java面向对象三大特征

news/2024/9/24 18:07:05

免责声明：java基础资料均来自于韩顺平老师的《循序渐进学Java零基础》教案，具体视频内容可以去B站观看，这些资料仅用于学习交流，不得转载用于商业活动

1.Java面向对象三大特征

Java面向对象编程有三大特征：封装、继承、多态

1.1 封装

封装(encapsulation)就是把抽象出的数据【属性】和对数据的操作【方法】封装在一起，数据被保护在内部，程序的其他部分只有通过被授权的操作【方法】，才能对数据进行操作。

封装的理解和好处

1）隐藏实现细节：方法(连接数据库)<---d调用(传入参数...)

2）可以对数据进行验证，保证安全合理

1.1.1 封装的实现步骤(三步)

1）将属性进行私有化private【不能直接修改属性】

2）提供一个公共的(public)set方法，用于对属性判断并赋值

　public void setXxx(类型参数名){ //Xxx表示某个属性

　　　　//加入数据验证的业务逻辑

　　　　属性=参数名；

　　}

3）提供一个公共的(public)get方法，用于获取属性的值

　　public 数据类型 getXxx(){ //权限判断，Xxx某个属性

　　　　return xx;

}

 1 public class Encapsulation01 {
 2     public static void main(String[] args) {
 3         Person person=new Person();
 4         person.setName("张三");
 5         person.setAge(30);
 6         person.setSalary(3000);
 7         System.out.println(person.info());
 8         ;
 9         System.out.println(person.getSalary());
10 
11         System.out.println("=====p的信息=====");
12         //自己使用构造器指定属性
13         Person p=new Person("p",180,50000);
14 
15         System.out.println(p.info());
16     }
17 }
18 
19 class Person{
20     public String name; //名字公开
21     private int age; //age 私有化
22     private double salary;
23 
24     public void say(int n,String name){
25 
26     }
27 
28     //构造器
29     public Person(){
30 
31     }
32 
33     //三个属性构造器
34     public Person(String name,int age,double salary){
35        // this.name=name;
36        // this.age=age;
37        // this.salary=salary;
38 
39         //我们可以将set方法卸载构造器中，这样任然可以验证
40         setName(name);
41         setAge(age);
42         setSalary(salary);
43     }
44 
45     public void setName(String name){
46         //加入对数据的校验，相当于增加了业务逻辑
47         if(name.length()>=2 && name.length()<=20){
48             this.name=name;
49         }else {
50             System.out.println("名字的长度不对，需要（2-6）个字符，默认名字");
51             this.name="无名人";
52         }
53 
54     }
55 
56     public String getName(){
57         return name;
58     }
59 
60     public void setAge(int age){
61         //判断
62         if(age>=1 && age<=120){//如果是合理范围
63             this.age=age;
64         }else{
65             System.out.println("您设置的年龄不对，需要在（1-120），给默认年龄18");
66             this.age=18;
67         }
68     }
69 
70     public int getAge(){
71         return age;
72     }
73 
74     public void setSalary(double salary){
75         this.salary=salary;
76     }
77 
78     public double getSalary(){
79         return salary;
80     }
81 
82     //写一个方法，返回属性信息
83     public String info(){
84         return "信息为 name="+name+" age="+age+"  薪水="+salary;
85     }
86 }

1.2 继承

继承可以解决代码复用，让我们的编程更加靠近人类思维，当多个类存在相同的属性（变量）和方法时，可以从这些类中抽象出父类，在父类中定义这些相同的属性和方法，所有的子类不需要重新定义这些属性和方法，只需要通过extends来声明继承父类即可。画出继承的示意图

1.2.1 继承的基本语法

class 子类 extends 父类{

}

1）子类就会自动拥有父类定义的属性和方法

2）父类又叫超类，基类

3）子类又叫派生类

//父类,是Pupil和Graduate的父类
public class Student {//共有属性public String name;public int age;private  double score;//成绩//共有方法public void setScore(double score){this.score=score;}public void showInfo(){System.out.println("学生名"+name+" 年龄"+age+" 成绩"+score);}
}public class Graduate extends Student{//和Pupil不一样public void testing(){System.out.println("大学生"+name+"正在考大学数学...");}
}public class Pupil extends Student{public void testing(){System.out.println("小学生"+name+" 正在考小学数学..");}
}public class Extends01 {public static void main(String[] args) {Pupil pupil=new Pupil();pupil.name="王舞";pupil.age=10;pupil.testing();pupil.setScore(80);pupil.showInfo();System.out.println("========");Graduate graduate=new Graduate();graduate.name="李四";graduate.age=22;graduate.testing();;graduate.setScore(89.5);graduate.showInfo();}
}

继承给变成带来的便利
1）代码的复用性提高了

2）代码的扩展性和维护性提高了

1.2.2 继承的深入讨论

子类继承了所有的属性和方法，非私有的属性和方法可以在子类直接访问，但是私有属性和方法不能在子类直接访问，要通过父类提供公共的方法去访问
子类必须调用父类的构造器，完成父类的初始化
当创建子类对象时，不管使用子类的哪个构造器，默认情况下总会去调用父类的无参构造器，如果父类没有提供无参构造器，则必须在子类的构造器中用super去指定使用父类的哪个构造器完成对父类的初始化工作，否则，编译不会通过
如果希望指定去调用父类的某个构造器，则显式调用一下：super(参数列表)
super在使用时，必须放在构造器第一行（super只能在构造器中使用）
super()和this()都只能放在构造器第一行，因此这两个方法不能共存在一个构造器
Java所有类都是Object类的子类，Object是所有类的基类
父类构造器的调用不限于直接父类！将一直往上追溯直到Object类(顶级父类)
子类最多只能继承一个父类（指直接继承），即Java中是单继承机制
不能滥用继承，子类和父类之间必须满足is-a的逻辑关系

  1 public class TopBase {//父类是Object
  2 
  3     public TopBase(){
  4         //super(); Object的无参构造器
  5         System.out.println("构造器ToBase()被调用...");
  6     }
  7 }
  8 
  9 public class Base  extends TopBase{ //父类
 10     //4个属性
 11     public int n1=100;
 12     protected int n2=200;
 13     int n3=300;
 14     private  int n4=400;
 15 
 16     public Base(){//无参构造
 17         System.out.println("父类Base()构造器被调用...");
 18     }
 19 
 20     public Base(String name,int age){//有参构造器
 21         //默认super()
 22         System.out.println("父类Base(String name,int age)构造器被调用...");
 23     }
 24 
 25     public Base(String name){
 26         System.out.println("父类Base(String name)构造器被调用...");
 27     }
 28 
 29     //父类提供一个public的方法，返回了n4
 30     public int getN4(){
 31         return n4;
 32     }
 33 
 34     public void test100(){
 35         System.out.println("test100");
 36     }
 37 
 38     protected void test200(){
 39         System.out.println("test200");
 40     }
 41 
 42     void test300(){
 43         System.out.println("test300");
 44     }
 45 
 46     private void test400(){
 47         System.out.println("test400");
 48     }
 49 
 50     //call
 51     public void callTest400(){
 52         test400();
 53     }
 54 }
 55 
 56 public class Sub extends Base{ //子类
 57     public Sub(String name,int age){
 58         //调用父类的无参构造器，如下，或者不写 ，默认就是调用super()
 59         //super(); //父类的无参构造器
 60         //调用父类的Base(String name)构造器
 61         //super("zs");
 62         //调用父类的Base(String name,int age)构造器
 63         super("张三",20);
 64 
 65         //细节：super在使用时，必须放在构造器第一行
 66         //细节：super()和this()都只能放在构造器第一行，因此这两个方法不能共存在一个构造器中
 67         //this() //不能再使用了
 68         System.out.println("子类Sub(String name,int age)构造器被调用...");
 69     }
 70 
 71     public Sub(){//无参构造器
 72         //super();//默认调用父类的无参构造器
 73         super("smith",10);
 74         System.out.println("子类Sub()构造器被调用");
 75     }
 76 
 77     //当创建子类对象时，不管使用子类的哪个构造器，默认情况下总会去调用父类的无参构造器
 78     public Sub(String name){
 79         super("tom",30);
 80         System.out.println("子类Sub(String name)构造器被调用...");
 81     }
 82 
 83     public void sayOk(){//子类方法
 84         //非私有的属性和方法可以再子类直接访问
 85         //但是私有属性和方法不能在子类直接访问
 86         System.out.println(n1+" "+n2+" "+n3);
 87         test100();
 88         test200();
 89         test300();
 90         //test400(); //错误
 91         //要通过父类提供公共的方法去访问
 92         System.out.println("n4="+getN4());
 93         callTest400();
 94     }
 95 }
 96 
 97 
 98 public class ExtendsDetail {
 99     public static void main(String[] args) {
100         System.out.println("===第一个对象===");
101         Sub sub=new Sub();//创建了子类对象sub
102         System.out.println("===第二个对象===");
103         Sub sub2=new Sub("jack");//创建了子类对象sub2
104         System.out.println("===第三个对象===");
105         Sub sub3=new Sub("王五",10);//创建了子类对象sub3
106         sub3.sayOk();
107     }
108 }

1.2.3 继承的本质分析（重要）

使用一个案例来分析当子类继承父类，创建子类对象时，内存中到底发生了什么？

提示：当子类对象创建好后，建立查找的关系

 1 public class ExtendsTheory {
 2     public static void main(String[] args) {
 3         Son son=new Son();//内存的布局
 4         /**
 5          * ->这时请大家注意，要按照查找关系来返回信息
 6          * （1）首先看子类是否有该属性
 7          * （2）如果子类有这个属性，并且可以访问，则返回信息
 8          * （3） 如果子类没有这个属性，就看父类有没有这个属性（如果父类有该属性，并且可以访问，就返回信息...）
 9          *  (4) 如果父类没有就按照（3）的规则，继续找上级父类，直到Object...
10          */
11         System.out.println(son.name);//返回就是大头儿子
12         System.out.println(son.getAge());//返回的就是39
13         System.out.println(son.hobby);//返回的就是旅游
14     }
15 }
16 
17 class GrandPa{//爷爷类
18     String name="大头爷爷";
19     String hobby="旅游";
20 }
21 
22 class Father extends GrandPa{ //父类
23     String name="大头爸爸";
24     private int age=39;
25     
26     public int getAge(){
27         return age;
28     }
29     
30 }
31 
32 class Son extends Father{//子类
33     String name="大头儿子";
34 }

1.2.4 子类创建的内存布局

1.3 super关键字

基本介绍

super代表父类的引用,用于访问父类的属性、方法、构造器

基本语法

访问父类的属性，但不能访问父类的private 属性。 super.属性名；
访问父类的方法，但不能访问父类的private方法。 super.方法名(参数列表)
访问父类的构造器。 super(参数列表)；只能放在构造器的第一句，只能出现一句

  1 public class Base {//父类是Object
  2     public int n1=999;
  3     public int age=111;
  4 
  5     public void cal(){
  6         System.out.println("Base类的cal()方法...");
  7     }
  8     public void eat(){
  9         System.out.println("Base类的eat()方法...");
 10     }
 11 }
 12 
 13 public class A extends Base{
 14     //4个属性
 15     public int n1=100;
 16     protected int n2=200;
 17     int n3=300;
 18     private int n4=400;
 19 
 20     public A(){
 21 
 22     }
 23     public A (String name){
 24 
 25     }
 26 
 27     public A(String name,int age){
 28 
 29     }
 30 
 31     public void cal(){
 32         System.out.println("A类的cal()方法...");
 33     }
 34 
 35     public void test100(){
 36         System.out.println("A类的test100()方法...");
 37     }
 38 
 39     protected void test200(){
 40         System.out.println("A类的test200()方法...");
 41     }
 42 
 43     void test300(){
 44         System.out.println("A类的test300()方法...");
 45     }
 46 
 47     private void test400(){
 48         System.out.println("A类的test400()方法...");
 49     }
 50 }
 51 
 52 public class B extends A{
 53     public int n1=888;
 54 
 55     //编写测试方法
 56     public void test(){
 57         //super的访问不限于直接父类，如果爷爷类和本类中有同名的成员，也可以使用super去访问爷爷类的成员
 58         //如果多个基类（上级类）中都有同名的成员，使用super访问遵循就近原则。A->B->C
 59         System.out.println("super.n1="+super.n1);
 60         super.cal();
 61     }
 62 
 63     //访问父类的属性，但不能访问父类的private属性 super.属性名
 64     public void hi(){
 65         System.out.println(super.n1+" "+super.n2+" "+super.n3);
 66     }
 67 
 68     public void cal(){
 69         System.out.println("B类中的cal()方法...");
 70     }
 71 
 72     public void sum(){
 73         System.out.println("B类的sum()");
 74         //希望调用父类-A的cal方法
 75         //这时，因为子类B没有cal方法，因此我们可以使用下面三种方式
 76         //找到cal方法时（cal()和this.cal()）,顺序是：
 77         //（1）先找本类，如果有，则调用
 78         //（2）如果没有，则找父类（如果有，并可以调用，则调用）
 79         //（3）如果父类没有，则继续找父类的父类，整个规则，就是一样的，直到Object类
 80         //提示：如果查找方法的过程中，找到了，但是不能当问，则报错，cannout access
 81         //如果查找方法的过程中，没有找到，则提示方法不存在
 82         cal();
 83         this.cal();//等价cal()
 84 
 85         //找到cal方法（super.cal()）的顺序是直接查找父类，其他的规则一样
 86         super.cal();
 87 
 88         //演示访问属性的规则
 89         /***
 90          * n1和this.n1查找的规则是
 91          * （1）先找本类，如果有，则调用
 92          * （2）如果没有，则找父类（如果有，并且可以调用，则调用）
 93          * （3）如果父类没有，则继续找父类的父类，整个规则，就是一样的，直到Object类
 94          * 提示：如果查找属性的过程中，找到了，但是不能访问，则报错，cannot access
 95          *      如果查找属性的过程中，没有找到，则提示属性不存在
 96          */
 97         System.out.println(n1);
 98         System.out.println(this.n1);
 99         // 找n1（super.n1）的顺序是直接查找父类属性，其他的规则一样
100         System.out.println(super.n1);
101     }
102 
103     //访问父类的方法，不能访问父类的private方法super.方法名(参数列表)；
104     public void ok(){
105         super.test100();
106         super.test200();
107         super.test300();
108         //super.test400();//不能访问父类的private方法
109     }
110     //访问父类的构造器super(参数列表)；只能放在构造器的第一句，只能出现一句。
111     public B(){
112         //super();
113         //super("jack",10)
114         super("jack");
115     }
116 }
117 
118 public class Super01 {
119     public static void main(String[] args){
120         B b=new B();//子类对象
121         b.sum();
122         b.test();
123         b.ok();
124     }
125 }

1.3.1 super给编程带来的便利/细节

调用父类的构造器的好处（分工明确，父类属性由父类初始化，子类属性由子类初始化）
当子类中有和父类中的成员（属性和方法）重名时，为了访问父类的成员，必须通过super。如果没有重名，使用super、this、直接访问是一样的效果
super的不限于直接父类，如果爷爷类和本类中有同名的成员，也可以使用super去访问爷爷类的成员；如果多个基类（上级类）中有同名的成员，使用super访问遵循就近原则A->B->C,当然也需要遵守访问权限的相关规则

1.3.2 super和this的比较

1.4 方法重写/覆盖（override）

1.4.1 基本介绍

简单的说：方法重写（覆盖）就是子类有一个方法，和父类的某个方法的名称、返回类型、参数一样，那么我们就说子类的这个方法重写（覆盖）了父类的方法

 1 public class Animal {
 2     public void cry() {
 3         System.out.println("动物叫唤");
 4     }
 5 
 6     public Object m1(){
 7         return null;
 8     }
 9 
10     public String m2(){
11         return null;
12     }
13 
14     public AAA m3()
15     {
16         return null;
17     }
18 
19     protected void eat()
20     {
21 
22     }
23 }
24 
25 class AAA
26 {
27 
28 
29 }
30 
31 class BBB extends AAA
32 {

Dog.java

public class Dog {//1.因为Dog是Animal子类//2.Dog的cry方法和Animal的cry定义形式一样（名称、返回类型、参数）//3.这时我们就说Dog的cry方法，重写了Animal的cry方法public void cry(){System.out.println("小狗汪汪叫..");}//细节：子类方法的返回类型和父类方法返回类型一样//或者是父类返回类型的子类//比如父类返回类型是Object//子类返回类型是Stringpublic String m1(){return null;}//这里Object不是String 因此编译错误
//    public Object m2()
//    {
//        return null;
//    }public BBB m3(){return null;}//细节：子类方法不能缩小父类方法的访问权限//public > protected > 默认 > privatepublic void eat(){}
}

Override01.java

public class Override01 {public static void main(String[] args){//演示方法重写的情况Dog dog=new Dog();dog.cry();}
}

1.4.2 注意事项和使用细节

方法重写也叫方法覆盖，需要满足下面的条件

子类的方法的形参列表、方法名称、要和父类方法的形参列表，方法名称完全一样
子类方法的返回类型和父类方法返回类型一样，或者是父类返回类型的子类
1. 比如父类返回类型是Object,子类方法返回类型是String
子类方法不能缩小父类方法的访问权限

1.4.3 方法重写和方法重载的比较

1.5 多态

例子，请编写一个程序，Mster类中有一个 Feed(喂食)方法，可以完成主人给动物喂食的信息

使用多态来解决这个问题

Animal.java

public class Animal {private String name;public Animal(String name) {this.name = name;}public String getName() {return name;}public void setName(String name) {this.name = name;}
}

Dog&Cat

public class Dog extends Animal{public Dog(String name){super(name);}
}public class Cat extends Animal{public Cat(String name){super(name);}
}

Food.java

public class Food {private String name;public Food(String name) {this.name = name;}public String getName() {return name;}public void setName(String name) {this.name = name;}
}

Bone&Fish

public class Bone extends Food{public Bone(String name){super(name);}
}public class Fish extends Food{public Fish(String name){super(name);}
}

Master.java

public class Master {private String name;public Master(String name) {this.name = name;}public String getName(){return name;}public void setName(String name){this.name = name;}//使用多态机制，可以统一的管理主人卫视的问题//animal编译类型是Animal，可以指向（接收）Animal子类的对象//food编译类型是Food,可以指向（接收）Food子类的对象public void feed(Animal animal,Food food){System.out.println("主人"+name+"给"+animal.getName()+"吃"+food.getName());}//主人给小狗喂食骨头
//    public void feed(Dog dog,Bone bone)
//    {
//        System.out.println("主人"+name+"给"+dog.getName()+"吃"+bone.getName());
//    }//主人给小猫喂黄花鱼
//    public void feed(Cat cat,Fish fish)
//    {
//        System.out.println("主人"+name+"给"+cat.getName()+"吃"+fish.getName());
//    }//如果动物很多，食物很多//===>feed方法很多，不利于管理和维护//Pig->Rice//Tiger->meat//...
}