JavaSE——继承和多态详解

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作者:敲代码の流川枫

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文章目录

一、继承

1. 如何理解继承?

2. 继承的语法

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3. 子类如何访问父类中的成员

3.1 访问成员变量

3.2 访问成员方法

3.3 super关键字

4. 子类构造方法

5. final 关键字

6. 继承与组合

二、多态

1.认识多态

 2. 多态实现条件

3. 重写

4. 向上转移和向下转型

向上转型:创建一个子类对象,将其当成父类对象来使用

向下转型:父类引用再还原为子类对象


一、继承

1. 如何理解继承?

类实例化产生的对象之间可能存在某些关联,继承就是提取这些共性从而达到代码复用

概念:在保持原有类特性的基础上进行扩展,增加新功能,产生新的类的过程,这个类称派生类

继承主要解决的问题是:共性的抽取,实现代码复用

2. 继承的语法

关键字:extends

格式:

修饰符 class 子类 extends 父类 {

    //... 

}

子类会继承父类的成员变量或者成员方法

子类继承父类后要添加自己特有的成员,即除了父类之外的特性

class Animal{
    public String name;
    public int age;

    public void eat() {
        System.out.println(name+"吃饭");
    }
}
class Dog extends Animal{
    //新加的属性
    public String silly;
    public void houseGuard() {
        System.out.println("看门");
    }
}
class Cat extends Animal {

    //没有添加新属性
    public void catchMouse()  {
        System.out.println(name+"抓老鼠");
    }
}
public class Test {
    public static void main(String[] args) {

        //name和age属性是从父类Animal中继承下来的

        Dog dog = new Dog();
        Cat cat = new Cat();

    }
}

还要注意:Java中不支持多继承,一个子类只能继承一个父类

3. 子类如何访问父类中的成员

3.1 访问成员变量

成员变量访问遵循就近原则,自己有优先自己的,如果没有则向父类中找

如果找不到,则在父类继承下来的成员变量中寻找要访问的成员变量,找不到编译失败

3.2 访问成员方法

成员方法名字不同:

优先访问自己的,若没有,去访问从父类继承的

成员方法名字相同:

父类和子类同名方法的参数列表不同(重载),根据调用方法适传递的参数选择合适的方法访问,没有则报错

3.3 super关键字

用法:在子类方法中访问父类的成员

class Dog extends Animal{
    
    public String silly;
    public void houseGuard() {

        System.out.println(super.name+"看门");

    }
}

 父类的name没有赋初值,因此是null ,这样就访问到了同名的父类的成员变量

 this.会有优先问自己的,没有则访问从父类中继承的

super.直接访问从父类中继承下来的,在子类方法中,如果想要明确访问父类中成员时,借助super关键字即可

总结:

super.data;访问父类的普通成员变量

super.func();访问父类的普通成员方法

super();访问父类的构造方法

注意:上文父类的普通成员方法、变量是指非静态成员方法、变量

4. 子类构造方法

子类对象构造时,需要先调用基类构造方法,然后执行子类的构造方法

看代码:

class Animal{
    public String name;
    public int age;

    //提供一个两个该参数的构造方法
    public Animal(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }

    public void eat() {
        System.out.println(name+"吃饭");
    }
}

    //此处报错
class Dog extends Animal{
    
    public String silly;
    public void houseGuard() {
        System.out.println(super.name+"看门");
    }
}

对象的初始化需要调用构造方法

添加了带有两个参数的构造器后,编译器不会提供无参的构造方法,因此出现错误

接下来我们看当提供了两个参数的构造方法时如何初始化:

class Dog extends Animal{
    
    public String silly;
        public Dog(String name, int age, String silly) {

        //先初始化父类部分
            super(name, age);
            this.silly = silly;

        }

        public void houseGuard() {
        System.out.println(super.name+"看门");
    }
}

super(name,age)会先调用父类的构造方法完成初始化

this.silly = silly会完成自己属性的初始化

总结:

1. 父类显式定义无参或者默认的构造方法,子类构造方法第一行会默认有隐含的super()调用

2. 父类构造方法是带有参数的,此时需要用户为子类显式定义构造方法,并在子类构造方法中选择合适的父类构造方法调用,否则编译失败

3. 在子类构造方法中,super(...)调用父类构造时,必须是子类构造函数中第一条语句

4. 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

5. final 关键字

1. 修饰变量或字段,表示常量

2. 修饰类:表示此类不能被继承

String 字符串类, 就是用 final 修饰的, 不能被继承

3. 修饰方法:表示该方法不能被重写

6. 继承与组合

与继承相似,组合也是表示类之间关系的方式,能实现代码的复用

继承表示各种类抽象出来的共性,对象之间是is-a的关系

组合(Composition)体现的是整体与部分、拥有的关系,即has-a的关系

例如交通工具车的组合:

class Tire {
    public void run() {
        System.out.println("轮胎转动");
    }
}

class Light {
    public void light() {
        System.out.println("灯亮");
    }
}

public class Vehicle {
    private Tire tire;
    private Light light;

    public Vehicle(Tire tire,Light light) {
        this.tire = tire;
        this.light = light;
    }

    public void operation() {
        light.light();
        tire.run();
    }

    public static void main(String[] args) {
        Tire tire = new Tire();
        Light light = new Light();
        Vehicle vehicle = new Vehicle(tire,light);
        //灯亮
        //轮胎转动
        vehicle.operation();
    }
}

二、多态

1.认识多态

不同的对象在完成某个行为时会产生出不同的状态就叫多态

例如:手机支付时产生的多态

 2. 多态实现条件

1. 必须在继承体系下

2. 子类必须要对父类中方法进行重写

3. 通过父类的引用调用重写的方法

多态体现在:当代码运行时,传递不同类的对象时,会调用对应类中的方法

例如:

class Animal{
    public String name;
    public int age;

    public Animal(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }

    public void eat() {
        System.out.println(name+"吃饭");
    }
}

class Dog extends Animal{
    
    public String silly;

        public Dog(String name, int age, String silly) {
            super(name, age);
            this.silly = silly;
        }
        @Override
        public void eat() {
            System.out.println(name+"吃狗粮");
        }

        public void houseGuard() {
        System.out.println(super.name+"看门");
    }
}
class Cat extends Animal {

    public Cat(String name, int age) {
        super(name, age);
    }

    @Override
    public void eat() {
        System.out.println(name+"吃猫粮");
    }
    //没有添加新属性
    public void catchMouse()  {
        System.out.println(name+"抓老鼠");
    }
}
public class Test {
    public static void eat(Animal animal) {

        animal.eat;

}
    public static void main(String[] args) {
        Dog dog = new Dog("dog",2,"silly");
        Cat cat = new Cat("cat",3);
        eat(dog);
        eat(cat);

    }
}

 Test类中的eat方法参数为Animal,该方法内部并不知道,也不关注当前的a引用指向哪个实例,此时 a这个引用调用 eat方法可能会有多种不同的表现(和 a 引用的实例相关), 这种行为就称为多态

3. 重写

概念:返回值和形参都不能改变,子类对父类非静态、非private修饰,非final修饰,非构造方法等的实现过程进行重新编写

重写的好处在于子类可以根据需要,定义特定于自己的行为。也就是说子类能够根据需要实现父类的方法

【方法重写的规则】

子类与父类方法原型一致:返回值类型 方法名 (参数列表) 要完全一致

被重写的方法返回值类型可以不同,但是必须是具有父子关系的

访问权限不能比父类中被重写的方法的访问权限更低,父类方法被public修饰,则子类中重写该方法就不能声明为 protected

父类被static、private修饰的方法、构造方法都不能被重写

@Override注解能帮我们进行一些合法性校验,重写没有构成时报错

4. 向上转移和向下转型

向上转型:创建一个子类对象,将其当成父类对象来使用

//语法格式:父类类型对象名 = new 子类类型()

    Animal animal = new Cat("cat",2);

 使用:

方法一:直接赋值(子类对象赋值给父类对象)

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        Dog dog = new Dog("dog",2,"silly");
        Animal animal = dog;
        Animal animal1 = dog;
        Animal animal2 = dog;
    }
}

方法二:方法传参(形参为父类型引用,可以接收任意子类的对象)

    public static void eat(Animal animal) {

        animal.eat;

    }

方法三:方法返回(作返回值:返回任意子类对象)

 public static Animal func(){
        return new Cat("dog",2);
    }

优点:让代码实现更简单灵活

缺陷:不能调用到子类特有的方法

向下转型:父类引用再还原为子类对象

public class Test {
    public static void main(String[] args) {

        Animal animal = new Cat("haha",2);

        if(animal instanceof Cat){
            Cat cat = (Cat) animal;
            cat.catchMouse();
        }
    }
}

为了提高向下转型的安全性,引入了instanceof,如果该表达式为true,则可以安全转换

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