Java 学习笔记 ------第六章 继承与多态

本章学习目标：

• 了解继承的目的
• 了解继承与多态的关系
• 知道如何重新定义方法
• 认识java.lang.object
• 简介垃圾回收机制

一、继承

继承是java面向对象编程技术的一块基石，因为它允许创建分等级层次的类。继承可以理解为一个对象从另一个对象获取属性的过程。

如果类A是类B的父类，而类B是类C的父类，我们也称C是A的子类，类C是从类A继承而来的。在Java中，类的继承是单一继承，也就是说，一个子类只能拥有一个父类

继承中最常使用的两个关键字是extends和implements。

这两个关键字的使用决定了一个对象和另一个对象是否是IS-A(是一个)关系。

通过使用这两个关键字，我们能实现一个对象获取另一个对象的属性。

所有Java的类均是由java.lang.Object类继承而来的，所以Object是所有类的祖先类，而除了Object外，所有类必须有一个父类。

通过过extends关键字可以申明一个类是继承另外一个类而来的，一般形式如下：

// A.java
public class A {
    private int i;
    protected int j;

    public void func() {

    }
}

// B.java
public class B extends A {
}

以上的代码片段说明，B由A继承而来的，B是A的子类。而A是Object的子类，这里可以不显示地声明。

作为子类，B的实例拥有A所有的成员变量，但对于private的成员变量B却没有访问权限，这保障了A的封装性。

IS-A关系

IS-A就是说:一个对象是另一个对象的一个分类。

下面是使用关键字extends实现继承。

public class Animal{
}

public class Mammal extends Animal{
}

public class Reptile extends Animal{
}

public class Dog extends Mammal{
}

基于上面的例子，以下说法是正确的：

Animal类是Mammal类的父类。

Animal类是Reptile类的父类。

Mammal类和Reptile类是Animal类的子类。

Dog类既是Mammal类的子类又是Animal类的子类。

分析以上示例中的IS-A关系，如下：

Mammal IS-A Animal

Reptile IS-A Animal

Dog IS-A Mammal

因此 : Dog IS-A Animal

通过使用关键字extends，子类可以继承父类所有的方法和属性，但是无法使用 private(私有) 的方法和属性。

我们通过使用instanceof 操作符，能够确定Mammal IS-A Animal

实例

public class Dog extends Mammal{

   public static void main(String args[]){

      Animal a = new Animal();
      Mammal m = new Mammal();
      Dog d = new Dog();

      System.out.println(m instanceof Animal);
      System.out.println(d instanceof Mammal);
      System.out.println(d instanceof Animal);
   }
}

以上实例编译运行结果如下：

true

true

true

介绍完extends关键字之后，我们再来看下implements关键字是怎样使用来表示IS-A关系。

Implements关键字使用在类继承接口的情况下， 这种情况不能使用关键字extends。

实例

public interface Animal {}

public class Mammal implements Animal{
}

public class Dog extends Mammal{
}

instanceof 关键字

可以使用 instanceof 运算符来检验Mammal和dog对象是否是Animal类的一个实例。

interface Animal{}

class Mammal implements Animal{}

public class Dog extends Mammal{
   public static void main(String args[]){

      Mammal m = new Mammal();
      Dog d = new Dog();

      System.out.println(m instanceof Animal);
      System.out.println(d instanceof Mammal);
      System.out.println(d instanceof Animal);
   }
} 

以上实例编译运行结果如下：

true

true

true

HAS-A 关系

HAS-A代表类和它的成员之间的从属关系。这有助于代码的重用和减少代码的错误。

例子

public class Vehicle{}
public class Speed{}
public class Van extends Vehicle{
	private Speed sp;
} 

Van类和Speed类是HAS-A关系(Van有一个Speed)，这样就不用将Speed类的全部代码粘贴到Van类中了，并且Speed类也可以重复利用于多个应用程序。

在面向对象特性中，用户不必担心类的内部怎样实现。

Van类将实现的细节对用户隐藏起来，因此，用户只需要知道怎样调用Van类来完成某一功能，而不必知道Van类是自己来做还是调用其他类来做这些工作。

Java只支持单继承，也就是说，一个类不能继承多个类。

下面的做法是不合法的：

public class extends Animal, Mammal{}

Java只支持单继承（继承基本类和抽象类），但是我们可以用接口来实现（多继承接口来实现）,脚本结构如：

public class Apple extends Fruit implements Fruit1, Fruit2{}

一般我们继承基本类和抽象类用extends关键字，实现接口类的继承用implements关键字。

二、多态

多态是同一个行为具有多个不同表现形式或形态的能力。

多态性是对象多种表现形式的体现。

比如我们说"宠物"这个对象，它就有很多不同的表达或实现，比如有小猫、小狗、蜥蜴等等。那么我到宠物店说"请给我一只宠物"，服务员给我小猫、小狗或者蜥蜴都可以，我们就说"宠物"这个对象就具备多态性。

接下来让我们通过实例来了解Java的多态。

public interface Vegetarian{}
public class Animal{}
public class Deer extends Animal implements Vegetarian{}

因为Deer类具有多重继承，所以它具有多态性。以上实例解析如下：

一个 Deer IS-A（是一个） Animal

一个 Deer IS-A（是一个） Vegetarian

一个 Deer IS-A（是一个） Deer

一个 Deer IS-A（是一个）Object

在Java中，所有的对象都具有多态性，因为任何对象都能通过IS-A测试的类型和Object类。

访问一个对象的唯一方法就是通过引用型变量。

引用型变量只能有一种类型，一旦被声明，引用型变量的类型就不能被改变了。

引用型变量不仅能够被重置为其他对象，前提是这些对象没有被声明为final。还可以引用和它类型相同的或者相兼容的对象。它可以声明为类类型或者接口类型。

当我们将引用型变量应用于Deer对象的引用时，下面的声明是合法的：

Deer d = new Deer();
Animal a = d;
Vegetarian v = d;
Object o = d;

所有的引用型变量d,a,v,o都指向堆中相同的Deer对象。

虚方法

我们将介绍在Java中，当设计类时，被重载的方法的行为怎样影响多态性。

我们已经讨论了方法的重载，也就是子类能够重载父类的方法。

当子类对象调用重载的方法时，调用的是子类的方法，而不是父类中被重载的方法。

要想调用父类中被重载的方法，则必须使用关键字super。

/* 文件名 : Employee.java */
public class Employee
{
   private String name;
   private String address;
   private int number;
   public Employee(String name, String address, int number)
   {
      System.out.println("Constructing an Employee");
      this.name = name;
      this.address = address;
      this.number = number;
   }
   public void mailCheck()
   {
      System.out.println("Mailing a check to " + this.name
       + " " + this.address);
   }
   public String toString()
   {
      return name + " " + address + " " + number;
   }
   public String getName()
   {
      return name;
   }
   public String getAddress()
   {
      return address;
   }
   public void setAddress(String newAddress)
   {
      address = newAddress;
   }
   public int getNumber()
   {
     return number;
   }
}

假设下面的类继承Employee类：

/* 文件名 : Salary.java */
public class Salary extends Employee
{
   private double salary; //Annual salary
   public Salary(String name, String address, int number, double
      salary)
   {
       super(name, address, number);
       setSalary(salary);
   }
   public void mailCheck()
   {
       System.out.println("Within mailCheck of Salary class ");
       System.out.println("Mailing check to " + getName()
       + " with salary " + salary);
   }
   public double getSalary()
   {
       return salary;
   }
   public void setSalary(double newSalary)
   {
       if(newSalary >= 0.0)
       {
          salary = newSalary;
       }
   }
   public double computePay()
   {
      System.out.println("Computing salary pay for " + getName());
      return salary/52;
   }
}

现在我们仔细阅读下面的代码，尝试给出它的输出结果：

/* 文件名 : VirtualDemo.java */
public class VirtualDemo
{
   public static void main(String [] args)
   {
      Salary s = new Salary("Mohd Mohtashim", "Ambehta, UP", 3, 3600.00);
      Employee e = new Salary("John Adams", "Boston, MA", 2, 2400.00);
      System.out.println("Call mailCheck using Salary reference --");
      s.mailCheck();
      System.out.println("\n Call mailCheck using Employee reference--");
      e.mailCheck();
    }
}

以上实例编译运行结果如下：

Constructing an Employee
Constructing an Employee
Call mailCheck using Salary reference --
Within mailCheck of Salary class
Mailing check to Mohd Mohtashim with salary 3600.0

Call mailCheck using Employee reference--
Within mailCheck of Salary class
Mailing check to John Adams with salary 2400.0

例子中，我们实例化了两个Salary对象。一个使用Salary引用s，另一个使用Employee引用。

编译时，编译器检查到mailCheck()方法在Salary类中的声明。

在调用s.mailCheck()时，Java虚拟机(JVM)调用Salary类的mailCheck()方法。

因为e是Employee的引用，所以调用e的mailCheck()方法则有完全不同的结果。

当编译器检查e.mailCheck()方法时，编译器检查到Employee类中的mailCheck()方法。

在编译的时候，编译器使用Employee类中的mailCheck()方法验证该语句， 但是在运行的时候，Java虚拟机(JVM)调用的是Salary类中的mailCheck()方法。

该行为被称为虚拟方法调用，该方法被称为虚拟方法。

Java中所有的方法都能以这种方式表现，借此，重写的方法能在运行时调用，不管编译的时候源代码中引用变量是什么数据类型。

三、关于设计模式

学习设计模式能更好的掌握和巩固封装、继承和多态以及接口和类之间的联系。有兴趣的同学请点击（http://www.runoob.com/design-pattern/design-pattern-tutorial.html）

四、垃圾回收（GC）

说到垃圾回收（Garbage Collection，GC），很多人就会自然而然地把它和Java联系起来。在Java中，程序员不需要去关心内存动态分配和垃圾回收的问题，这一切都交给了JVM来处理。顾名思义，垃圾回收就是释放垃圾占用的空间，那么在Java中，什么样的对象会被认定为“垃圾”？（Java垃圾回收机制：http://www.cnblogs.com/dolphin0520/p/3783345.html）