Java之封裝,繼承,多態


一,前言

​ 今天總結一下關於Java的三大特性,封裝,繼承,多態。其實關於三大特性對於從事編程人員來說都是基本的了,畢竟只要接觸Java這些都是先要認識的,接下來就系統總結一下。

二,封裝

​ 先來說說特性之一:封裝

2.1,什么是封裝

​ 封裝(Encapsulation)是面向對象方法的重要原則,就是把對象的屬性和操作(或服務)結合為一個獨立的整體,並盡可能隱藏對象的內部實現細節。

  • 將類的某些信息隱藏在類的內部,不允許外部程序進行直接的訪問調用。
  • 通過該類提供的方法來實現對隱藏信息的操作和訪問。
  • 隱藏對象的信息。
  • 留出訪問的對外接口。

​ 舉個比較通俗的例子,比如我們的USB接口。如果我們需要外設且只需要將設備接入USB接口中,而內部是如何工作的,對於使用者來說並不重要。而USB接口就是對外提供的訪問接口。

​ 說了這么多,那為什么使用封裝?

2.2,封裝的特點

  • 對成員變量實行更准確的控制。
  • 封裝可以隱藏內部程序實現的細節。
  • 良好的封裝能夠減少代碼之間的耦合度。
  • 外部成員無法修改已封裝好的程序代碼。
  • 方便數據檢查,有利於保護對象信息的完整性,同時也提高程序的安全性。
  • 便於修改,體高代碼的可維護性。

2.3,封裝的使用

  • 使用private修飾符,表示最小的訪問權限。

  • 對成員變量的訪問,統一提供setXXX,getXXX方法。

    下面請看一個Student實體對象類:

    public class Student implements Serializable {
        
        private Long id;
        private String name;
        private Integer sex;
    
        public Long getId() {
            return id;
        }
    
        public void setId(Long id) {
            this.id = id;
        }
    
        public String getName() {
            return name;
        }
    
        public void setName(String name) {
            this.name = name;
        }
    
        public Integer getSex() {
            return sex;
        }
    
        public void setSex(Integer sex) {
            this.sex = sex;
        }
    }
    
    

    分析:對於上面的一個實體對象,我想大家都已經很熟悉了。將對象中的成員變量進行私有化,外部程序是無法訪問的。但是我們對外提供了訪問的方式,就是set和get方法。

    ​ 而對於這樣一個實體對象,外部程序只有賦值和獲取值的權限,是無法對內部進行修改,因此我們還可以在內部進行一些邏輯上的判斷等,來完成我們業務上的需要。

    ​ 到這里應該就明白封裝對於我們的程序是多么重要。下面再來說說繼承的那點事。

    三,繼承

    3.1,什么是繼承

    ​ 繼承就是子類繼承父類的特征和行為,使得子類對象(實例)具有父類的實例域和方法,或子類從父類繼承方法,使得子類具有父類相同的行為。當然,如果在父類中擁有私有屬性(private修飾),則子類是不能被繼承的。

    3.2,繼承的特點

    1,關於繼承的注意事項:

    ​ 只支持單繼承,即一個子類只允許有一個父類,但是可以實現多級繼承,及子類擁有唯一的父類,而父類還可以再繼承。

    ​ 子類可以擁有父類的屬性和方法。

    ​ 子類可以擁有自己的屬性和方法。

    ​ 子類可以重寫覆蓋父類的方法。

    2,繼承的特點:

       提高代碼復用性。
    
       父類的屬性方法可以用於子類。
    
       可以輕松的定義子類。
    
       使設計應用程序變得簡單。
    

    3.3,繼承的使用

    1,在父子類關系繼承中,如果成員變量重名,則創建子類對象時,訪問有兩種方式。

    a,直接通過子類對象訪問成員變量

    ​ 等號左邊是誰,就優先使用誰,如果沒有就向上找。

    b,間接通過成員方法訪問成員變量

    該方法屬於誰,誰就優先使用,如果沒有就向上找。

    public class FU {
        int numFU = 10;
        int num = 100;
        public void method(){
            System.out.println("父類成員變量:"+numFU);
        }
        public void methodFU(){
            System.out.println("父類成員方法!");
        }
    }
    
    public class Zi extends FU{
        int numZi = 20;
        int num = 200;
        public void method(){
            System.out.println("子類成員變量:"+numFU);
        }
        public void methodZi(){
            System.out.println("子類方法!");
        }
    }
    
    public class ExtendDemo {
        public static void main(String[] args) {
            FU fu = new FU();
            // 父類的實體對象只能調用父類的成員變量
            System.out.println("父類:" + fu.numFU);   // 結果:10
            
            Zi zi = new Zi();
            System.out.println("調用父類:" + zi.numFU); // 結果:10
            System.out.println("子類:" + zi.numZi);   // 結果:20
    
            /** 輸出結果為200,證明在重名情況下,如果子類中存在則優先使用,
             *  如果不存在則去父類查找,但如果父類也沒有那么編譯期就會報錯。
             */
            System.out.println(zi.num); // 結果:200
            /**
             * 通過成員方法調用成員變量
             */
            zi.method();    // 結果:10
        }
    }
    

    2,同理:

    ​ 成員方法也是一樣的,創建的對象是誰,就優先使用誰,如果沒有則直接向上找。
    注意事項:

    ​ 無論是成員變量還是成員方法,如果沒有都是向上父類中查找,絕對不會向下查找子類的。

    3,在繼承關系中,關於成員變量的使用:

    ​ 局部成員變量:直接使用
    ​ 本類成員變量:this.成員變量
    ​ 父類成員變量:super.父類成員變量

    int numZi = 10;
     public void method() {
       int numMethod = 20;
       System.out.println(numMethod);  // 訪問局部變量
       System.out.println(this.numZi); // 訪問本類成員變量
       System.out.println(super.numFu); // 訪問本類成員變量
    }
    

    3.4,重寫,重載

    重寫(override)

    ​ 是子類對父類的允許訪問的方法的實現過程進行重新編寫, 返回值和形參都不能改變。即外殼不變,核心重寫!

    class Animal{
       public void move(){
          System.out.println("動物行走!");
       }
    }
     
    class Dog extends Animal{
       public void move(){
          System.out.println("狗可以跑和走");
       }
    }
     
    public class TestDog{
       public static void main(String args[]){
          Animal a = new Animal(); // Animal 對象
          Animal b = new Dog(); // Dog 對象
          a.move();// 執行 Animal 類的方法
          b.move();//執行 Dog 類的方法
       }
    }
    

    ​ 重寫的規則:

    ​ 1,參數列表必須與被重寫方法相同。

    ​ 2,訪問權限不能比父類中被重寫的方法的訪問權限更低(public>protected>(default)>private)。

    ​ 3,父類成員的方法只能被它的子類重寫。

    ​ 4,被final修飾的方法不能被重寫。

    ​ 5,構造方法不能

    重載(overload)

    ​ 是在一個類里面,方法名字相同,而參數不同。返回類型可以相同也可以不同。每個重載的方法(或者構造函數)都必須有一個獨一無二的參數類型列表。

    ​ 最常用的地方就是構造器的重載。

   public class Overloading {
       public int test(){
           System.out.println("test1");
           return 1;
       }
       public void test(int a){
           System.out.println("test2");
       }   
       //以下兩個參數類型順序不同
       public String test(int a,String s){
           System.out.println("test3");
           return "returntest3";
       }   
       public String test(String s,int a){
           System.out.println("test4");
           return "returntest4";
       }    
       public static void main(String[] args){
           Overloading o = new Overloading();
           System.out.println(o.test());
           o.test(1);
           System.out.println(o.test(1,"test3"));
           System.out.println(o.test("test4",1));
       }
   }

​ 重載規則:

​ 1,被重載的方法必須改變參數列表(參數個數或者類型不一樣)。

​ 2,被重載的方法可以改變返回類型。

​ 3,被重載的方法可以改變訪問修飾符。

3.5,this,super關鍵字

super()關鍵字的用法
​ 1,子類的成員方法中,訪問父類的成員變量。

​ 2,子類的成員方法中,訪問父類的成員方法。
3,子類的構造方法中,訪問父類的構造方法。

this關鍵字用法:
​ 1,本類成員方法中,訪問本類的成員變量。
​ 2,本類成員方法中,訪問本類的另一個成員方法。
3,本類的構造方法中,訪問本類的另一個構造方法。
注意:

  • this關鍵字同super一樣,必須在構造方法的第一個語句,且是唯一的。
  • this與super不能同時存在。

3.6,構造器

繼承關系中,父子類構造方法的訪問特點:
​ 1,在子類構造方法中有一個默認隱含的super();調用,因此一定是先調用父類構造方法,再調用子類構造方法。
​ 2,子類構造可以通過super();調用父類的重載構造。(重載)
​ 3,super();的父類調用構造方法,必須在子類構造中的第一行,就是第一個;號結束的元素,並且只能調用一次。

3.7,關於繼承的注意事項:

​ 1,Java語言是單繼承的,一個子類只能有唯一一個父類
​ 2,Java語言可以是多級繼承,一個子類有一個父類,一個父類還可以有一個父類。
​ 3,一個子類只有一個父類,但是一個父類可以有多個子類。

四,多態

4.1,什么是多態

​ 多態是同一個行為具有多個不同表現形式或形態的能力。

4.2,多態的特點

​ 1,消除類型之間的耦合關系,實現低耦合。

​ 2,靈活性。

​ 3,可擴充性。

​ 4,可替換性。

4.3,多態的體現形式

  • 繼承

  • 父類引用指向子類

  • 重寫

    注意:在多態中,編譯看左邊,運行看右邊

   public class MultiDemo {
       public static void main(String[] args) {
           // 多態的引用,就是向上轉型
           Animals dog = new Dog();
           dog.eat();
           
           Animals cat = new Cat();
           cat.eat();
           
           // 如果要調用父類中沒有的方法,則要向下轉型
           Dog dogDown = (Dog)dog;
           dogDown.watchDoor();
   
       }
   }
   class Animals {
       public void eat(){
           System.out.println("動物吃飯!");
       }
   }
   class Dog extends Animals{
       public void eat(){
           System.out.println("狗在吃骨頭!");
       }
       public void watchDoor(){
           System.out.println("狗看門!");
       }
   }
   class Cat extends Animals{
       public void eat(){
           System.out.println("貓在吃魚!");
       }
   }

4.4,向上轉型

1,格式:父類名稱 對象名 = new 子類名稱(); 
      含義:右側創建一個子類對象,把它當作父類來使用。
      注意:向上轉型一定是安全的。
      缺點:一旦向上轉型,子類中原本特有的方法就不能再被調用了。	

五,接口

​ 最后,關於接口方面的細節,不同版本之間的區別。

問題描述:

​ 現在接口中需要抽取一個公有的方法,用來解決默認方法中代碼重復的問題。
​ 但是這個共有的方法不能讓實現類實現,所以應該設置為私有化。

在JDK8之后:

​ 1,default修飾,接口里允許定義默認的方法,但默認方法也可以覆蓋重寫。
​ 2,接口里允許定義靜態方法。

在JDK9之后:

​ 1,普通私有方法,解決多個默認方法之間代碼重復的問題。
​ 2,靜態私有化,解決多個靜態方法之間代碼重復問題。
接口的注意事項:
​ 1,不能通過接口的實現類對象去調用接口中的靜態方法。
​ 正確語法:接口名稱調用靜態方法。

接口當中的常量的使用:

​ 1,接口當中定義的常量:可以省略public static final。
​ 2,接口當中定義的常量:必須進行賦值。
​ 3,接口當中定義的常量:常量的名稱要全部大寫,多個名稱之間使用下划線進行分割。

使用接口的注意事項:

​ 1,接口是沒有靜態代碼塊或者構造方法
​ 2,一個類的直接父類是唯一的,但是一個類可以同時實現多個接口。
​ 3,如果實現類沒有覆蓋重寫接口中所有的抽象方法,那么實現類就必須是一個抽象類
​ 4,如果實現類中實現多個接口,存在重復的抽象方法,那么只需要覆蓋重寫一次即可。
​ 5,在Java中,如果實現類的直接繼承父類與實現接口發生沖突時,父類優先級高於接口。

接口之間的關系:

​ 1,多個接口之間是繼承關系。
​ 2,多個父接口當中默認方法如果重復,那么子接口必須進行默認方法的覆蓋重寫。

六,總結

​ 關於Java的特性基本總結完畢,當然還有一些細節沒有完善。其實對於這些Java基礎一定要掌握並熟記,因為這與我們的實際開發密切相關,好的編碼習慣才能鑄就好的產品,才能被社會認可。

​ 以上總結均是自己學習所得,如有不適之處,還請留言(郵箱)指教。

感謝閱讀!


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