永不服輸的Java之路---重學Java (第七章)

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介紹Java中類的繼承，封裝，多態，方法的覆蓋，抽象類、接口及內部類等面向對象的高級特性。通過本課的學習，我們應該掌握如下知識：

1. 類的繼承、封裝、多態
2. 抽象類及接口
3. 引用數據類型的轉換
4. 訪問權限修飾符的使用
5. final關鍵字

JAVA編程基礎 —— 面向對象高級特性

1. 類的繼承

① 類的繼承

• 在 Java 中定義一個類時，讓該類通過關鍵字 extends 繼承一個已有的類，這就是類的繼承(泛化)
• 被繼承的類稱爲父類(超類，基類)，新的類稱爲子類(派生類)
• 子類繼承父類的所有屬性和方法，同時也可以增加自己的屬性和方法

② 繼承的語法和規則

• 繼承的語法
  [修飾符] class 子類名 extends 父類名
• 繼承的優點：使編碼更高效、易維護、代碼的重用
• 繼承的規則：
  • Java中只支持單繼承，也就是說每個類只能有一個父類，不允許有多重繼承
  • 一個父類可以有多個子類
  • 子類繼承父類所有的屬性和方法

③ 子類實例化的過程

• 子類實例化時先實例化其父類，然後實例化子類
• 要先調用父類的構造器，父類構造器運行完畢，才調用子類的構造器
• 子類的構造器 — 子類不能繼承父類的構造器
  • 使用默認的構造器.
  • 在子類中的創建構造器
    • 在子類中創建構造器時，必須調用父類的構造器
    • 子類可以在自己的構造器中使用 super 關鍵字來調用父類的構造器 super (參數1，參數2，…);
    • 如果使用super關鍵字調用父類構造器，必須寫在該子類構造器的第一行
    • 如調用的是父類中無參的構造器，則可以不寫 super()
    • 如果子類中調用了父類無參的構造器，而父類中沒有無參構造器則系統編譯出錯

④ super和this關鍵字

• super()
  • 作用：調用父類的構造器、指向父類的引用
  • 只能出現在子類的構造器中，且必須是第一行
  • super() 中的參數，決定了調用父類哪個構造器
  • 如果子類構造器中沒有出現 super，那麼編譯器會默認加上 super()，即調用父類的空構造器，如果父類沒有空構造器，編譯器提示錯誤
• this()
  • 作用：調用本類的構造器、指向本類的引用
  • 只能寫在構造器的第一行
• 在同一個構造器中 super() 和 this() 不能同時出現

2. Java包的概念

① Java中的包

• 包的概念及應用
  • 在Java中，包主要有以下用途 ：
    • 包允許將類組合成較小的單元
    • 有助於避免命名衝突
    • 包允許在更廣的範圍內保護類、數據和方法
  • 包可以是類、接口和子包的集合
• 包的概念及應用
  • 將類放入包中
    package 包名;
  • 注意：
    • 在 java 中位於包中的類，在文件系統中的存放位置，必須有與包名層次相對應的目錄結構
    • package 語句作爲 java 源文件的第一條語句
    • 每個源文件只能聲明一個包
    • 如果沒有 package 語句，則默認爲無名包

② Java中常用的包

• java.lang — Java語言包，任何程序中，該包都被自動導入
• java.awt — 圖形用戶界面包
• java.awt.event — 圖形用戶界面事件處理包
• java.swing — 跨平臺輕量級組件包
• java.sql — 數據庫訪問包
• java.io — 這個包由對您的輸入/輸出操作有用的類組成
• java.util — 該包提供了許多創建如：lists， calendar，date 等所需要的類和接口
• java.net — 該包提供了許多進行 TCP / IP 網絡編程的類和接口

③ import導入包中的類

• 訪問其它包中的類
  • 包名.路徑名
    package test; class Cat extends p08.Animal{…}
  • 使用import關鍵字引入其它包中的類
    package test; import p08.Animal; class Cat extends Animal{…}
  • 位於同一包中的類可以直接訪問
  • 導入包中所有的類
    import 包名.*;
  • 導入子包中所有的類
    import 包名.子包名.*;
  • 導入包中的某個類
    import 包名.子包名.類名;

3. 訪問權限修飾符

① 封裝：隱藏屬性、方法或實現細節的過程稱爲封裝

• 信息隱藏,隱藏對象的實現細節，不讓用戶看到
• 將東西包裝在一起，然後以新的完整形式呈現出來
  • 例如，兩種或多種化學藥品組成一個膠囊
  • 將方法和屬性一起包裝到一個單元中，單元以類的形式實現
• 封裝的目的
  • 隱藏類的實現細節
  • 讓使用者只能通過事先定製好的方法來訪問數據，可以方便地加入控制邏輯，限制對屬性的不合理操作
  • 便於修改，增強代碼的可維護性
  • 可進行數據檢查

② 訪問權限修飾符

• 用來控制類的成員和類的使用範圍
  • 類成員的訪問權限修飾符：private、default、protected、public
  • 類的訪問權限修飾符：public、default
    

4. 方法的覆蓋

① 方法的覆蓋 (override)

• 重寫 (rewrite)
• 對從父類中繼承來的方法進行改造
• 在子類繼承父類時發生

② 方法覆蓋的規則

• 在子類中的覆蓋方法與父類中被覆蓋的方法應具有
  • 相同的方法名
  • 相同的參數列表 (參數數量、參數類型、參數順序都要相同)
  • 相同的返回值類型
  • 子類覆蓋方法的訪問權限要不小於父類中被覆蓋方法的訪問權限

5. 引用類型的轉換

① 上溯造型

• 引用數據類型的轉換(對象造型)
  • 向上轉型 (Upcasting) — 子類轉換爲父類，自動轉換
    • 前提 — 具有繼承或實現關係
    • 向上轉換損失了子類新擴展的屬性和方法，僅可以使用從父類中繼承的屬性和方法

② 下溯造型

• 引用數據類型的轉換
  • 向下轉型 (Downcasting)：強制轉換
    • 將父類對象顯示的轉換成子類類型

③ instanceof 運算符

• instanceof 運算符
  • 判斷一個類是否實現了某個接口：對象 instanceof 接口
  • 判斷一個實例對象是否屬於一個類：對象 instanceof 類
  • 它的返回值是boolean型的

6. 多態

① 多態

• 簡單來說，多態是具有表現多種形態的能力的特徵
• 同一個實現接口，使用不同的實例而執行不同操作
• 多態 (動態綁定、Polymorphism)
  • 不同的對象對同一行爲作出的不同響應
  • 多態存在的三個必要條件
    • 要有繼承，或實現
    • 要有重寫
    • 父類引用指向子類對象

一旦滿足以上3個條件，當調用父類中被重寫的方法後，運行時創建的是哪個子類的對象，就調用該子類中重寫的那個方法

• 在執行期間 (而非編譯期間) 判斷所引用對象的實際類型，根據其實際類型調用相應的方法
• 多態的優點
  • 簡化代碼
  • 改善代碼的組織性和可讀性
  • 易於擴展

7. 抽象類

** ① 抽象類**

• 抽象類
  • 抽象類是抽象方法和非抽象方法的集合
    [訪問權限修飾符] abstract class 類名 {……}
  • 特殊情況
    • 全部是抽象方法
    • 全部爲非抽象方法

② 抽象方法

• 只有方法聲明，沒有方法實現的方法
  [訪問權限修飾符] abstract 返回值類型 抽象方法名 (參數列表) ;

③ 抽象類的規則

• 抽象類
  • 注意：
    • 抽象類不能被實例化；
    • 其包含的抽象方法必須在其子類中被實現，否則該子類只能聲明爲 abstract；
    • 抽象方法不能爲 static；
  • 在下列情況下，一個類必須聲明爲抽象類：
    • 當一個類的一個或多個方法是抽象方法時；
    • 當類是一個抽象類的子類，並且沒有實現父類的所有抽象方法，即只實現部分；
    • 當一個類實現一個接口，並且不能爲全部抽象方法都提供實現時；

8. 接口

① 接口 (interface)

• 接口的聲明
  interface Runnable { public abstract void run(); }
  • 接口中只包含常量和抽象方法，而沒有變量和方法的實現
    [訪問權限修飾符] interface 接口名 {接口的成員}
  • 接口的成員：
    • 常量(字段)
    • 抽象方法
• 注意：
  • 接口不是一個類，沒有構造器，不能被實例化
  • 接口使用 interface 關鍵字來定義，而不是 class
  • 接口默認：
    • 常量：public static final
    • 抽象方法： public abstract
• 擴展接口 (接口的繼承)
  
• 接口的意義
  • 接口可以實現多繼承
    • 用接口可以實現混合類型 (主類型，副類型)，java 中可以通過接口分出主次類型
    • 主類型使用繼承，副類型，使用接口實現
  • 接口可以使方法的定義和實現相分離，降低模塊間或系統間的耦合性
    • 針對接口編程可以屏蔽不同實現間的差異，看到的只是實現好的功能

② 接口和類的關係

• 類實現接口 — implements
  • 爲了使用一個接口，你要編寫實現接口的類
  • 如果一個類要實現一個接口，那麼這個類就必須實現接口中所有抽象方法。否則這個類只能聲明爲抽象類
  • 多個無關的類可以實現一個接口，一個類可以實現多個無關的接口
  • 一個類可以在繼承一個父類的同時，實現一個或多個接口
• 類的單繼承與多實現
  
• 類實現接口
  • 示例：
    • 有一個Student類
    • 該類繼承了Person類，並實現了Consumer接口
    • 該類具有String類型的屬性school
    • 並有一個study方法，在該方法中，系統可打印出學生在那所學校學習
    • 並創建一個測試方法，測試Student類
      
      ③ 接口與抽象類的區別
• 接口不能含有任何非抽象方法，而抽象類可以
• 類可以實現多個接口，但只能有一個父類
• 接口不是類分級結構的一部分，沒有聯繫的類可以實現相同的接口

9. final關鍵字

final 關鍵字

• final 可以修飾的元素
  • 類：不能被繼承
  • 變量(屬性和局部變量)：不能被重新賦值
    • 在聲明時賦值，或在構造器中賦值
    • 系統不會對 final 屬性默認的賦初始值
  • 方法：不能在子類中被覆蓋，即不能修改

10. 內部類

① 內部類

• 內部類 (嵌套類)
  • 內部類就是定義在另一個類內部的類
  • 內部類對於同一包中的其它類來說，內部類能夠隱藏起來
• 注意
  • 內部類可以訪問其外部類中所有的屬性和方法
  • 無需創建外部類的對象，即可從內部類訪問外部類的變量和方法
  • 必須創建內部類的對象，否則無法從外部類訪問內部類的變量和方法
  • 如果內部類中有和外部類同名的變量或方法，則內部類的變量和方法將獲得比外部類的變量和方法更高的優先級
  • 不能定義 static 變量
• 類中定義的內部類
  • 普通類的訪問權限修飾符
    • default
    • public
  • 內部類的訪問權限修飾符
    • default
    • public
    • protected
    • private
• 內部類的訪問
  • 在 Outer 內訪問 Inner，只需如下：
    Inner in = new Inner();
  • 在Outer外訪問Inner,必須如下：
    Outer o = new Outer(); //實例化外部類
Outer.Inner oi = o.new Inner(); //實例化內部類

② 靜態內部類

• 用static標識的內部類爲靜態內部類
• 靜態內部類作爲外部類的靜態成員，不能訪問外部類非靜態成員
• 非靜態內部類只能定義非靜態成員，而靜態內部類可以定義靜態成員和非靜態成員
• 使用 Outer.Inner in = new Outer.Inner() 方式實例化靜態內部類
• 非靜態內部類不可以使用上面的方式實例化

③ 局部內部類

• 局部內部類
  • 在一個類的方法體中或程序塊內定義的內部類
    
  • 示例：在方法定義的內部類中只能訪問方法中的 final 類型的局部變量

public class Outer2 {
	public int a = 1;
	private int b = 2;
	public void method(final int c) {
		int d = 3;
		final int e = 2;
		class Inner {
			private void iMethod(int e) {
				//System.out.println(e);
			}
		}
	}
}

小結

1. 類的繼承：子類的構造器
2. Java 中的包和訪問修飾符
3. 方法的覆蓋
4. 引用數據類型的轉換：向下轉型、向上轉型
5. 多態：特徵、動態綁定
6. 抽象類和接口：定義、抽象方法、區別
7. Final關鍵字
8. 內部類

加油基礎知識快學完了， 我覺得這篇相對於前邊幾篇來說格式更好了