高级类特性1

面向对象的特征之二：继承

为什么要有继承？

• 多个类中存在相同属性和行为时，将这些内容抽取到单独一个类中，那么多个类无需再定义这些属性和行为，只要继承那个类即可。
• 把共性的东西抽取出来形成父类，实际需求的子类在继承父类的基础上写自己特有的代码即可。
• 此处的多个类称为子类，单独的这个类称为父类（基类或超类）。可以理解为：子类 is a 父类

• 类继承语法规则：

  class Subclass extends Superclass{}

• 作用：

  • 继承的出现提高了代码的复用性。
  • 继承的出现让类与类之间产生了关系，提供了多态的前提。
  • 不要仅为了获取其他类中某个功能而去继承。继承是要有逻辑关系在里面，不要随意继承。

类的继承

• 子类继承了父类，就继承了父类的方法和属性。
• 在子类中，可以使用父类中定义的方法和属性，也可以创建新的数据和方法。
• 在Java中，继承的关键字用的是 ”extends“，即子类不是父类的子集，而是对父类的 ”扩展“。

关于继承的规则

子类不能直接访问父类中私有的(private)的成员变量和方法。

单继承和多层继承

• Java只支持单继承，不支持多重继承

  • 一个子类只能有一个父类
  • 一个父类可以派生出多个子类

class SubDemo extends Demo{}    //OK
class SubDemo extends Demo1,Demo2...{}    //error

方法的重写(override)

• 定义：在子类中可以根据需要对从父类中继承来的方法进行改造，也称方法的重置、覆盖。在程序执行时，子类的方法将覆盖父类的方法。

• 要求：

  • 重写方法必须和被重写方法具有相同的方法名称、参数列表和返回值类型。（子类重写父类的方法，只是重新编写方法体的代码）
  • 重写方法不能使用比被重写方法更严格的访问权限。
  • 重写和被重写的方法须同时为static的，或者同时为非static的。
  • 子类方法抛出的异常不能大于父类被重写方法的异常。

• 重载和重写的区别

  • 方法的重载：一个类可以有多个同名方法。
  • 方法的重写：子类可以重新写父类的方法，覆盖父类方法。

父子类访问修饰符的关系

• 如果子类和父类在同一个包下，父类的成员修饰符只要不是私有的(private)，那子类就都可以使用。
• 如果子类的父类不在同一个包下，那么子类只能使用父类中protected和public修饰的成员。

关键字——super

• 在Java类中使用super来调用父类中的指定操作：

  • super可用于访问父类中定义的属性。
  • super可用于调用父类中定义的成员方法。
  • super可用于在子类构造器方法中调用父类的构造器。

• 注意：

  • 尤其当子父类出现同名成员时，可以用super进行区分。
  • super的追溯不仅限于直接父类。（多层继承，使用super，子类可以调用子类之上所有父类层级）
  • super和this的用法相像，this代表本类对象的引用，super代表父类的内存空间的标识。

调用父类的构造器

• 子类中所有的构造器默认都会访问父类中空参数的构造器。
• 当父类中没有空参数的构造器时，子类的构造器必须通过this(参数列表)或者super(参数列表)语句指定调用本类或者父类中相应的构造器，且必须放在构造器的第一行。
• 如果子类构造器中，既未显式调用父类或本类的构造器，且父类中又没有无参的构造器，则编译出错。

this和super的区别

面向对象的特征之三：多态性

• 多态性，是面向对象中最重要的概念，在Java中有两种体现：

  • 方法的重载(overload，本类中的同名方法)和重写(override，子类对父类方法的覆盖)。
  • 对象的多态性——可以直接应用在抽象类和接口上。

• Java引用变量有两个类型：编译时类型和运行时类型。

  • 编译时类型由声明该变量时使用的类型决定，运行时类型由实际赋给该变量的对象决定。
  • 若编译时类型和运行时类型不一致，就出现多态(Polymorphism)。

对象的多态

• 在Java中，子类的对象可以替代父类的对象使用

  • 一个变量只能有一种确定的数据类型。
  • 一个引用类型变量可能指向(引用)多种不同类型的对象。

  Person p = new Student();
  Person e = new Student();//Person类型的变量e，指向Student类型的对象

• 子类可以看做是特殊的父类，所以父类类型的引用可以指向子类的对象：向上转型(upcasting)

• 一个引用类型变量如果声明为父类的类型，但实际引用的是子类的对象，那么该变量就不能再访问子类中添加的属性和方法

  Student s = new Student();
  m.school = "pku";//合法，Student类有school成员变量
  Person e = new Student();
  e.school = "pku";//非法，Person类没有school成员变量
  
  属性是在编译时确定的，编译时e为Person类型，没有school成员变量，编译错误。

虚拟方法调用

• 正常的方法调用

  Student s = new Student();
  s.showInfo();//调用的是Student类重写的的showInfo()方法    
  Person p = new Person();
  p.showInfo();//调用的是Person类的showInfo()方法

• 虚拟方法调用（多态情况下）

  Person e = new Student();
  e.showInfo();//调用的是Student类重写的showInfo()方法    

• 编译时类型和运行时类型

编译时e为Person类型，而方法的调用是在运行时确定的，所以e.showInfo()调用的是Student类的showInfo()方法——动态绑定。

多态的小结

• 前提：

  • 需要存在继承(父子类)或者实现关系
  • 要有覆盖操作(子类重写父类的方法)

• 成员方法：

  • 成员方法的多态性，也就是动态绑定，必须得存在于方法的重写之上。
  • 编译时：要查看引用变量所属的类中是否有所调用的方法。
  • 运行时：调用实际对象所属的类中的重写方法。

• 成员变量：

  • 不具备多态性，只看引用变量所属的类。

• 子类继承父类

  • 若子类重写了父类方法，就意味着子类里定义的方法彻底覆盖了父类里的同名方法，系统将不可能把父类里的方法转移到子类中。
  • 对于实例变量则不存在这样的现象，即使子类里定义了与父类完全相同的实例变量，这个实例变量依然不可能覆盖父类中定义的实例变量。

多态性应用举例

方法声明的形参类型为父类类型，可以使用子类的对象作为实参调用该方法。

public class Test(){
    public void method(Person e){
        e.getInfo();
    }
    public static void main(String args[]){
        Test t = new Test();
        Student s = new Student();
        t.method(s);//子类的对象s传送给父类类型的参数e
    }
}

instanceof 操作符

x instanceof A;
检查x是否为类A的对象，返回值为boolean型。

• 要求x所属的类与类A必须是子类和父类的关系，否则编译错误。
• 如果x属于类A的子类B，x instanceof A 的值也是true。

Object 类

• Object类是所有Java类的根父类（基类）
• 如果在类的声明中未使用extends关键字指明其父类，则默认父类为Object类

Object 类中的主要方法

对象类型转换(casting)

• 基本数据类型的casting：

  • 自动类型转换：小的数据类型可以自动转换成大的数据类型。

    long g = 20;
    double d = 12.0F;

  • 强制类型转换：可以把大的数据类型强制转换(casting)成小的数据类型。

    float f = (float)12.0;
    int a = (int)1200L;

• 对Java对象的强制类型转换称为造型：

  • 从子类到父类的类型转换可以自动进行。
  • 从父类到子类的类型转换必须通过造型(强制类型转换)实现。
  • 无继承关系的引用类型间的转换是非法的。

==操作符与equals方法

• ==操作符

  • 基本类型比较值：只要两个变量的值相等，即为true。
  • 引用类型比较引用(是否指向同一个对象)：只有指向同一个对象时，==才返回true。
  • 用==操作符进行比较时，符号两边的数据类型必须兼容(可自动转换的基本数据类型除外)，否则编译出错。

• equals()

  • 所有类都继承了Object类，也就获得了equals()方法。还可以重写。
  • 只能比较引用类型，其作用与==相同，比较是否指向同一个对象。

• 特例：当用equals()方法进行比较时，对类File、String、Date及包装类（Wrapper Class）来说，是比较类型及内容，而不考虑引用的是否是同一个对象。

  • 原因：在这些类中重写了Object类的equals()方法。

• 对于对象来说：

  • 特殊的类，比如File、String、Date及包装类（Wrapper Class），使用==比较的是对象（对象的内存地址），equals 比较的是内容。
  • 除了特殊的类之外的其他普通的类的对象，==和equals比较的都是对象（对象的内存地址）。
  • 如果你想改变某一个类的equals方法，不想用equals来比较对象的内存地址，就需要重写equals()方法

包装类(Wrapper)

• 针对八种基本数据定义相应的引用类型——包装类（封装类）。
• 有了类的特点，就可以调用类中的方法。

• 基本数据类型包装成包装类的实例——装箱

  • 通过包装类的构造器实现。

    int i = 500;
    Integer t = new Integer(i);//Java 9 以后已经弃用

  • 还可以通过字符串参数构造包装类对象。

• 获得包装类对象中包装的基本类型变量——拆箱

  • 调用包装类的方法.xxxValue();
  • JDK1.5之后，支持自动装箱，自动拆箱。但类型必须匹配。