零基础学Java第六节(面向对象二)

本篇文章是《零基础学Java》专栏的第六篇文章，文章采用通俗易懂的文字、图示及代码实战，从零基础开始带大家走上高薪之路！

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继承

创建一个Person类

我们创建一个用于描述人的类。我们怎么抽象出一个人这个类呢？我们以不同的角度做抽象，得到的属性和行为都会有些区别。这里，我们主要从人的社会属性来抽象。为了表示性别，我们先顶一个枚举类型，该枚举类型中有两个值，用于表示男、女，代码如下：

public enum Sex {male,female}

上面的代码写入单独的一个源代码文件中：Sex.java，因为上面的枚举类型是需要公开使用的，所以，也需要定义为public，因此，必须将之放在独立的源文件中 。

再定义Person这个类，代码如下：

public class Person{
	private String name;//姓名
	private Sex sex;//性别
	private Date birthday;//出生日期
	private String ID;//身份证号

	//下面是一系列上述私有成员变量的setter和getter
	public void setName(String name){
		this.name = name;
	}

	public String getName(){
		return name;
	}

	public void setSex(Sex sex){
		this.sex = sex;
	}

	public Sex getSex(){
		return sex;
	}

	public void setBirthday(Date date){
		birthday = date;
	}

	public Date getBirthday(){
		return birthday;
	}

	public void setID(String ID){
		this.ID = ID;
	}

	public String getID(){
		return ID;
	}

	public Person(String name, Sex sex, Date birthday, String ID){
		this.name = name;
		this.sex = sex;
		this.birthday = birthday;
		this.ID = ID;
	}
}

我们编译上面的Person.java，它所涉及到的相关的类也会一并编译完成，如：Sex.java文件。

定义学生子类

如果我们考虑一个班级的组成，大致有三种类别的人员，学生、教师、辅导员，我们依次进行定义。这三类都具有人所具有的属性，因此，我们没必要在三个类中重新定义那些公共属性，我们只需继承Person类即可。当然，这些类一定也具有不同于普通人的属性和行为。先定义学生类。

public class Student extends Person {
	private String studentID;//学号
	private Date rollInDate;//入学时间

	public void setStudentID(String studentID){
		this.studentID = studentID;
	}

	public String getStudentID(){
		return studentID;
	}

	public void setRollInDate(Date rollInDate){
		this.rollInDate = rollInDate;
	}

	public Date getRollInDate(){
		return rollInDate;
	}

	public Student(String name,
					Sex sex,
					Date birthday,
					String ID,
					String studentID,
					Date rollInDate){
		super(name,sex,birthday,ID);//对父类的构造方法的调用
		//虽然Student能够继承父类中的私有成员，
		//但是却不能直接像使用本类中的成员变量一样直接调用，
		//因此，下句是不能调用的
		//this.name = name;
		this.studentID = studentID; //本类的成员变量，当然可以这么写
		this.rollInDate = rollInDate;
	}
}

Student类继承了Person中所有的成员，包括私有的，但是对于子类虽然拥有继承自父类的成员，却不能直接使用。子类可以直接使用的继承来的成员有public和protected修饰的，对于无修饰符的成员变量，如果子类同父类不在同一个包，也是不能使用的。示例如下：

class A{
	private int x = 0;
	protected int y = 1;
	public int z = 2;
	int m = 3;

  	A(){
    	System.out.println("在父类里");
  	}

  	A(String s){
    	System.out.println("在父类里 "+s);
  	}
}

public class B extends A{
//在此处加上int x;会怎么样呢？
  	B(){
    	System.out.println("在子类里");
  	}
  	B(String s){
    	super(s);
    	System.out.println("在子类里 "+s);

  	}
 	public static void main(String s[]){
    	B b=new B("对吗？");
    	System.out.println(b.x);//不对哦
    	System.out.println(b.y);
    	System.out.println(b.z);
    	System.out.println(b.m);
  	}
}

继承具有以下特征：

• 子类只能继承自一个父类，它继承父类中的所有成员，甚至包括父类中private所修饰的成员变量或方法。子类中可以定义新的成员变量和成员方法，也可以对父类中的成员变量及成员方法进行重新定义，这种对方法的重新定义称为复写（override）

• 如果改变了父类中某些功能，而这些功能在子类中未进行复写，那么修改父类的功能改变会影响到子类。

• 父类具有所有继承自它的子类的共同的特征和行为。

继承最基本的作用：代码重用。 继承最重要的作用：方法可以复写。

super的使用

我们在Student的构造方法中使用了supper(name,sex,birthday,ID);，这是对父类的构造方法的调用。对于继承关系的类，子类的构造方法总是会调用父类的构造方法：如果没有显式调用，系统会自动调用父类的无参构造方法，但是一旦显式调用，系统就不会再调用父类中的无参构造方法。

class A{
	A(){
		System.out.println("in A()");
	}
}

class B extends A{
	B(){
		System.out.println("in B()");
	}
}

class C extends B{
	C(){
		System.out.println("in C()");
	}
}

class TestExtends{
	public static void main(String[] args){
		C c=new C();
	}
}

super的使用同this相似，但是它们两者的本质是不同的，this是引用，而super不是，super指向的不是父类对象，它代表当前子类对象中继承自父类的属性和行为。如图：

什么时候使用super呢?当子类和父类中具有同名的成员时，例如，子类和父类中都有name这个属性，如果要在子类对象中访问继承自父类中的name属性，就需要使用 super进行区分。

super可以用在什么地方？

• 第一：super和this一样可以用在非静态方法中，不能用在静态方法中。
• 第二：super可以用在构造方法中。一个构造方法第一行如果没有this(...);，也没有显式的去调用super(...);，系统会默认调用super()，因此，如果父类中没有缺省构造方法，则会出错（大家如果注释掉上面代码中的super，测试一下）;
• 注意：super(...);的调用只能放在构造方法的第一行。因此，super(....)和this(....)不能共存。super(...);只是调用了父类中的构造方法，并不会创建父类对象。

复写（override）

复写指子类重定义了父类中的同名方法。什么时候方法要进行复写？如果父类中的方法已经无法满足当前子类的业务需求，需要将父类中的方法功能进行重新进行定义。子类如果复写父类中的方法之后，子类对象一定调用的是复写之后的方法。

发生方法复写的条件：

1. 发生在具有继承关系的两个类之间
2. 复写发生在继承关系中，必须具有相同的方法名，相同的返回值类型，相同的参数列表。
3. 复写后的方法不能比被复写的方法拥有缩小的访问权限。
4. 复写后的方法所抛出的异常必须和被覆盖方法的所抛出的异常一致，或者是其子类；
5. 私有的方法不能被复写，但可以在子类定义和父类中同名的方法（但不称之为复写）
6. 构造方法无法被复写。因为子类同父类的构造方法不同。
7. 复写指的是成员方法，和成员变量无关。

class A{
  	private int x=0;
  	protected int y=1;
  	public int z=2;
  	int m=3;

  	void t1(){
    	System.out.println("在父类t1里");
  	}
}

public class B extends A{
  	void t1(){
    	super.t1();
    	System.out.println("在子类t1里");
  	}
  	public static void main(String s[]){
    	B b=new B();
    	b.t1();
    	System.out.println(b.m);
  	}
}

final关键字

final关键字可以出现在类名前、方法前、局部变量前、成员变量前、形参前，它具有如下作用：

• final修饰的类无法被继承
• final修饰的方法无法被复写
• final修饰的局部变量，一旦赋值，不可再改变
• final修饰形参，形参的值在方法体中也无法改变
• final修饰的成员变量必须手动初始化，不能取它的默认值，一般和static联用，如：

public static final int i = 100;

• final修饰的引用类型，该引用不可再重新指向其他的java对象。但是final修饰的引用指向的对象的属性是可以修改的，切不可混为一谈。

定义教师子类

教师类除了它具有作为人所具有的特征之外，更多的是教师的教务特征和功能，由此，我们先定义一个描述课程的类：Course，如下：

public class Course{
	private String courseName;
	private int courseId;

	public Course(int courseId, String courseName){
		this.courseId = courseId;
		this.courseName = courseName;
	}

	public void setCourseName(String courseName){
		this.courseName = courseName;
	}

	public String getCourseName(){
		return courseName;
	}

	public void setCourseId(int courseId){
		this.courseId = courseId;
	}

	//toString方法继承自Object类
	public String toString(){
		System.out.println("课程编号：" + courseId + "\n课程名称：" + courseName);
	}
}

我们定义教师类：Teacher如下：

public class Teacher extends Person {
	private String teacherID;//工号
	private Date rollInDate;//入职时间
	private Course[] teachingCourse; //教授的课程

	public void setTeacherID(String studentID){
		this.teacherID = teacherID;
	}

	public String getTeacherID(){
		return teacherID;
	}

	public void setRollInDate(Date rollInDate){
		this.rollInDate = rollInDate;
	}

	public Date getRollInDate(){
		return rollInDate;
	}

	public void setTeachingCourse(Course[] teachingCourse){
		this.teachingCourse = teachingCourse;
	}

	public Course[] getTeachingCourse(){
		return teachingCourse;
	}

	public Teacher(String name,
					Sex sex,
					Date birthday,
					String ID,
					String teacherID,
					Date rollInDate,
					Course[] teachingCourse){
		super(name,sex,birthday,ID);//对父类的构造方法的调用
		//虽然Student能够继承父类中的私有成员，
		//但是却不能直接像使用本类中的成员变量一样直接调用，
		//因此，下句是不能调用的
		//this.name = name;
		this.teacherID = teacherID; //本类的成员变量，当然可以这么写
		this.rollInDate = rollInDate;
		this.teachingCourse = teachingCourse;
	}
}

定义辅导员类

辅导员是教师，但辅导员在教师的功能基础上又多了一些管理功能，所以辅导员类应该继承自教师类，代码如下：

public class Counsellor extends Teacher{

}

转型（cast）

对于上面所定义的类，我们可以说：a student is a person，a teacher is a person，a counsellor is a teacher，a counsellor is a person。从这些说法，我们可以看出来一个子类对象的类型是可以看作父类类型的。因此，下面的语句是合法的：

Person p = new Student();

这种情况，我们称之为向上转型(upcast)，这有点类似于基本类型中的自动类型转换。

有时候，我们也需要把某个父类对象当作一个子类对象使用，我们不鼓励这么用，因为这是不自然的，就像我们不能说：a person is a counsellor一样，如果非要这么做，我们必须像基本类型的强制类型转换一样使用强制转换，我们称之为向下转型(downcast)，如下例：

Teacher teacher = new Teacher();
Counsellor counsellor = (Counsellor)teacher;

上例中，我们使用了缺省构造方法，但是，我们并没有定义相关类的缺省构造方法，我们只是为了说明转型这个概念，大家为了使得上例合法，要么使用带参的构造方法，要么，修正前面定义的相关类。

转型示例：

class T1{
    int i = 1;
}

class T2 extends T1{
    int i = 2;
}

public class TUpcast{
    public static void main(String[] args){
        T2 t2 = new T2();
        System.out.println("t2.i=" + t2.i +"upcast t2.i=" + ((T1)t2).i);
        //这说明子类中可以重新定义父类中的成员变量，同名的可以隐藏父类中的同名变量，也就是说他们是不同的变量
    }
}

定义班级类

一个班级的基本组成，有若干学生、若干教师、一个辅导员，我们定义班级类如下：

public class Classes{
	public String className;
	public int classId;
	public Student[] students;
	public Teacher[] teachers;
	public Counsellor counsellor;

	public Classes(int classId,
					String className,
					Student[] students,
					Teacher[] teachers,
					Counsellor counsellor){
		this.classId = classId;
		this.className = className;
		this.students = students;
		this.teachers = teachers;
		this.counsellor = counsellor;
	}
}

一旦某个类创建及测试后，它便具有了某种有用的功能，我们可以创建该类的对象，通过该对象，使用定义好的功能。除此之外，我们还可以通过使用类的继承机制进行复用，也可以把对象放入一个新的类中，称为成员对象，这种新类由其它类对象组成的情况，称为组合（composition）。如上面的Classes类就是由已有的类成员组合而成。

多态

我们由下面的例子来解释什么是多态，如下：

class Animal{
	void eat(){

	}
}

class Cat extends Animal{
	void eat(){
		System.out.println("鱼好吃！");
	}

	void chasingMouse(){
		System.out.println("追啊追，追的好开心！");
	}
}

class Rabbit extends Animal{
	void eat(){
		System.out.println("萝卜比鱼好吃！");
	}

	void run(){
		System.out.println("我比乌龟跑得快！");
	}
}

class Test{

	public static void callEat(Animal animal){
		animal.eat();
	}

	public static void main(String[] args) {
		Cat cat = new Cat();
		Rabbit rabbit = new Rabbit();

		//下面的两个calEat方法在执行的时候，会根据传入的实参类型，选择执行不同类中的eat
		//这种情况就是多态
		callEat(cat);
		callEat(rabbit);

		//animal变量存放的为其子类的对象，执行子类对象中的eat方法
		Animal animal = cat;
		animal.eat();

		animal = rabbit;
		animal.eat();
		//animal.chasingMouse();
		((Rabbit)animal).run(); //原本animal引用的就是Rabbit对象，downcast是可以的
		((Cat)animal).chasingMouse();//原本animal引用的是Rabbit，rabbit是不能转换为cat的

	}
}

多态性是通过重载和复写及upcast来体现的。使用多态可以使代码之间的耦合度降低。项目的扩展能力增强。