深入理解Java面向对象三大特性封装、继承、多态
1、封装
封装的定义:
- 首先是抽象,把事物抽象成一个类,其次才是封装,将事物拥有的属性和动作隐藏起来,只保留特定的方法与外界联系;
为什么需要封装:
- 封装符合面向对象设计原则的第一条:单一性原则,一个类把自己该做的事情封装起来,而不是暴露给其他类去处理,当内部的逻辑发生变化时,外部调用不用因此而修改,他们只调用开放的接口,而不用去关心内部的实现;
举例:
public class Human
{
private int age;
private String name;
public int getAge() {
return age;
}
public void setAge( int age ) throws Exception {
//封装age的检验逻辑,而不是暴露给每个调用者去处理
if( age > 120 ) {
throw new Exception( "Invalid value of age" );
}
this.age = age;
}
public String getName() {
return name;
}
public void setName( String name ) {
this.name = name;
}
}
2、继承
分为三类:
-
类:使用class定义,没有抽象方法;
-
抽象类:使用abstract class定义,可以有也可以没有抽象方法;
-
接口:使用interface定义,只能有抽象方法;
三类之间的关系:
-
类:可以extends类、抽象类(必须实现所有抽象方法),但只能extends一个,可以implements多个接口(必须实现所有接口方法);
-
抽象类:可以extends类,抽象类(可全部、部分、或者完全不实现父类抽象方法),可以implements多个接口(可全部、部分、或者完全不实现接口方法);
-
接口:可以extends多个接口;
关系举例:
-
接口(老板):只给提供一个方法,但是他自己不做;
-
抽象类(经理):会提供方法,有的他自己做,有的其他人做;
-
类(员工):什么都要做,都要实现。
继承以后子类可以得到什么:
-
子类拥有父类非private的属性和方法;
-
子类可以添加自己的方法和属性,即对父类进行扩展;
-
子类可以重新定义父类的方法,即多态里面的覆盖,后面会详述;
关于构造函数:
-
构造函数不能被继承,子类可以通过super()显示调用父类的构造函数
-
创建子类时,编译器会自动调用父类的 无参构造函数
-
如果父类没有定义无参构造函数,子类必须在构造函数的第一行代码使用super()显示调用
类默认拥有无参构造函数,如果定义了其他有参构造函数,则无参函数失效,所以父类没有定义无参构造函数,不是指父类没有写无参构造函数。看下面的例子,父类为Human,子类为Programmer。
public class Human{
//定义了有参构造函数,默认无参构造函数失效
public Human(String name) {
}
}
public class Programmer extends Human {
public Programmer() {
//如不显示调用,编译器会出现如下错误
//Implicit super constructor Human() is undefined. Must explicitly invoke another constructor
super( "x" );
}
}
为什么需要继承:
- 代码重用是一点,最重要的还是所谓想上转型,即父类的引用变量可以指向子类对象,这是Java面向对象最重要特性多态的基础;
3. 多态
在了解多态之前,首先需要知道方法的唯一性标识即什么是相同/不同的方法:
- 一个方法可以由:修饰符如public、static+返回值+方法名+参数+throw的异常 5部分构成;
- 其中只有方法名和参数是唯一性标识,意即只要方法名和参数相同那他们就是相同的方法;
- 所谓参数相同,是指参数的个数,类型,顺序一致,其中任何一项不同都是不同的方法;
何谓重载:
- 重载是指一个类里面(包括父类的方法)存在方法名相同,但是参数不一样的方法,参数不一样可以是不同的参数个数、类型或顺序;
- 如果仅仅是修饰符、返回值、throw的异常 不同,那这是2个相同的方法,编译都通不过,更不要说重载了;
//重载的例子
public class Father {
public static void main(String[] args) {
// TODO Auto-generated method stub
Father s = new Father();
s.sayHello();
s.sayHello("wintershii");
}
public void sayHello() {
System.out.println("Hello");
}
public void sayHello(String name) {
System.out.println("Hello" + " " + name);
}
总结重载:
- 1、重载Overload是一个类中多态性的一种表现;
- 2、重载要求同名方法的参数列表不同(参数类型,参数个数甚至是参数顺序);
- 3、重载的时候,返回值类型可以相同也可以不相同。无法以返回型别作为重载函数的区分标准;
何谓覆盖/重写:
- 覆盖描述存在继承关系时子类的一种行为;
- 子类中存在和父类相同的方法即为覆盖,何谓相同方法请牢记前面的描述,方法名和参数相同,包括参数个数、类型、顺序;
public class Father {
public static void main(String[] args) {
// TODO Auto-generated method stub
Son s = new Son();
s.sayHello();
}
public void sayHello() {
System.out.println("Hello");
}
}
class Son extends Father{
@Override
public void sayHello() {
// TODO Auto-generated method stub
System.out.println("hello by ");
}
}
覆盖/重写的规则:
- 子类不能覆盖父类private的方法,private对子类不可见,如果子类定义了一个和父类private方法相同的方法,实为新增方法;
- 重写方法的修饰符一定要大于被重写方法的修饰符(public > protected > default > private);
- 重写抛出的异常需与父类相同或是父类异常的子类,或者重写方法干脆不写throws;
- 重写方法的返回值必须与被重写方法一致,否则编译报错;
- 静态方法不能被重写为非静态方法,否则编译出错;
理解了上述知识点,是时候定义多态了:
- 多态可以说是“一个接口,多种实现”或者说是父类的引用变量可以指向子类的实例,被引用对象的类型决定调用谁的方法,但这个方法必须在父类中定义;
- 多态可以分为两种类型:编译时多态(方法的重载)和运行时多态(继承时方法的重写),编译时多态很好理解,后述内容针对运行时多态;
- 运行时多态依赖于继承、重写和向上转型;
class Human
{
public void showName()
{
System.out.println( "I am Human" );
}
}
//继承关系
class Doctor
extends Human
{
//方法重写
public void showName()
{
System.out.println( "I am Doctor" );
}
}
class Programmer
extends Human
{
public void showName()
{
System.out.println( "I am Programmer" );
}
}
public class Test
{
//向上转型
public Human humanFactory( String humanType )
{
if( "doctor".equals( humanType ) )
{
return new Doctor();
}
if( "programmer".equals( humanType ) )
{
return new Programmer();
}
return new Human();
}
public static void main( String args[] )
{
Test test = new Test();
Human human = test.humanFactory( "doctor" );
human.showName();//Output:I am Doctor
human = test.humanFactory( "programmer" );
human.showName();//Output:I am Programmer
//一个接口的方法,表现出不同的形态,意即为多态也
}
}
向上转型的缺憾:
- 只能调用父类中定义的属性和方法,对于子类中的方法和属性它就望尘莫及了,必须强转成子类类型;
总结概括:
- 当超类对象引用变量引用子类对象时,被引用对象的类型而不是引用变量的类型决定了调用谁的成员方法,但是这个被调用的方法必须是在超类中定义过的,也就是说被子类覆盖的方法,但是它仍然要根据继承链中方法调用的优先级来确认方法,该优先级为:this.show(O)、super.show(O)、this.show((super)O)、super.show((super)O);
稍微复杂的例子:
class Human {
public void fun1() {
System.out.println("Human fun1");
fun2();
}
public void fun2() {
System.out.println("Human fun2");
}
}
class Programmer extends Human {
public void fun1(String name) {
System.out.println("Programmer's fun1");
}
public void fun2() {
System.out.println("Programmer's fun2");
}
}
public class Test {
public static void main(String[] args) {
Human human = new Programmer();
human.fun1();
}
}
- Programmer中的fun1(String name) 和Human中的fun1(),只是方法名相同但参数不一样,所以是重载关系;
- Programmer中的fun2()和Human中的fun2()是相同的方法,即Programmer重写了Human的fun2()方法;
- 把Programmer的对象向上转型赋值个Human后,human.fun1()会调用父类中的fun1()方法,子类的fun1(String name)是不同的方法;
- 在human的fun1()中又调用了fun2()方法,该方法在Programmer中被重写,实际调用的是被引用变量Programmer中的fun2()方法;
package test;
class A {
public void func() {
System.out.println("func in A");
}
}
class B extends A {
public void func() {
System.out.println("func in B");
}
}
class C extends B {
public void func() {
System.out.println("func in B");
}
}
public class Bar {
public void test(A a) {
a.func();
System.out.println("test A in Bar");
}
public void test(C c) {
c.func();
System.out.println("test C in Bar");
}
public static void main(String[] args) {
Bar bar = new Bar();
A a = new A();
B b = new B();
C c = new C();
bar.test(a);
bar.test(b);
bar.test(c);
}
}
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