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Java继承与多态的概念及实现方法简介

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2023-04-27 15:46:081429浏览

    一、继承

    1、继承的概念

    继承机制:是面向对象程序设计是代码可以复用的最重要手段,允许程序员在保持原有类特性的基础上进行扩展,增加新的功能,产生的新类,成为派生类/子类。继承主要解决的问题是:共性的抽取,实现代码的复用。

    Java继承与多态的概念是什么及怎么实现

    2、继承的语法

    表示类与类的继承关系,需要借助关键字extends,语法如下:

    修饰符  class  子类/派生类   extends  父类/基类/超类{

           //…………

    }

    • 子类会将父类的成员变量或者成员方法继承到子类中

    • 子类继承父类后,必须添加自己特有的成员,体现与基类的不同

    3、父类成员访问

    (1)子类中访问父类的成员变量
    • 不存在同名成员变量时,正常访问就行

    • 存在同名成员变量,使用(super.变量名)实现父类成员变量的访问

    public class Base {
        int a;
        int b;
        int c;
    } 
    public class Derived extends Base{
        int a; // 与父类中成员a同名,且类型相同
        char b; // 与父类中成员b同名,但类型不同
        public void method(){
            a = 100; // 访问父类继承的a,还是子类自己新增的a?
            b = 101; // 访问父类继承的b,还是子类自己新增的b?
            c = 102; // 子类没有c,访问的肯定是从父类继承下来的c
        }
    }
    • 访问成员变量时,优先访问自己的成员变量。即同名成员变量访问时,优先访问子类的。即:子类将父类的成员隐藏了

    • 成员变量访问遵循就近原则,自己有优先自己的,自己没有则向父类中查找。

    (2)子类中访问父类的成员方法
    • 成员方法名字不同,正常访问即可

    • 成员方法名字相同,可以通过 【super.方法名】访问同名父类方法

    如果父类和子类同名方法的参数列表不同(重载),根据调用方法时传递的参数选择合适的方法访问。

    如果父类和子类的同名方法原型一致,则访问子类的

    4、super关键字

    super关键字的主要作用是:在子类方法中访问父类的同名成员。(只能在非静态方法中使用)

    public class Base {
        int a;
        int b;
        public void methodA(){
            System.out.println("Base中的methodA()");
        }
        public void methodB(){
            System.out.println("Base中的methodB()");
    }
    public class Derived extends Base{
        int a; 
        char b; 
        // 与父类中methodA()构成重载
        public void methodA(int a) {
            System.out.println("Derived中的method()方法");
        }
        // 与父类中methodB()构成重写
        public void methodB(){
            System.out.println("Derived中的methodB()方法");
        }
        public void methodC(){
            a = 100; // 等价于: this.a = 100;
            b = 101; // 等价于: this.b = 101;
            // 访问父类的成员变量时,需要借助super关键字
            // super是获取到子类对象中从基类继承下来的部分
            super.a = 200;
            super.b = 201;
            methodA(); // 没有传参,访问父类中的methodA()
            methodA(20); // 传递int参数,访问子类中的methodA(int)
            methodB(); // 直接访问,则永远访问到的都是子类中的methodA(),基类的无法访问到
            super.methodB(); // 访问基类的methodB()
        }
    }

    5、子类构造方法

    子类对象构造时,需要先调用父类的构造方法,然后执行子类的构造方法。

    public class Base {
        public Base(){
            System.out.println("Base()");
        }
    }
    public class Derived extends Base{
        public Derived(){
       // super(); // 注意子类构造方法中默认会调用基类的无参构造方法:super(),
       // 用户没有写时,编译器会自动添加,而且super()必须是子类构造方法中第一条语句,
       // 并且只能出现一次
            System.out.println("Derived()");
        }
    }
    • 若父类显示定义无参或者默认的构造函数,在子类的构造方法第一行默认有隐含的super()调用。

    • 父类定义带参数的构造方法时,编译器不会再给子类生成默认的构造方法,需要子类显式定义,并在子类构造方法中调用合适的父类构造方法

    • 子类构造方法中,super(……)调用父类构造方法,必须是子类构造方法的第一条语句

    • super(……)只能在子类构造方法中出现一次,并且不能和this同时出现

    6、super和this

    super和this都可以在成员方法中用来访问成员变量和调用其他的成员函数,都可以作为构造方法的第一条语句,那么它们之间的区别是什么?

    (1)相同点

    • 都是java的关键字

    • 只能在类的非静态方法中使用,用来访问非静态成员方法和属性

    • 必须作为构造方法中的第一条语句,并且不能同时存在

    (2)不同点

    • this是当前对象的引用,super是子类对象中从父类继承的成员的引用

    • this是非静态成员方法的一个隐藏参数,super不是隐藏参数

    • 在构造方法中:this()用于调用本类的构造方法,super()用来调用父类构造方法,两种调用不能同时出现在构造方法中

    • 子类的构造方法中一定会存在super()的调用,但是this()用户不写就没有

    7、代码块执行顺序

    【普通类】

    • 静态代码块先执行,并且只执行一次,在类加载阶段执行

    • 当有对象创建时,才会执行实例代码块,最后执行构造方法

    【继承关系上的执行顺序】

    • 父类静态代码块优先于子类静态代码块执行,最早执行

    • 父类实例代码块和父类构造方法紧接着执行

    • 子类的实例代码块和构造方法最后执行

    • 第二次实例化子类对象时,父类和子类的静态代码块不会再执行

    8、继承方式

    【注】Java中不支持多继承

    Java继承与多态的概念是什么及怎么实现

    • super只能指代直接父类

    • 继承关系一般不超过三层

    9、final关键字

    • 修饰变量时,表示常量(不能修改)

    • 修饰类:此类不能被继承

    • 修饰方法:表示方法不能被重写

    10、继承和组合

    组合和继承都能实现代码的复用。组合没有涉及到特殊的语法(如extend关键字),仅仅是将一个类的实例作为另一个类的属性。

    • 继承表示对象与对象之间是is-a的关系

    • 组合表示对象与对象之间是has-a的关系

    一般建议:能用组合尽量用组合

    二、多态

    1、向上转型

    通过父类类型的引用调用子类对象,向上转型是安全的

    【发生向上转型的时机】

    • 直接赋值

    • 方法传参

    • 函数的返回值

    public class TestAnimal {
        // 2. 函数传参:形参为父类引用,可以接收任意子类的对象
        public static void eatFood(Animal a) {
            a.eat();
        }
     
        // 3. 作返回值:返回任意子类对象
        public static Animal buyAnimal(String var) {
            if ("狗" == var) {
                return new Dog("狗狗", 1);
            } else if ("猫" == var) {
                return new Cat("猫猫", 1);
            } else {
                return null;
            }
        }
     
        public static void main(String[] args) {
            Animal cat = new Cat("元宝", 2); // 1. 直接赋值:子类对象赋值给父类对象
            Dog dog = new Dog("小七", 1);
        }
    }

    优缺点:

    • 优点:让代码更加灵活

    • 缺点:不能访问到子类特有的方法

    2、重写

    函数名相同、参数列表相同、返回值相同或是【协变类型】(父子类关系)

    【方法重写的规则】

    • 重写的方法访问权限不能比父类中原方法的的权限低;

    • 父类中被static、private、final修饰的方法、构造方法不能被重写;

    • 重写的方法,可以使用 @override 注解来显示指定(帮助我们进行一些合法性的检验)。比如方法名拼写错误,编译会报错;

    • 重写的返回值类型可以不同,但是必须具有父子关系。

    • 被final修饰的方法,叫做密封方法,该方法不能被重写。

    • 外部类只能是public或者默认权限

    【动态绑定和静态绑定】

    • 动态绑定:发生的条件(1、父类引用引用子类对象;2、通过父类引用,可以访问到子类中的方法)。后期绑定,即在编译时不能确定方法的行为,需要等到程序运行时,才能够确定调用哪个类的方法;

    • 静态绑定:前期绑定,编译时,根据用户传递的参数类型确定具体的调用方法(函数重载)

    3、多态

    一个引用调用同一个方法,可以表现出不同的形式,这种思想称为多态。在父类的构造方法中不要调用重写的方法。

    【多态实现的条件】

    • 必须在继承条件下

    • 子类对父类方法进行重写

    • 通过父类引用调用重写的方法

    • 发生了向上转型

    public class Animal(){
        String name;
        int age;
        public Animal(String name, int age){
            this.name = name;
            this.age = age;
        }
        public void eat(){
            System.out.println(name + "吃饭");
            }
    }
    public class Cat extends Animal{
        public Cat(String name, int age){
            super(name, age);
        }
        @Override
        public void eat(){
            System.out.println(name+"吃鱼~~~");
        }
    }
    public class Dog extends Animal {
        public Dog(String name, int age){
            super(name, age);
        }
        @Override
        public void eat(){
            System.out.println(name+"吃骨头~~~");
        }
    }
    public class TestAnimal {
        // 编译器在编译代码时,并不知道要调用Dog 还是 Cat 中eat的方法
       // 等程序运行起来后,形参a引用的具体对象确定后,才知道调用那个方法
       // 注意:此处的形参类型必须时父类类型才可以
        public static void eat(Animal a){
            a.eat();
        }
        public static void main(String[] args) {
            Animal animal1 = new Cat("元宝",2);
            Animal animal2 = new Dog("小七", 1);
            eat(animal1);
            eat(animal2);
        }
    }

    【注】Java中所有的类默认继承Object类

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