1.8 封装、继承、多态
一、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。
将属性隐藏起来，提供公共方法访问某个属性。
1、private关键字
- private是一个权限修饰符，代表最小权限。
- 可以修饰成员变量和成员方法。
- 被private修饰后的成员变量和成员方法，只在本类中才能访问。
2、this关键字
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。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：
public class Student {
private String name;
public void setName(String name) {
//name = name;
this.name = name;
}
public String getName() {
return name;
}
}
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：
- 如果你不提供构造方法，系统会给出无参数构造方法。
- 如果你提供了构造方法，系统将不再提供无参数构造方法。
- 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。
4、标准代码
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;
}
}
测试类，代码如下：
public class TestStudent {
public static void main(String[] args) {
//无参构造使用
Student s= new Student();
s.setName("柳岩");
s.setAge(18);
System.out.println(s.getName()+"---"+s.getAge());
//带参构造使用
Student s2= new Student("赵丽颖",18);
System.out.println(s2.getName()+"---"+s2.getAge());
}
}
二、继承
1、概述
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。如图所示：
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。
继承描述的是事物之间的所属关系。例如，图中兔子属于食草动物，食草动物属于动物。可见，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。
2、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。
优点：
- 提高代码的复用性。
- 类与类之间产生了关系，是多态的前提。
3、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 {
...
}
4、继承后的特点
成员变量：
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。
构造方法：
当类之间产生了关系，其中各类中的构造方法，又产生了哪些影响呢？
首先我们要回忆两个事情，构造方法的定义格式和作用。
- 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。
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。
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，需要进行方法重写(Override)。
- 方法重写 ：子类中出现与父类一模一样的方法时，需要重写父类的方法。
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。
class Phone {
public void showNum(){
System.out.println("来电显示号码");
}
}
extends：
//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");
}
}
Test：
public class ExtendsDemo06 {
public static void main(String[] args) {
// 创建子类对象
NewPhone np = new NewPhone()；
// 调用子类重写的方法
np.showNum();
}
}
注意事项：
- 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。
- 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。
- 子类方法覆盖父类方法,子类的返回值类型要是父类返回值类型的子类。
5、super和this区别
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。理解图解如下：
[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-gggegzp7-1592739295232)(img/2.jpg)]
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)。
特点：
- 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、继承的特点
Java只支持单继承。
三、多态
1、概述
- 多态： 是指同一行为，具有多个不同表现形式。
前提：
- 继承或者实现【二选一】
- 方法的重写【意义体现：不重写，无意义】
- 父类引用指向子类对象【格式体现】
2、格式
多态体现的格式：
父类类型 变量名 = new 子类对象；
变量名.方法名();
代码：
Fu f = new Zi();
f.method();
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。
3、多态的应用
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();
showAnimalEat(c);
showAnimalEat(d);
}
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。
多态的好处，可以使程序编写的更简单，并有良好的扩展。
4、向上转型和向下转型
- 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。
父类类型 变量名 = new 子类类型();
如：Animal a = new Cat();
- 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。
子类类型 变量名 = (子类类型) 父类变量名;
如:Cat c =(Cat) a;
5、ClassCastException异常
代码能通过编译，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。
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
}
}
}
6、interface作为参数传递
当接口作为方法的参数时,需要传递它的子类对象。
- 接口作为参数时，传递它的子类对象。
- 接口作为返回值类型时，返回它的子类对象。
定义方法：
public static void printEvenNum(List list) {
// 遍历集合list
for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
Object num = list.get(i);
System.out.println(num);
}
}
调用方法：
public class Test {
public static void main(String[] args) {
// 创建ArrayList集合,并添加数字
ArrayList<Integer> srcList = new ArrayList<>();
srcList.add(10);
//调用方法，传递参数
printEvenNum(srcList);
}
}
