面向对象——继承

java基础

继承

继承的概述

• 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，只要继承单独的那个类即可。
• 多个类可以称为子类，单独这个类称为父类或者超类。
• 子类可以直接访问父类中的非私有的属性和行为。
• 通过extends关键字让类与类之间产生继承关系，如class SubDemo extends Demo{}

例如，将学生(student)和工人(worker)的共性描述提取出来，单独进行描述，只要让学生和工人与单独描述的这个类有关系，就可以了。

class Person {
    String name;
    int age;
}
class Student extends Person {
    void study() {
        System.out.println("good study");
    }
}
class Worker extends Person {
    void work() {
        System.out.println("good work");
    }
}
class ExtendsDemo {
    public static void main(String[] args) {
        Student s = new Student();
        s.name = "zhangsan";
    }
}

通过上例可得继承的好处：

1. 提高了代码的复用性
2. 让类与类之间产生了关系，有了这个关系，才有了多态的特性

注意：千万不要为了获取其他类的功能，简化代码而继承，必须是类与类之间有所属关系才可以继承，所属关系是：is a。
记住：先有父类，再有子类。
Java语言中，java只支持单继承，不支持多继承。因为多继承容易带来安全隐患，当多个父类中定义了相同功能时，当功能内容不同时，子类对象不确定要运行哪一个。

class A {
    void show() {
        System.out.println("a");
    }
}
class B {
    void show() {
        System.out.println("b");
    }
}
class C extends A, B {
    C c = new C();
    c.show(); // 此时该运行哪一个类中的方法呢？
}

但是java保留了这种机制，并用另一种体现形式来完成表示——（多实现）。
java支持多层继承，也就是一个继承体系。
如何使用一个继承体系中的功能呢？
答：想要使用体系，先查阅体系父类的描述，因为父类中定义的是该体系中的共性功能，通过了解共性功能，就可以知道该体系的基本功能，那么这个体系就可以基本使用了。
那么在具体调用时，要创建最子类的对象，为什么呢？
答：一是因为有可能父类不能创建对象（如抽象类），二是创建子类对象可以使用更多的功能，包括基本的也包括特有的。
简而言之：查阅父类功能，创建子类对象使用功能。
类与类之间除了有继承关系外，还有聚集（聚合、组合）的关系，所属关系是：has a。

• 聚合：（举例）球员与球队的关系
• 组合：事物的联系程度更紧密，（举例）人的心脏和手。

子父类出现后，类成员的特点

类中成员：

1. 变量
2. 函数
3. 构造函数

变量

如果子类中出现非私有的同名成员变量时，子类要访问本类中的变量用this，子类要访问父类中的同名变量用super，super的使用和this的使用几乎一致，this代表的是本类对象的引用，super代表的是父类对象的引用。
例，

class Fu {
    int num = 4;
}
class Zi extends Fu {
    // int num = 5;
    void show() {
        System.out.println(this.num); // this和super此时同时指向子类引用
    }
}
class ExtendsDemo {
    public static void main(String[] args) {
        Zi z = new Zi();
        z.show();
    }
}

在内存中是怎么表示的呢？如下图：

子父类中的函数

• 当子类出现和父类一模一样的函数时，当子类对象调用该函数时，会运行子类函数的内容，如同父类的函数被覆盖一样，这种情况是函数的另一种特性：重写（覆盖）。
• 父类中的私有方法不可以被覆盖。
• 在子类覆盖方法中，继续使用被覆盖的方法可以通过super.函数名获取。

当子类继承父类，沿袭了父类的功能到子类中，但是子类虽具备该功能，功能的内容却和父类不一致，这时，没有必要定义新功能，而是使用覆盖特性，保留父类的功能定义，并重写功能内容。
例，

class Fu {
    void show() {
        System.out.println("fu show");
    }
    void speak() {
        System.out.println("vb");
    }
}
class Zi extends Fu {
    void speak() {
        System.out.println("java");
    }
    public void show() {
        System.out.println("zi show");
    }
}
class ExtendsDemo3 {
    public static void main(String[] args) {
        Zi z = new Zi();
        z.speak();
    }
}

覆盖注意事项：

1. 子类覆盖父类，必须保证子类权限>=父类权限，才可以覆盖，否则编译失败
2. 静态只能覆盖静态

注意：

• 重载：只看同名函数的参数列表
• 重写：子父类方法要一模一样

子父类中的构造函数

在对子类对象进行初始化时，父类的构造函数也会运行，那是因为子类的构造函数默认第一行有一条隐式的语句：super()，super()：会访问父类中空参数的构造函数，而且子类中所有的构造函数默认第一行都是super()。
为什么子类一定要访问父类中的构造函数？
答：因为父类中的数据，子类可以直接获取，所以子类对象在建立时，需要先查看父类是如何对这些数据进行初始化的，所以子类在对象初始化时，要先访问一下父类中的构造函数。如果要访问父类中指定的构造函数，可以通过手动定义super语句的方式来指定。
注意：super语句一定定义在子类构造函数的第一行。
子类的实例化过程：
结论：子类的所有的构造函数，默认都会访问父类中空参数的构造函数。因为子类中每一个构造函数的第一行都有一个隐式super()；当父类中没有空参数的构造函数时，子类必须手动通过super语句形式来指定要访问的父类中的构造函数；当然，子类的构造函数第一行也可以手动指定this语句来访问本类中的构造函数，子类中至少会有一个构造函数会访问父类中的构造函数。
例，

class Fu { // extends object
    int num;
    Fu() {
        num = 60;
        System.out.println("fu run");
    }
    Fu(int x) {
        System.out.println("fu..."+x);
    }
}
class Zi extends Fu {
    Zi() {
        System.out.println("zi run");
    }
    Zi(int x) {
        this(); // 此构造函数没有super语句
        System.out.println("zi...."+x);
    }
}
class ExtendsDemo4 {
    public static void main(String[] args) {
        Zi z = new Zi(0);
        System.out.println(z.num);
    }
}

输出结果如下：

fu run
zi run
zi...0
60

final关键字

final:最终。作为一个修饰符

1. 可以修饰类、函数、变量
2. 被final修饰的类不可以被继承。为了避免被继承，被子类覆写功能
3. 被final修饰的方法不可以被覆写
4. 被final修饰的变量是一个常量，只能被赋值一次，既可以修饰成员变量，又可以修饰局部变量。当在描述事物时，一些数据的出现，值是固定的，那么这时为了增强阅读性，都给这些值起个名字，方便于阅读，而这个值不需要改变，所以用final修饰，作为常量，常量的书写规范，所有字母都大写，如果由多个单词组成，单词间通过_连接
5. 内部类定义在类中的局部位置上时，只能访问该局部被fianl修饰的局部变量

例，

class Demo {
    final int x = 3;
    // 全局常量
    public static final double MY_PI = 3.14; // 相当于加了一个锁
    final void show1() { // 被final修饰的方法不可以被覆写
    }
    void show2() {
        final int y = 4;
        // y = 4; // 被final修饰的变量是一个常量，只能被赋值一次，之后不允许被修改
        System.out.println(3.14);
    }
}
class SubDemo extends Demo {
    // void show1() {
    // }
}

抽象类

抽象类概述

• 抽象定义：抽象就是从多个事物中将共性的、本质的内容抽取出来。 例如：狼和狗共性都是犬科，犬科就是抽象出来的概念。
• 抽象类：Java中可以定义没有方法体的方法，该方法的具体实现由子类完
  成，该方法称为抽象方法，包含抽象方法的类就是抽象类。
• 抽象方法的由来：多个对象都具备相同的功能，但是功能具体内容有所不同，那么在抽取过程中，只抽取了功能定义，并未抽取功能主体，那么只有功能声明，没有功能主体的方法称为抽象方法。例如：狼和狗都有吼叫的方法，可是吼叫内容是不一样的。所以抽象出来的犬科虽然有吼叫功能，但是并不明确吼叫的细节。

抽象：即看不懂

抽象类特点

1. 抽象方法一定定义在抽象类中
2. 抽象方法和抽象类都必须被abstract关键字修饰
3. 抽象类不可以用new创建对象，因为调用抽象方法没意义
4. 抽象类中的抽象方法要被使用，必须由子类覆写其所有的抽象方法后，建立子类对象调用，如果子类只覆盖了部分抽象方法，那么该子类还是一个抽象类

抽象类和一般类没有太大的不同，该如何描述事物就如何描述事物，只不过该事物出现了一些看不懂的东西。这些不确定的部分，也是该事物的功能，需要明确出现，但是无法定义主体，通过抽象方法表示。

• 抽象类比一般类多了个抽象函数，就是在类中可以定义抽象方法，也可以不定义抽象方法
• 抽象类不可以实例化

特殊：抽象类可以不定义抽象方法，这样做仅仅是不让该类建立对象。
练习一：假如我们在开发一个系统时需要对员工进行建模，员工包含3个属性：姓名、工号以及工资。经理也是员工，除了含有员工的属性外，另外还有一个奖金属性。请使用继承的思想设计出员工类和经理类，要求类中提供必要的方法进行属性访问。
解：
分析：

• 员工类：name id pay
• 经理类：继承了员工，并有自己特有的bonus

abstract class Employee {
    private String name;
    private String id;
    private double pay;
    Employee(String name, String id, double pay) {
        this.name = name;
        this.id = id;
        this.pay = pay;
    } 
    public abstract void work();
}
class Pro extends Employee {
    Pro(String name, String id, double pay) {
        super(name, id, pay);
    } 
    public void work() {
        System.out.println("pro work");
    }
}
class Manager extends Employee {
    private int bonus;
    Manager(String name, String id, double pay, int bonus) {
        super(name, id, pay);
        this.bonus = bonus;
    }
    public void work() {
        System.out.println("manager work");
    }
}

练习二：获取一段程序运行的时间。
解：
分析：原理——获取程序开始和结束的时间并相减即可。获取时间：System.currentTimeMillis();

abstract class GetTime {
    public final void getTime() {
        long start = System.currentTimeMillis();
        runCode();
        long end = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("毫秒："+(end-start));
    }
    public abstract void runCode();
}
class SubTime extends GetTime {
    public void runCode() {
        for(int x = 0; x < 4000; x++) {
            System.out.print(x);
        }
    }
}
class TemplateDemo {
    public static void main(String[] args) {
        // GetTime gt = new GetTime();
        SubTime gt = new SubTime();
        gt.getTime();
    }
}

当代码完成优化后，就可以解决这类问题。这种方式称为模板方法设计模式。
什么是模板方法设计模式？
答：在定义功能时，功能的一部分是确定的，但是有一部分是不确定的，而确定的部分在使用不确定的部分，那么这时就将不确定的部分暴露出去，由该类的子类去完成。（提高功能扩展性和代码复用性）

接口

接口概述

初期理解，可以认为是一个特殊的抽象类，当抽象类中的方法都是抽象的，那么该类可以通过接口的形式来表示。
接口定义时，格式特点：

1. 接口中常见定义：常量，抽象方法
2. 接口中的成员都有固定修饰符——常量：public static final；方法：public abstract。

记住：接口中的成员都是public的。
接口是不可以创建对象的，因为有抽象方法，需要被子类实现，子类对接口中的抽象方法全都覆盖后，子类才可以实例化，否则子类是一个抽象类。
接口可以被多实现。也是对多继承不支持的转换形式。java支持多实现。
例，

interface Inter {
    public static final int NUM = 3;
    public abstract void show();
}
interface InterA {
    public abstract void show();
}
class Demo {
    public void function() {}
}
class Test extends Demo implements Inter, InterA {
    public void show() {}
}
class InterfaceDemo {
    public static void main(String[] args) {
         Test t = new Test();
         System.out.println(t.NUM); // 3
         System.out.println(Test.NUM); // 3
         System.out.println(Inter.NUM); // 3
    }
}

接口的特点

• 接口是对外暴露的规则
• 接口是程序的功能扩展
• 接口可降低程序之间的耦合性
• 接口可以用来多实现
• 类与接口之间是实现关系，而且类可以继承一个类的同时实现多个接口
• 接口与接口之间可以有继承关系
  例，

interface A {
    void methodA();
}
interface B {
    void methodB();
}
interface C extends B, A {
    void methodC();
}
class D implements C {
    public void methodA() {}
    public void methodB() {}
    public void methodC() {}
}