淘宝网站");

}

}

 

//Android工程师

class Android extends Developer {

public void work() {

System.out.println("正在研发淘宝手机客户端软件");

}

}

2.3 抽象类的特点：

1、抽象类和抽象方法都需要被abstract修饰。抽象方法一定要定义在抽象类中。

2、抽象类不可以直接创建对象，原因：调用抽象方法没有意义。

3、只有覆盖了抽象类中所有的抽象方法后，其子类才可以创建对象。否则该子类还是一个抽象类。

之所以继承抽象类，更多的是在思想，是面对共性类型操作会更简单。

 

2.4 抽象类的细节问题：

1、抽象类一定是个父类？

是的，因为不断抽取而来的。

2、抽象类中是否可以不定义抽象方法。

是可以的，那这个抽象类的存在到底有什么意义呢？不让该类创建对象,方法可以直接让子类去使用

3、抽象关键字abstract不可以和哪些关键字共存？

l 1、private：私有的方法子类是无法继承到的，也不存在覆盖，而abstract和private一起使用修饰方法，abstract既要子类去实现这个方法，而private修饰子类根本无法得到父类这个方法。互相矛盾。

l 2、final，暂时不关注，后面学

l 3、static，暂时不关注，后面学

 

第3章 综合案例---员工类系列定义 

3.1 案例介绍

某IT公司有多名员工，按照员工负责的工作不同，进行了部门的划分（研发部员工、维护部员工）。研发部根据所需研发的内容不同，又分为JavaEE工程师、Android工程师；维护部根据所需维护的内容不同，又分为网络维护工程师、硬件维护工程师。

公司的每名员工都有他们自己的员工编号、姓名，并要做它们所负责的工作。

l 工作内容

l JavaEE工程师：员工号为xxx的 xxx员工，正在研发淘宝网站

l Android工程师：员工号为xxx的 xxx员工，正在研发淘宝手机客户端软件

l 网络维护工程师：员工号为xxx的 xxx员工，正在检查网络是否畅通

l 硬件维护工程师：员工号为xxx的 xxx员工，正在修复打印机

请根据描述，完成员工体系中所有类的定义，并指定类之间的继承关系。进行XX工程师类的对象创建，完成工作方法的调用。

3.2 案例分析

l 根据上述部门的描述，得出如下的员工体系图

 

 

l 根据员工信息的描述，确定每个员工都有员工编号、姓名、要进行工作。则，把这些共同的属性与功能抽取到父类中（员工类），关于工作的内容由具体的工程师来进行指定。

l 工作内容

l JavaEE工程师：员工号为xxx的 xxx员工，正在研发淘宝网站

l Android工程师：员工号为xxx的 xxx员工，正在研发淘宝手机客户端软件

l 网络维护工程师：员工号为xxx的 xxx员工，正在检查网络是否畅通

l 硬件维护工程师：员工号为xxx的 xxx员工，正在修复打印机

l 创建JavaEE工程师对象，完成工作方法的调用

3.3 案例代码实现

l 根据员工体系图，完成类的定义

定义员工类(抽象类)

public abstract class Employee {

private String id;// 员工编号

private String name; // 员工姓名

 

public String getId() {

return id;

}

public void setId(String id) {

this.id = id;

}

public String getName() {

return name;

}

public void setName(String name) {

this.name = name;

}

 

//工作方法（抽象方法）

public abstract void work();

}

 

l 定义研发部员工类Developer 继承 员工类Employee

public abstract class Developer extends Employee {

}

 

l 定义维护部员工类Maintainer 继承 员工类Employee

public abstract class Maintainer extends Employee {

}

 

l 定义JavaEE工程师 继承 研发部员工类，重写工作方法

public class JavaEE extends Developer {

@Override

public void work() {

System.out.println("员工号为 " + getId() + " 的 " + getName() + " 员工，正在研发淘宝网站");

}

}

 

l 定义Android工程师 继承 研发部员工类，重写工作方法

public class Android extends Developer {

@Override

public void work() {

System.out.println("员工号为 " + getId() + " 的 " + getName() + " 员工，正在研发淘宝手机客户端软件");

}

}

 

l 定义Network网络维护工程师 继承 维护部员工类，重写工作方法

public class Network extends Maintainer {

@Override

public void work() {

System.out.println("员工号为 " + getId() + " 的 " + getName() + " 员工，正在检查网络是否畅通");

}

}

 

l 定义Hardware硬件维护工程师 继承 维护部员工类，重写工作方法

public class Hardware extends Maintainer {

@Override

public void work() {

System.out.println("员工号为 " + getId() + " 的 " + getName() + " 员工，正在修复打印机");

}

}

 

l 在测试类中，创建JavaEE工程师对象，完成工作方法的调用

public class Test {

public static void main(String[] args) {

//创建JavaEE工程师员工对象

JavaEE ee = new JavaEE();

//设置该员工的编号

ee.setId("000015");

//设置该员工的姓名

ee.setName("小明");

//调用该员工的工作方法

ee.work();

}

}

第4章 总结

4.1 知识点总结

l 继承：是指在一个现有类的基础上去构建一个新的类，构建出来的新类被称作子类，现有类被称作父类，子类会自动拥有父类所有

l 继承的好处：可继承的属性和方法。

l  

提高了代表的可维护性

提高了代码的复用性

让类与类之间产生了继承关系

l 继承的弊端：

类与类之间的耦合度过高

l 继承特点：

java中类只能够单继承，不能多继承，可以多层继承

class Yy extends Object {}

class Fu extends Yy{}

class Zi extends Fu {}

所有的类都直接或者间接的继承了 Object类，Object类称为祖宗类

l 继承的注意事项：

1，使用关键字 extends 让类与类之间 产生继承关系

2, 父类私有的成员，子类不能继承，因为根本看不到

3，不能为了继承某个功能而随意进行继承操作， 必须要符合 is a 的关系

苹果 is a 水果

男人 is a 人

狗   is a 人 ， 这种情况就不能继承了

l 继承中的成员变量关系：

不同名的变量：

子类直接继承使用

同名的变量：

默认访问的是子类自己的成员变量, 想访问父类中的同名变量，请使用 super.成员变量;

l 继承中的成员方法关系：

不同名的方法：

子类直接继承使用

同名的方法：

默认访问的是子类自己的成员方法，想访问父类中的同名方法，请使用 super.成员方法();

l super:用来表示当前对象中包含的父类对象空间的引用

调用父类的成员变量：

super.成员变量;

调用方法的成员方法:

super.成员方法();

l 方法重写(override)：指 在子父类中，出现了方法声明相同的情况，也叫做方法覆盖，方法复写

l 方法重写的注意事项：

1， 子类的方法声明要与父类相同

2, 子类要重写方法的方法，方法的权限修饰符不能比父类的更低

l 3, 父类私有的方法，子类不能够进行方法重写

l 方法重载(overload)：指 在同一个类中，多个方法名称相同，它们的参数列表不同(个数不同，数据类型不同)

l 抽象

l 抽象方法： 方法只有声明部分，没有方法体

l 抽象类： 包含抽象方法的类，一定是抽象类

      使用 abstract 修饰的类，是抽象类

l 抽象类的特点：  

1，抽象类与抽象方法都必须使用 abstract来修饰  

2，抽象类不能直接创建对象

3，抽象类中可以有抽象方法，也可以没有抽象方法

4，抽象类的子类

a，实现了抽象方法的具体类

b，抽象类

l 抽象类面试题：

1，抽象类中是否可以没有抽象方法？如果可以，那么，该类还定义成抽象类有意义吗？为什么？

可以没有抽象方法，有意义，不会让其他人直接创建该类对象