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Java基础-封装和继承

茫茫人海千千万万,感谢这一秒你看到这里。希望我的文章能对你的有所帮助!共勉!

愿你在未来的日子,保持热爱,奔赴山海!

Java基础知识(封装和继承)

一. 封装

那封装是什么呢?

在面向对象程式设计方法中,封装(英语:Encapsulation)是指一种将抽象性函式接口的实现细节部分包装、隐藏起来的方法。

1.1 封装的目的

  • 直接通过操控类对象来达到目的,不需要对具体实现十分了解,使类属性和方法的具体实现对外不可见。不但方便还起到了保护作用。
  • 封装最主要的功能在于我们能修改自己的实现代码,而不用修改那些调用我们代码的程序片段。
  • 适当的封装可以让程式码更容易理解与维护,也加强了程式码的安全性。

1.2 封装的好处

  • 良好的封装能够减少耦合。
  • 类内部的结构可以自由修改。
  • 可以对成员变量进行更精确的控制。
  • 隐藏信息,实现细节。

1.3 封装的步骤

  1. 修改属性的可见性来限制对属性的访问(一般限制为private),例如:

    public class Person {
        private String name ; // 姓名
        private String gender ; // 性别
        private int age; // 年龄
    }
    复制代码

    这段代码中,将 namesexage 属性设置为私有的,只能本类才能访问,其他类都访问不了,如此就对信息进行了隐藏。

  2. 对每个值属性提供对外的公共方法访问,也就是创建一对赋取值方法,用于对私有属性的访问,例如:

    public class Person {
        private String name ; // 姓名
        private String gender ; // 性别
        private int age; // 年龄
    
        public void setName(String name) {
          	this.name = name;
        }
    
        public String getName() {
          	return name;
        }
    
    	public void setGender(String gender) {
            this.gender = gender;
        }
        
        public String gender(){
            return gender;
        }
        
        public void setAge(int age) {
            this.age = age;
        }
    
        public int getAge() {
          	return age;
        }
    }
    复制代码

    采用 this 关键字调用本类中的属性,也就是类中的成员变量。主要为了解决实例变量(private String name)和局部变量(setName(String name)中的name变量)之间发生的同名的冲突。

1.4 封装的例子

  • 创建一个用户类User:

    代码如下:

    package com.nz.pojo;
    
    public class User {
        private String username; // 用户名
        private String password; // 密码
    
        public String getUsername() {
            return username;
        }
    
        public void setUsername(String username) {
            this.username = username;
        }
    
        public String getPassword() {
            return password;
        }
    
        public void setPassword(String password) {
            this.password = password;
        }
    }
    复制代码
  • 编写测试User的demo:EncapsulationDemo

    代码如下:

    package com.nz;
    
    import com.nz.pojo.User;
    
    public class EncapsulationDemo {
        public static void main(String[] args) {
            User user = new User();
            user.setUsername("太子爷哪吒");
            user.setPassword("520");
            System.out.println("username: " + user.getUsername() + "-----------"
                                + "password: " + user.getPassword());
        }
    }
    复制代码

    执行结果如下:

    username:太子爷哪吒-----------password520
    复制代码

1.5 小结

封装实际上是将类的某些信息隐藏在类的内部,不允许外部程序直接访问,而是通过该类提供的方法来实现对隐藏信息的访问和操作。就是把我们想提供给外界的一些方法给暴露出来,以便外界能调用到我们。

二. 继承

2.1 继承的介绍

继承是java面向对象编程技术的一块基石,因为它允许创建分等级层次的类。描述的是事物之间的所属关系,这种关系是:is-a 的关系。

继承:就是子类继承父类的属性行为,使得子类对象(实例)可以直接具有与父类相同的属性、相同的行为。子类可以直接访问父类中的非私有的属性和行为。

2.2 生活中的继承

兔子和长颈鹿属于食草动物类,老虎和狮子属于食肉动物类。而食草动物和食肉动物又是属于动物类。

那是不是兔子、长颈鹿、老虎、狮子都属于动物类呢?答案是没错滴!虽然食草动物和食肉动物都是属于动物,但是两者的属性和行为上有差别,所以子类会具有父类的一般特性也会具有自身的特性。我们就可以再多个类中存在相同属性和行为时,我们可以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,只要继承那一个类即可。

2.3 继承的好处

  1. 提高代码的复用性(减少代码冗余,相同代码重复利用)。
  2. 使类与类之间产生了关系。
  3. 子类拥有父类非 private 的属性、方法。
  4. 子类可以拥有自己的属性和方法,即子类可以对父类进行扩展。
  5. 子类可以用自己的方式实现父类的方法。
  6. 提高了类之间的耦合性(继承的缺点,耦合度高就会造成代码之间的联系越紧密,代码独立性越差)。
  7. Java 的继承是单继承,但是可以多重继承,单继承就是一个子类只能继承一个父类,多重继承就是,例如 B 类继承 A 类,C 类继承 B 类,所以按照关系就是 B 类是 C 类的父类,A 类是 B 类的父类,这是 Java 继承区别于 C++ 继承的一个特性。

2.4 继承的格式

在Java当中会通过extends关键字可以申明一个类是从另外一个类继承而来的,一般形式如下:

class 父类 {
}
 
class 子类 extends 父类 {
}
复制代码

需要注意一点: Java 不支持多继承,但支持多重继承。就如下:

class A {
}
 
class B extends A {   (对的)
}

class C extends A, B {  (错的)
}

class C extends B {   (对的)
}
复制代码

顶层父类是Object类。所有的类默认继承Object,作为父类。

2.5 继承的demo

  • 编写一个父类极其对应的子类信息

    结构如下:

    代码如下:

    父类Person:

    package com.nz.pojo;
    
    public class Person {
        private String name ;
        private int age ;
    
        public String getName() {
            return name;
        }
    
        public void setName(String name) {
            this.name = name;
        }
    
        public int getAge() {
            return age;
        }
    
        public void setAge(int age) {
            this.age = age;
        }
    }
    复制代码

    子类Student没有额外的属性和方法:

    package com.nz.pojo;
    
    /**
     * 继承了Person特有的name, age,
     * 没有额外的独有属性和方法
     */
    public class Student extends Person{
    }
    复制代码

    子类Teacher多了一个工资的属性和独有的教书方法:

    package com.nz.pojo;
    
    /**
     * 继承了Person特有的name, age,
     * 多了自己独有的工资属性还有独有的教书方法
     */
    public class Teacher extends Person{
    
        // 工资
        private double salary ;
    
        // 特有方法
        public void teach(){
            System.out.println("老师在认真教书!");
        }
    
        public double getSalary() {
            return salary;
        }
    
        public void setSalary(double salary) {
            this.salary = salary;
        }
    }
    复制代码
  • 编写测试代码:

    package com.nz;
    
    import com.nz.pojo.Student;
    import com.nz.pojo.Teacher;
    
    public class InheritDemo {
        public static void main(String[] args) {
            Teacher teacher = new Teacher();
            teacher.setName("太子爷哪吒");
            teacher.setAge(18);
            teacher.setSalary(1999.99);
            System.out.println(teacher.getName());
            System.out.println(teacher.getAge());
            System.out.println(teacher.getSalary());
            teacher.teach();
    
            Student student = new Student();
            student.setName("哪吒");
            student.setAge(12);
            //student.setSalary(1999.99); // student没有工资属性,报错!
            System.out.println(student.getName());
            System.out.println(student.getAge());
        }
    }
    复制代码

    结果如下:

    太子爷哪吒
    18
    1999.99
    老师在认真教书!
    哪吒
    12
    复制代码

    从结果来看,子类继承父类,就可以直接得到父类的成员变量和方法。而子类可以编写一些特有的属性和方法,但是是否可以继承所有成分呢?

2.6 子类不能继承的内容

并不是父类的所有内容都可以给子类继承的:

2.6.1 super 与 this 关键字

这里先将这两个关键字,super和this在继承关系中,运用比较频繁。

  • super关键字:我们可以通过super关键字来实现对父类成员的访问,用来引用当前对象的父类。

  • this关键字:指向自己本类的引用。

    super和this完整的用法如下:

    this.成员变量    	--    本类的
    super.成员变量    	--    父类的
    
    this.成员方法名()  	--    本类的    
    super.成员方法名()   --    父类的
    复制代码
  • 具体演示,创建测试InheritDemo2:

    package com.nz;
    
    public class InheritDemo2 {
        public static void main(String[] args) {
            Animal a = new Animal();
            a.eat();
            Cat cat = new Cat();
            cat.eatFish();
        }
    }
    
    class Animal {
        void eat() {
            System.out.println("animal : eat");
        }
    }
    
    class Cat extends Animal {
        void eat() {
            System.out.println("cat : eat");
        }
        void eatFish() {
            this.eat();   // this 调用自己的方法
            super.eat();  // super 调用父类方法
        }
    }
    复制代码

    调用结果如下:

    animal : eat
    cat : eat
    animal : eat
    复制代码
  • 注意:

    子类的每个构造方法中均有默认的super(),调用父类的空参构造。手动调用父类构造会覆盖默认的super()。

    super() 和 this() 都必须是在构造方法的第一行,所以不能同时出现。

2.6.2 构造器不能被继承

  • 子类不能继承父类的构造器(构造方法或者构造函数),它只是调用(隐式或显式)。因为子类有自己的构造器。值得注意的是子类可以继承父类的私有成员(成员变量,方法),只是子类无法直接访问而已,可以通过getter/setter方法访问父类的private成员变量。

  • 如果父类的构造器带有参数,则必须在子类的构造器中显式地通过super 关键字调用父类的构造器并配以适当的参数列表。

  • 如果父类构造器没有参数,则在子类的构造器中不需要使用 super 关键字调用父类构造器,系统会自动调用父类的无参构造器。

  • 演示过程:

    package com.nz;
    
    public class InheritDemo3  {
        public static void main(String[] args) {
            System.out.println("------Teacher 类继承------");
            Teacher teacher = new Teacher();
            Teacher teacher2 = new Teacher("张三");
            System.out.println("------Student 类继承------");
            Student student = new Student();
            Student student2 = new Student("张三三");
        }
    }
    // 父类
    class Person {
        private String name;
        Person(){
            System.out.println("调用了父类的无参构造器: Person()");
        }
        Person(String name) {
            System.out.println("调用了父类的带参构造器: Person(String name)");
            this.name = name;
        }
    }
    // Teacher子类继承Person
    class Teacher extends Person{
        private String name;
        Teacher(){
            // 自动调用父类的无参数构造器 因为会有默认super();
            System.out.println("Teacher");
        }
    
        public Teacher(String name){
            super("太子爷哪吒");  // 调用父类中带有参数的构造器
            System.out.println("Teacher(String name):"+name);
            this.name = name;
        }
    }
    // Student子类继承Person
    class Student extends Person{
        private String name;
    
        Student(){
            super("heihei");  // 调用父类中带有参数的构造器
            System.out.println("SubClass2");
        }
    
        public Student(String name){ // 自动调用父类的无参数构造器
            System.out.println("Student(String name):"+name);
            this.name = name;
        }
    }
    复制代码

    结果如下:

    ------Teacher 类继承------
    调用了父类的无参构造器: Person()
    Teacher
    调用了父类的带参构造器: Person(String name)
    Teacher(String name):张三
    ------Student 类继承------
    调用了父类的带参构造器: Person(String name)
    SubClass2
    调用了父类的无参构造器: Person()
    Student(String name):张三三
    复制代码

2.6.3 final修饰的类不能被继承

final 关键字主要用在三个地方:变量、方法、类。

  1. 修饰类:表示该类不能被继承;
  2. 修饰方法:表示方法不能被重写;
  3. 修饰变量:表示变量只能一次赋值以后值不能被修改(常量)。

final 的特点:

  • 对于一个 final 变量,如果是基本数据类型的变量,则其数值一旦在初始 化之后便不能更改;如果是引用类型的变量,则在对其初始化之后便不 能再让其指向另一个对象。
  • 当用 final 修饰一个类时,表明这个类不能被继承。final 类中的所有成员 方法都会被隐式地指定为 final 方法。
  • 使用 final 方法的原因有两个。第一个原因是把方法锁定,以防任何继承 类修改它的含义;第二个原因是效率。在早期的 Java 实现版本中,会将 final 方法转为内嵌调用。但是如果方法过于庞大,可能看不到内嵌调用 带来的任何性能提升(现在的 Java 版本已经不需要使用 final方法进行这些优化了)。类中所有的 private 方法都隐式地指定为 final。

我们测试下修饰类后到底能不能继承:

package com.nz;

public class InheritDemo4 {
}

// 父类
final class Fu {
    private String name;
}

//class Zi extends Fu{ // Cannot inherit from final 'com.nz.Fu' 会显示没办法继承Fu
//}
复制代码

结果:可以看出来在被final修饰的Fu类没办法继承,而且在编译期间就会报错了,没办法通过运行。

2.7 方法重写

2.7.1 介绍

子类中出现与父类一模一样的方法时(返回值类型,方法名和参数列表都相同),会出现覆盖效果,也称为重写或者复写。声明不变,重新实现

2.7.2 使用场景与案例

发生在子父类之间的关系。 子类继承了父类的方法,但是子类觉得父类的这方法不足以满足自己的需求,子类重新写了一个与父类同名的方法,以便覆盖父类的该方法。

写个测试案例:

package com.nz;

public class InheritDemo5 {

    public static void main(String[] args) {
        // 创建子类对象
        Cat lanMao = new Cat();
        // 调用父类继承而来的方法
        lanMao.run();
        // 调用子类重写的方法
        lanMao.sing();

    }
}

class Animal{
    public void sing(){
        System.out.println("动物都可以唱歌!");
    }
    public void run(){
        System.out.println("动物都可以跑!");
    }
}

class Cat extends Animal {
    public void sing(){
        System.out.println("我们一起学猫叫,一起喵喵喵!让我们一起撒个娇");
    }
}
复制代码

运行结果:

动物都可以跑!
我们一起学猫叫,一起喵喵喵!让我们一起撒个娇
复制代码

可以看出,蓝猫调用了重写后的sing方法。

2.7.2 @Override重写注解

  • @Override:注解,重写注解校验

  • 这个注解标记的方法,就说明这个方法必须是重写父类的方法,否则编译阶段报错。

  • 建议重写都加上这个注解,一方面可以提高代码的可读性,一方面可以防止重写出错!

    加上后的子类代码形式如下:

    class Cat extends Animal {
        // 声明不变,重新实现
        // 方法名称与父类全部一样,只是方法体中的功能重写了!
        @Override
        public void sing(){
            System.out.println("我们一起学猫叫,一起喵喵喵!让我们一起撒个娇");
        }
    }
    复制代码

2.7.3 注意事项

  1. 方法重写是发生在子父类之间的关系。
  2. 子类方法覆盖父类方法,必须要保证权限大于等于父类权限。
  3. 子类方法覆盖父类方法,返回值类型、函数名和参数列表都要一模一样。、

2.8 小结

继承是使用已存在的类的定义作为基础建立新类的技术,新类的定义可以增加新的数据或新的功能,也可以用父类的功能,但不能选择性地继承父类。通过使用继承我们能够非常方便地复用以前的代码。

注: 如果文章有任何错误和建议,请各位大佬尽情留言!如果这篇文章对你也有所帮助,希望可爱亲切的您给个三连关注下,非常感谢啦!也可以微信搜索太子爷哪吒公众号进行私聊我,感谢各位大佬!

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