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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

//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
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

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