JavaSE（二）之继承、封装、多态

学习完类与对象终于认识到什么是类，什么是对象了。接下来要看的就是java的三大特征：继承、封装、多态。

一、封装（数据的隐藏）

在定义一个对象的特性的时候，有必要决定这些特性的可见性，即哪些特性对外部是可见的，哪些特性用于表示内部状态。
通常，应禁止直接访问一个对象中数据的实际表示，而应通过操作接口来访问，这称为信息隐藏。

　　1.1、封装的步骤  

   　　   1）.使用private 修饰需要封装的成员变量。
    　　   2.）提供一个公开的方法设置或者访问私有的属性
             设置 通过set方法，命名格式：     set属性名（）;  属性的首字母要大写
             访问 通过get方法，命名格式：     get属性名（）;  属性的首字母要大写

　　1.2、举例  

   　　  //对象不仅能再类中方法,还能在类的外部"直接"访问
    　　    public class Student{
    　　        public String name;
    　　        public void println(){
         　　       System.out.println(this.name);
          　　  }
     　　   }
     　　   public class Test{
       　　     public static void main(String[] args){
          　　      Student s = new Student();
          　　      s.name = "tom";
         　　   }
  　　      }
 
  　　  在类中一般不会把数据直接暴露在外部的,而使用private(私有)关键字把数据隐藏起来
   　　 例如:
  　　      public class Student{
  　　          private String name;
 　　       }

    　　    public class Test{
   　　         public static void main(String[] args){
   　　             Student s = new Student();
     　　           //编译报错,在类的外部不能直接访问类中的私有成员
    　　  　　          s.name = "tom";
   　　         }
  　　      }

  　　  如果在类的外部需要访问这些私有属性,那么可以在类中提供对于的get和set方法,以便让用户在类的外部可以间接的访问到私有属性
  　　  例如:
  　　      //set负责给属性赋值
   　　     //get负责返回属性的值
   　　     public class Student{
    　　        private String name;
       　　     public void setName(String name){
        　　　　        this.name = name;
       　　     }
        　　    public String getName(){
     　　           return this.name;
     　　       }
     　　   }

     　　   public class Test{
   　　         public static void main(String[] args){
  　　              Student s = new Student();
    　　            s.setName("tom");
    　　            System.out.println(s.getName());
      　　      }
     　　   }

　　1.3、封装的作用

　　　　1）框架

　　　　2）工具类

　　1.4、封装的意义

　　　1)隐藏代码的实现细节
   　　 2)统一用户的调用接口
  　　  3)提高系统的可维护性

二、方法的重载

类中有多个方法,有着相同的方法名,但是方法的参数各不相同,这种情况被称为方法的重载。
方法的重载可以提供方法调用的灵活性。

        例如:System.out.println()中的println方法,为什么可以把不同类型的参数传给这个方法?
        例如:
            public class Test{
                public void test(String str){

                }
                public void test(int a){
                }
            }

    方法重载必须满足一下条件:
        1)方法名相同
        2)参数列表不同(参数的类型、个数、顺序的不同)
            public void test(Strig str){}
            public void test(int a){}

            public void test(Strig str,double d){}
            public void test(Strig str){}

            public void test(Strig str,double d){}
            public void test(double d,Strig str){}
        3)方法的返回值可以不同，也可以相同。
    注:在java中,判断一个类中的俩个方法是否相同,主要参考俩个方面:方法名字和参数列表

三、继承

　　1)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。

      2)继承关系的俩个类，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
        例如:
        public class student extends Person{
            
        }

    3)子类和父类之间,从意义上讲应该具有"is a"的关系.
        例如:
            student is a person
            dog is a animal

    4)类和类之间的继承是单继承
        一个子类只能"直接"继承一个父类,就像是一个人只能有一个亲生父亲
        一个父类可以被多子类继承,就像一个父亲可以有多个孩子

        注:java中接口和接口之间,有可以继承,并且是多继承。

    5)父类中的属性和方法可以被子类继承
        子类中继承了父类中的属性和方法后,在子类中能不能直接使用这些属性和方法,是和这些属性和方法原有的修饰符(public protected default private)相关的。
            例如:
            父类中的属性和方法使用public修饰,在子类中继承后"可以直接"使用
            父类中的属性和方法使用private修饰,在子类中继承后"不可以直接"使用
        注:具体细则在修饰符部分详细说明
        
        父类中的构造器是不能被子类继承的,但是子类的构造器中,会隐式的调用父类中的无参构造器(默认使用super关键字)。
        注:具体细节在super关键字部分详细说明

    6)Object类
        java中的每一个类都是"直接" 或者 "间接"的继承了Object类.所以每一个对象都和Object类有"is a"的关系。从API文档中,可以看到任何一个类最上层的父类都是Object。(Object类本身除外)
            AnyClass is a Object
        
        例如:
            System.out.println(任何对象 instanceof Object);
            //输出结果:true
        注:任何对象也包含数组对象


        例如:
            //编译后,Person类会默认继承Object
            public class Person{}

            //Student是间接的继承了Object
            public class Student extends Person{}
            

        在Object类中,提供了一些方法被子类继承,那么就意味着,在java中,任何一个对象都可以调用这些被继承过来的方法。(因为Object是所以类的父类)
            例如:toString方法、equals方法、getClass方法等
        
        注:Object类中的每一个方法之后都会使用到.

四、super关键字

子类继承父类之后,在子类中可以使用this来表示访问或调用子类中的属性或方法,使用super就表示访问或调用父类中的属性和方法。

　　4.1、super的使用

　　1)访问父类中的属性
     　　   例如:
     　　   public class Person{
     　　       protected String name = "zs";
   　　     }
     　　   public class Student extends Person{
      　　      private String name = "lisi";
       　　     public void tes(String name)t{
        　　        System.out.println(name);
         　　       System.out.println(this.name);
        　　        System.out.println(super.name);
       　　     }
    　　    }

　　2)调用父类中的方法
      　　  例如:
      　　  public class Person{
       　　     public void print(){
        　　        System.out.println("Person");
      　　      }
   　　     }
      　　  public class Student extends Person{
       　　     public void print(){
      　　          System.out.println("Student");
       　　     }
       　　     public void test(){
        　　        print();
        　　        this.print();
        　　        super.print();
         　　   }
     　　   }


　　3)调用父类中的构造器
      　　  例如:
    　　    public class Person{
            
     　　   }
       　　 public class Student extends Person{
         　　   //编译通过,子类构造器中会隐式的调用父类的无参构造器
         　　   //super();
         　　   public Student(){
         　　   }
    　　    }

　　        例如:
　　        public class Person{
  　　          protected String name;
  　　          public Person(String name){
     　　           this.name = name;
      　　      }
   　　     }
  　　      public class Student extends Person{
      　　      //编译报错,子类构造器中会隐式的调用父类的无参构造器,但是父类中没有无参构造器
    　　        //super();
   　　         public Student(){
　　
  　　          }
   　　     }

   　　     例如:
　　        public class Person{
    　　        protected String name;
     　　       public Person(String name){  

      　　      this.name = name;
       　　     }
    　　    }
    　　    public class Student extends Person{
       　　     //编译通过,子类构造器中显式的调用父类的有参构造器
       　　     public Student(){
       　　         super("tom");
        　　    }
     　　   }   
        注:不管是显式还是隐式的父类的构造器,super语句一定要出现在子类构造器中第一行代码。所以this和super不可能同时使用其调用构造器的功能,因为它们都要出现在第一行代码位置。
    
   　　     例如:
    　　    public class Person{
  　　          protected String name;
     　　       public Person(String name){
  　　              this.name = name;
     　　       }
   　　     }
  　　      public class Student extends Person{
     　　       //编译报错,super调用构造器的语句不是第一行代码
      　　      public Student(){
          　　      System.out.println("Student");
     　　           super("tom");
    　　        }
 　　       }
     
     　　   例如:
     　　   public class Person{
    　　        protected String name;
     　　       public Person(String name){
     　　           this.name = name;
    　　        }
  　　      }
   　　     //编译通过
   　　     public class Student extends Person{
   　　         private int age;
    　　        public Student(){
     　　           this(20);
     　　       }
    　　        public Student(int age){
     　　           super("tom");
  　　              this.age = age;
　　            }
        }

　　4.2、super使用的注意的地方

   　　 1）用super调用父类构造方法，必须是构造方法中的第一个语句。
   　　 2）super只能出现在子类的方法或者构造方法中。
  　　  3）super 和 this 不能够同时调用构造方法。（因为this也是在构造方法的第一个语句）　

　   4.3、super 和 this 的区别

   　 　1）代表的事物不一样:
        　　this：代表所属方法的调用者对象。
   　　     super：代表父类对象的引用空间。
  　　  2）使用前提不一致：
      　　  this：在非继承的条件下也可以使用。
        　　super：只能在继承的条件下才能使用。
  　　   3）调用构造方法：
 　　        this：调用本类的构造方法。
     　　    super：调用的父类的构造方法

五、方法重写（方法覆盖）

　　1)方法重写只存在于子类和父类(包括直接父类和间接父类)之间。在同一个类中方法只能被重载，不能被重写.

      2)静态方法不能重写
       a. 父类的静态方法不能被子类重写为非静态方法 //编译出错
       b. 父类的非静态方法不能被子类重写为静态方法；//编译出错
       c. 子类可以定义与父类的静态方法同名的静态方法(但是这个不是覆盖)
        例如:
             A类继承B类 A和B中都一个相同的静态方法test
                 B a = new A();
                 a.test();//调用到的是B类中的静态方法test

                 A a = new A();
                 a.test();//调用到的是A类中的静态方法test

             可以看出静态方法的调用只和变量声明的类型相关
             这个和非静态方法的重写之后的效果完全不同

    3)私有方法不能被子类重写
        子类继承父类后,是不能直接访问父类中的私有方法的,那么就更谈不上重写了。
    
        例如:
        public class Person{
            private void run(){}
        }
        //编译通过,但这不是重写,只是俩个类中分别有自己的私有方法
        public class Student extends Person{
            private void run(){}
        }

    4)重写的语法
        1.方法名必须相同
        2.参数列表必须相同
        3.访问控制修饰符可以被扩大,但是不能被缩小
            public protected default private
        4.抛出异常类型的范围可以被缩小,但是不能被扩大
            ClassNotFoundException ---> Exception  
        5.返回类型可以相同,也可以不同,如果不同的话,子类重写后的方法返回类型必须是父类方法返回类型的子类型
            例如:父类方法的返回类型是Person,子类重写后的返回类可以是Person也可以是Person的子类型

        注:一般情况下,重写的方法会和父类中的方法的声明完全保持一致,只有方法的实现不同。(也就是大括号中代码不一样)

        例如:
        public class Person{
            public void run(){}

            protected Object test()throws Exception{
                return null;
            }
        }
        //编译通过,子类继承父类,重写了run和test方法.
        public class Student extends Person{
            public void run(){}

            public String test(){
                return "";
            }
        }
           
    5)为什么要重写
        子类继承父类,继承了父类中的方法,但是父类中的方法并不一定能满足子类中的功能需要,所以子类中需要把方法进行重写。

　6）总结：

　　　　方法重写的时候，必须存在继承关系。

   　　　 方法重写的时候，方法名和形式参数 必须跟父类是一致的。

  　　　  方法重写的时候，子类的权限修饰符必须要大于或者等于父类的权限修饰符。( private < protected < public，friendly < public )

  　　　  方法重写的时候，子类的返回值类型必须小于或者等于父类的返回值类型。(  子类 < 父类 )  数据类型没有明确的上下级关系

  　　　  方法重写的时候，子类的异常类型要小于或者等于父类的异常类型。

六、多态

允许不同类的对象对同一消息做出响应。即同一消息可以根据发送对象的不同而采用多种不同的行为方式。
相同类域的不同对象,调用相同的方法,执行结果是不同的

    1)一个对象的实际类型是确定的
        例如: new Student(); new Person();等

    2)可以指向对象的引用的类型有很多
        一个对象的实现类型虽然是确定的,但是这个对象所属的类型可能有很多种。
        例如: Student继承了Person类
        Student s1 = new Student();
        Person s2  = new Student();
        Object s3  = new Student();

        因为Person和Object都是Student的父类型

        注:一个对象的实际类型是确定,但是可以指向这个对象的引用的类型,却是可以是这对象实际类型的任意父类型。
        
    3)一个父类引用可以指向它的任何一个子类对象
        例如:
        Object o = new AnyClass();
        Person p = null;
        p = new Student();
        p = new Teacher();
        p = new Person();

    4)多态中的方法调用
        例如:
        public class Person{
            public void run(){}
        }
        public class Student extends Person{

        }
        //调用到的run方法,是Student从Person继承过来的run方法
        main:
            Person p = new Student();
            p.run();

        例如:
        public class Person{
            public void run(){}
        }
        public class Student extends Person{
            public void run(){
                //重写run方法
            }
        }
        //调用到的run方法,是Student中重写的run方法
        main:
            Person p = new Student();
            p.run();
 
        注:子类继承父类,调用a方法,如果a方法在子类中没有重写,那么就是调用的是子类继承父类的a方法,如果重写了,那么调用的就是重写之后的方法。
   
    5)子类中独有方法的调用
        例如:
        public class Person{
            public void run(){}
        }
        public class Student extends Person{
            public void test(){
            }
        }
        main:
            Person p = new Student();
            //调用到继承的run方法
            p.run();
            
            //编译报错,因为编译器检查变量p的类型是Person,但是在Person类中并没有发现test方法,所以编译报错.
            p.test();
        
        注:一个变量x,调用一个方法test,编译器是否能让其编译通过,主要是看声明变量x的类型中有没有定义test方法,如果有则编译通过,如果没有则编译报错.而不是看x所指向的对象中有没有test方法.

　　原理：编译看左边，运行不一定看右边。
        　　  编译看左边的意思：java 编译器在编译的时候会检测引用类型中含有指定的成员，如果没有就会报错。子类的成员是特有的，父类的没有的，所以他是找不到的。

    6)子类引用和父类引用指向对象的区别
        Student s = new Student();
        Person p = new Student();
        
        变量s能调用的方法是Student中有的方法(包括继承过来的),变量p能调用的方法是Person中有的方法(包括继承过来的)。

        但是变量p是父类型的,p不仅可以指向Student对象,还可以指向Teacher类型对象等,但是变量s只能指向Studnet类型对象,及Student子类型对象。变量p能指向对象的范围是比变量s大的。
       
        Object类型的变量o,能指向所有对象,它的范围最大,但是使用变量o能调用到的方法也是最少的,只能调用到Object中的声明的方法,因为变量o声明的类型就是Object.
    
        注:java中的方法调用,是运行时动态和对象绑定的,不到运行的时候,是不知道到底哪个方法被调用的。

    7)重写、重载和多态的关系
        重载是编译时多态
            调用重载的方法,在编译期间就要确定调用的方法是谁,如果不能确定则编译报错
        重写是运行时多态
            调用重写的方法,在运行期间才能确定这个方法到底是哪个对象中的。这个取决于调用方法的引用,在运行期间所指向的对象是谁,这个引用指向哪个对象那么调用的就是哪个对象中的方法。(java中的方法调用,是运行时动态和对象绑定的)
    
    8)多态的注意事项

　　多态情况下，父类 和 子类存在同名的成员变量，无论是静态的还是非静态的变量，默认访问的是父类中的成员变量。
      多态情况下，父类 和 子类存在同名的非静态方法，访问的是子类的非静态方法。
      多态情况下，父类 和子类存在同名的静态方法，访问的是父类的静态方法。
      多态情况下，不能访问子类特有的属性、方法。
      多态满足的条件：必须要有继承关系。
　  多态情况下，子类 和 父类如果存在同名的成员，访问的都是父类，除了同名的非静态变量访问的才是子类。
　　9）多态存在的条件

　　　　1)有继承关系　　
　　　　2)子类重写父类方法　　
　　　　3)父类引用指向子类对象
补充一下第二点，既然多态存在必须要有“子类重写父类方法”这一条件，那么以下三种类型的方法是没有办法表现出多态特性的（因为不能被重写）：

1)static方法，因为被static修饰的方法是属于类的，而不是属于实例的
2)final方法，因为被final修饰的方法无法被子类重写
3)private方法和protected方法，前者是因为被private修饰的方法对子类不可见，后者是因为尽管被protected修饰的方法可以被子类见到，也可以被子类重写，但是它是无法被外部所引用的，一个不能被外部引用的方法，怎么能谈多态呢

七、instanceof和类型转换

　　7.1、instanceof　　

　　public class Person{
        public void run(){}
    }
    public class Student extends Person{
    }
    public class Teacher extends Person{
    }
    
    例如:
        main:
            Object o = new Student();
            System.out.println(o instanceof Student);//true
            System.out.println(o instanceof Person);//true
            System.out.println(o instanceof Object);//true
            System.out.println(o instanceof Teacher);//false
            System.out.println(o instanceof String);//false
            ---------------------------
          
            Person o = new Student();
            System.out.println(o instanceof Student);//true
            System.out.println(o instanceof Person);//true
            System.out.println(o instanceof Object);//true
            System.out.println(o instanceof Teacher);//false
            //编译报错
            System.out.println(o instanceof String);        
            ---------------------------
            Student o = new Student();
            System.out.println(o instanceof Student);//true
            System.out.println(o instanceof Person);//true
            System.out.println(o instanceof Object);//true
            //编译报错
            System.out.println(o instanceof Teacher);
            //编译报错
            System.out.println(o instanceof String);

            注1:
                System.out.println(x instanceof Y);
                该代码能否编译通过,主要是看声明变量x的类型和Y是否存在子父类的关系.有"子父类关"系就编译通过,没有子父类关系就是编译报错.
                之后学习到的接口类型和这个是有点区别的。
            
            注2:
                System.out.println(x instanceof Y);
                输出结果是true还是false,主要是看变量x所指向的对象实际类型是不是Y类型的"子类型".
    
    例如:
        main:
            Object o = new Person();
            System.out.println(o instanceof Student);//false
            System.out.println(o instanceof Person);//true
            System.out.println(o instanceof Object);//true
            System.out.println(o instanceof Teacher);//false
            System.out.println(o instanceof String);//false　

　　7.2、类型转换  

     public class Person{
            public void run(){}
        }
        public class Student extends Person{
            public void go(){}
        }
        public class Teacher extends Person{
        }

        1)为什么要类型转换
            //编译报错,因为p声明的类型Person中没有go方法
            Person p = new Student();
            p.go();

            //需要把变量p的类型进行转换
            Person  p = new Student();
            Student s = (Student)p;
            s.go();
            或者
            //注意这种形式前面必须要俩个小括号
            ((Student)p).go();            
           
        2)类型转换中的问题
            //编译通过 运行没问题
            Object o = new Student();
            Person p = (Person)o;

     
            //编译通过 运行没问题
            Object o = new Student();
            Student s = (Student)o;
          
            //编译通过,运行报错
            Object o = new Teacher();
            Student s = (Student)o;

        
            即:
                X x = (X)o;
                运行是否报错,主要是变量o所指向的对象实现类型,是不是X类型的子类型,如果不是则运行就会报错。