Java基础|1-04-继承与抽象 @面向对象篇
写在前面：
此文是笔者在学习Java系列课程的过程中，参考相关课件、视频讲解、课程代码，并结合一些文档、思维导图及个人理解，对所学内容做的阶段性梳理与总结。
- 写于：2021年1月27日
- 内容：Java后端系列笔记004（Java基础-继承与抽象）
- 全文：5850字
一、继承
1. 1 基本概念
- 继承性：面向对象的三大特征之一，继承描述的是事物之间的所属关系
- 主要解决的问题：共性抽取
- 多个类（子类 - 具体）中存在相同属性和行为时，将这些内容抽取到单独一个类（父类 - 通用）中
- 那么多个类无需再定义这些属性和行为，只要继承那一个类即可
- 继承关系中的特点
- 子类可以拥有父类的内容（子类继承父类的属性和行为）
- 子类还可以拥有自己专有的内容
- 好处
- 提高代码的复用性
- 类与类之间产生了关系，是多态的前提（没有继承就没有多态）
小贴士：子类也可叫【派生类】；父类也可叫【基类、超类】
1. 2 继承的格式
- 在继承的关系中，“子类就是一个父类”。也就是说，子类可以被当做父类看待
例如：父类是员工，子类是讲师，那么“讲师就是一个员工”。关系：is-a - 定义父类的格式：（一个普通的类定义）
public class 父类名称 {
// ...
}
- 定义子类的格式：（使用 extends 关键字）
public class 子类名称 extends 父类名称 {
// ...
}
- 代码演示：
// 定义一个父类：员工
public class Employee {
public void method() {
System.out.println("我是一名员工！");
}
}
// 定义了一个员工的子类：讲师
public class Teacher extends Employee {
}
// 定义了员工的另一个子类：助教
public class Assistant extends Employee {
}
// 定义测试类
public class Demo01Extends {
public static void main(String[] args) {
// 创建了一个子类对象
Teacher teacher = new Teacher();
// Teacher类中虽然什么都没写，但会继承来自父类的method方法
teacher.method(); //我是一名员工！
// 创建另一个子类助教的对象
Assistant assistant = new Assistant();
assistant.method(); //我是一名员工！
}
}
1. 3 继承后的特点 - 成员变量
继承中成员变量的访问特点
- 在父子类的继承关系当中，如果成员变量重名，则创建子类对象时，访问有两种方式：
- 直接通过子类对象访问成员变量：
等号左边是谁，就优先用谁，没有则向上找 - 间接通过成员方法访问成员变量：
该方法属于谁，就优先用谁，没有则向上找
- 直接通过子类对象访问成员变量：
//父类
public class Fu {
int numFu = 10;
int num = 100;
public void methodFu() {
// 使用的是本类当中的，不会向下找子类的
System.out.println(num);
}
}
//子类
public class Zi extends Fu {
int numZi = 20;
int num = 200;
public void methodZi() {
// 因为本类当中有num，所以这里用的是本类的num
System.out.println(num);
}
}
//测试类
public class Demo02ExtendsField {
public static void main(String[] args) {
Fu fu = new Fu(); // 创建父类对象
System.out.println(fu.numFu); // 只能使用父类的东西，没有任何子类内容
System.out.println("===========");
Zi zi = new Zi();
System.out.println(zi.numFu); // 10
System.out.println(zi.numZi); // 20
System.out.println("===========");
// 等号左边是谁，就优先用谁
System.out.println(zi.num); // 优先子类，200
// System.out.println(zi.abc); // 到处都没有，编译报错！
System.out.println("===========");
// 这个方法是子类的，优先用子类的，没有再向上找
zi.methodZi(); // 200
// 这个方法是在父类中定义的，向上查找，使用父类
zi.methodFu(); // 100
}
}
区分三种变量重名问题
- 局部变量：直接写成员变量名
- 本类的成员变量：this.成员变量名
- 父类的成员变量：super.成员变量名
public class Fu {
int num = 10;
}
public class Zi extends Fu {
int num = 20;
public void method() {
int num = 30;
System.out.println(num); // 30，局部变量
System.out.println(this.num); // 20，本类的成员变量
System.out.println(super.num); // 10，父类的成员变量
}
}
public class Demo03ExtendsField {
public static void main(String[] args) {
Zi zi = new Zi();
zi.method();
}
}
/* 输出结果 30 20 10 */
1. 4 继承后的特点 - 成员方法
继承中成员方法的访问特点
- 在父子类的继承关系当中，创建子类对象，访问成员方法的规则：
- 创建的对象是谁，就优先用谁，如果没有则向上找
- 注意事项：无论是成员方法还是成员变量，如果没有都是向上找父类，绝对不会向下找子类
方法的覆盖重写
- 重写（Override）：在继承关系当中，方法的名称一样，参数列表也一样
- 特点：创建的是子类对象，则优先用子类方法
- 应用场景
// 本来的老款手机
public class Phone {
public void call() {
System.out.println("打电话");
}
public void send() {
System.out.println("发短信");
}
public void show() {
System.out.println("显示号码");
}
}
// 定义一个新手机，使用老手机作为父类
public class NewPhone extends Phone {
@Override //也可不写
public void show() {
super.show(); // 把父类的show方法拿过来重复利用
// 自己子类再来添加更多内容
System.out.println("显示姓名");
System.out.println("显示头像");
}
}
//测试类
public class Demo04Phone {
public static void main(String[] args) {
Phone phone = new Phone(); // 创建父类对象
phone.call(); //打电话
phone.send(); //发短信
phone.show(); //显示号码
System.out.println("==========");
// 创建子类对象
NewPhone newPhone = new NewPhone();
// 调用父类继承而来的方法
newPhone.call(); //打电话
newPhone.send(); //发短信
// 调用子类重写的方法
newPhone.show(); //显示号码 显示姓名 显示头像
}
}
方法覆盖重写的注意事项
- 必须保证父子类之间方法的名称相同，参数列表也相同
@Override：写在方法前面，用来检测是不是有效的正确覆盖重写- 这个注解就算不写，只要满足要求，也是正确的方法覆盖重写
- 子类方法的返回值必须【小于等于】父类方法的返回值范围
- 扩展：
java.lang.Object类是所有类的公共最高父类（祖宗类），java.lang.String就是Object的子类
- 扩展：
- 子类方法的权限必须【大于等于】父类方法的权限修饰符
- 提示：
public > protected > (default) > private - 备注：(default)不是关键字default，而是什么都不写，留空
- 提示：
重写（Override）：方法的名称一样，参数列表【也一样】。覆盖、覆写。
重载（Overload）：方法的名称一样，参数列表【不一样】。
1. 5 继承后的特点 - 构造方法
继承中构造方法的访问特点
- 子类构造方法当中有一个默认隐含的“
super()”调用，所以一定是先调用的父类构造，后执行的子类构造 - 子类构造可以通过super关键字来调用父类重载构造
- super的父类构造调用，必须是子类构造方法的第一个语句。不能一个子类构造调用多次super构造
public class Fu {
public Fu() {
System.out.println("父类无参构造");
}
public Fu(int num) {
System.out.println("父类有参构造！");
}
}
public class Zi extends Fu {
public Zi() {
super(); // 在调用父类无参构造方法
// super(20); // 在调用父类重载的构造方法
System.out.println("子类构造方法！");
}
public void method() {
// super(); // 错误写法！只有子类构造方法，才能调用父类构造方法。
}
}
public class Demo05Constructor {
public static void main(String[] args) {
Zi zi = new Zi();
}
}
/* 输出结果： 父类无参构造 子类构造方法！ */
总结：子类必须调用父类构造方法，不写则赠送super()；写了则用写的指定的super调用，super只能有一个，且必须是第一个。
1. 6 super和this
super关键字的用法（三种）
- 在子类的成员方法中，访问父类的成员变量
- 在子类的成员方法中，访问父类的成员方法
- 在子类的构造方法中，访问父类的构造方法
this关键字的用法（三种）
- 在本类的成员方法中，访问本类的成员变量
- 在本类的成员方法中，访问本类的另一个成员方法
- 在本类的构造方法中，访问本类的另一个构造方法
注意事项
- this(…)调用构造方法时，也必须是构造方法的第一个语句，唯一一个
- super和this两种构造调用，不能同时使用（因为都必须在构造方法的第一行）
小贴士：super关键字用来访问父类内容，this关键字用来访问本类内容
super和this关键字图解
- 代码演示
public class Fu {
int num = 10;
public void method() {
System.out.println("父类方法");
}
}
public class Zi extends Fu {
int num = 20;
@Override
public void method() {
super.method(); // 调用了父类方法
System.out.println("子类方法");
}
public void show() {
int num = 30;
System.out.println(num); // 30（局部变量）
System.out.println(this.num); // 20（本类成员变量）
System.out.println(super.num); // 10（分类成员变量）
}
}
public class Demo {
public static void main(String[] args) {
Zi zi = new Zi();
zi.show();
zi.method();
}
}
/* 执行结果： 30 20 10 父类方法 子类方法 */
1. 7 继承的特点
- Java只支持单继承，不支持多继承
- Java支持多层继承（承体系）
- 子类的父类唯一 ，但父类可拥有多个子类
二、抽象类
2. 1 抽象的概念
由来
- 父类中的方法，被它的子类们重写，子类各自的实现都不尽相同。那么父类的方法声明和方法主体，只有声明还有意义，而方法主体则没有存在的意义了。
- 我们把没有方法主体的方法称为抽象方法。Java语法规定，包含抽象方法的类就是抽象类。
2.2 abstract的使用
定义格式
- 抽象方法：就是加上abstract关键字，然后去掉大括号，直接分号结束
修饰符 abstract 返回值类型 方法名 (参数列表)；
//示例
public abstract void eat();
- 抽象类：抽象方法所在的类，必须是抽象类才行。在class之前写上abstract即可
abstract class 类名字 {
}
//示例
public abstract class Animal {
// 这是一个抽象方法，代表吃东西，但是具体吃什么（大括号的内容）不确定
public abstract void eat();
}
如何使用抽象类和抽象方法
- 不能直接创建new抽象类对象
- 必须用一个子类来继承抽象父类
- 子类必须覆盖重写抽象父类当中所有的抽象方法
覆盖重写（实现）：子类去掉抽象方法的abstract关键字，然后补上方法体大括号 - 创建子类对象进行使用
public class Cat extends Animal {
@Override //重写父类抽象方法
public void eat() {
System.out.println("猫吃鱼");
}
}
public class DemoMain {
public static void main(String[] args) {
// Animal animal = new Animal(); // 错误写法！不能直接创建抽象类对象
Cat cat = new Cat(); // 创建子类对象
cat.eat(); // 调用eat方法
}
}
//输出：猫吃鱼
2. 3 注意事项
- 抽象类不能创建对象，如果创建，编译无法通过而报错。只能创建其非抽象子类的对象
理解：假设创建了抽象类的对象，调用抽象的方法，而抽象方法没有具体的方法体，没有意义
- 抽象类中，可以有构造方法，是供子类创建对象时，初始化父类成员使用的
理解：子类的构造方法中，有默认的super()，需要访问父类构造方法
- 抽象类中，不一定包含抽象方法，但是有抽象方法的类必定是抽象类
理解：未包含抽象方法的抽象类，目的就是不想让调用者创建该类对象，通常用于某些特殊的类结构设计
- 抽象类的子类，必须重写抽象父类中所有的抽象方法，否则，编译无法通过而报错。除非该子类也是抽象类
理解：假设不重写所有抽象方法，则类中可能包含抽象方法。那么创建对象后，调用抽象的方法，没有意义
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