还不明白面向对象? 本文带你彻底搞懂面向对象的三大特征(2024年11月Java版)

简介: 欢迎来到我的博客,我是瑞雨溪,一名热爱JavaScript和Vue的大一学生。如果你从我的文章中受益,欢迎关注我,我将持续更新更多优质内容。你的支持是我前进的动力!🎉🎉🎉

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1. 封装

1.1 封装的步骤

1.使用 private 关键字来修饰成员变量。

2.使用public修饰getter和setter方法。

1.2 封装的步骤实现

  1. private修饰成员变量
public class Student {
   
    private String name;
    private int age;
}
  1. public修饰getter和setter方法
public class Student {
   
    private String name;
    private int age;

    public void setName(String n) {
   
          name = n;
    }

    public String getName() {
   
          return name;
    }

    public void setAge(int a) {
   
        if (a > 0 && a <200) {
   
            age = a;
        } else {
   
            System.out.println("年龄非法!");
        }
    }

    public int getAge() {
   
          return age;
    }
}

2. 继承

2.1 概述

2.1.1 引入

假如我们要定义如下类:
学生类,老师类和工人类,分析如下。

  1. 学生类
    属性:姓名,年龄
    行为:吃饭,睡觉

  2. 老师类
    属性:姓名,年龄,薪水
    行为:吃饭,睡觉,教书

  3. 班主任
    属性:姓名,年龄,薪水
    行为:吃饭,睡觉,管理

如果我们定义了这三个类去开发一个系统,那么这三个类中就存在大量重复的信息(属性:姓名,年龄。行为:吃饭,睡觉)。这样就导致了相同代码大量重复,代码显得很臃肿和冗余,那么如何解决呢?

假如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。如图所示:
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其中,多个类可以称为子类,单独被继承的那一个类称为父类超类(superclass)或者基类

2.1.2 继承的含义

继承描述的是事物之间的所属关系,这种关系是:is-a 的关系。例如,兔子属于食草动物,食草动物属于动物。可见,父类更通用,子类更具体。我们通过继承,可以使多种事物之间形成一种关系体系。

继承:就是子类继承父类的属性行为,使得子类对象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。

2.1.3 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。

2.2 继承的格式

通过 extends 关键字,可以声明一个子类继承另外一个父类,定义格式如下:

class 父类 {
   
    ...
}

class 子类 extends 父类 {
   
    ...
}

需要注意:Java是单继承的,一个类只能继承一个直接父类,跟现实世界很像,但是Java中的子类是更加强大的。

2.3 继承案例

2.3.1 案例

请使用继承定义以下类:

  1. 学生类
    属性:姓名,年龄
    行为:吃饭,睡觉
  2. 老师类
    属性:姓名,年龄,薪水
    行为:吃饭,睡觉,教书
  3. 班主任
    属性:姓名,年龄,薪水
    行为:吃饭,睡觉,管理

2.3.2 案例图解分析

老师类,学生类,还有班主任类,实际上都是属于人类的,我们可以定义一个人类,把他们相同的属性和行为都定义在人类中,然后继承人类即可,子类特有的属性和行为就定义在子类中了。

如下图所示。

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2.3.3 案例代码实现

1.父类Human类

 public class Human {
   
    // 合理隐藏
    private String name ;
    private int age ;

    // 合理暴露
    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;
    }
 }

2.子类Teacher类

public class Teacher extends Human {
   
    // 工资
    private double salary ;

    // 特有方法
    public void teach(){
   
        System.out.println("老师在认真教技术!")}

    public double getSalary() {
   
        return salary;
    }

    public void setSalary(double salary) {
   
        this.salary = salary;
    }
}

3.子类Student类

public class Student extends Human{
   

}

4.子类HeadTeacher类

public class HeadTeacher extends Human {
   
    // 工资
    private double salary ;

       // 特有方法
    public void admin(){
   
        System.out.println("班主任强调纪律问题!")}

    public double getSalary() {
   
        return salary;
    }

    public void setSalary(double salary) {
   
        this.salary = salary;
    }
}

5.测试类

  public class Test {
   
      public static void main(String[] args) {
   
          Teacher dlei = new Teacher();
          dlei.setName("张三");
          dlei.setAge("31");
          dlei.setSalary(1000.99);
          System.out.println(dlei.getName());
          System.out.println(dlei.getAge());
          System.out.println(dlei.getSalary());
          dlei.teach();

          HeadTeacher linTao = new HeadTeacher();
          linTao.setName("李四");
          linTao.setAge("28");
          linTao.setSalary(1000.99);
          System.out.println(linTao.getName());
          System.out.println(linTao.getAge());
          System.out.println(linTao.getSalary());
          linTao.admin();

          Student xugan = new Student();
          xugan.setName("王五");
          xugan.setAge("31");
          //xugan.setSalary(1000.99); // xugan没有薪水属性,报错!
          System.out.println(xugan.getName());
          System.out.println(xugan.getAge());

      }
  }

2.3.4 小结

1.继承实际上是子类相同的属性和行为可以定义在父类中,子类特有的属性和行为由自己定义,这样就实现了相同属性和行为的重复利用,从而提高了代码复用。

2.子类继承父类,就可以直接得到父类的成员变量和方法。是否可以继承所有成分呢?请看下节!

2.4 子类不能继承的内容

2.4.1 引入

并不是父类的所有内容都可以给子类继承的:

子类不能继承父类的构造器,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。

2.4.2 演示代码

public class Demo03 {
   
    public static void main(String[] args) {
   
        Zi z = new Zi();
        System.out.println(z.num1);
//        System.out.println(z.num2); // 私有的子类无法使用
        // 通过getter/setter方法访问父类的private成员变量
        System.out.println(z.getNum2());

        z.show1();
        // z.show2(); // 私有的子类无法使用
    }
}

class Fu {
   
    public int num1 = 10;
    private int num2 = 20;

    public void show1() {
   
        System.out.println("show1");
    }

    private void show2() {
   
        System.out.println("show2");
    }

    public int getNum2() {
   
        return num2;
    }

    public void setNum2(int num2) {
   
        this.num2 = num2;
    }
}

class Zi extends Fu {
   
}

2.5 继承后的特点

2.5.1 成员变量

2.5.1.1 成员变量不重名

如果子类父类中出现不重名的成员变量,这时的访问是没有影响的。代码如下:

class Fu {
   
    // Fu中的成员变量
    int num = 5;
}
class Zi extends Fu {
   
    // Zi中的成员变量
    int num2 = 6;

    // Zi中的成员方法
    public void show() {
   
        // 访问父类中的num
        System.out.println("Fu num="+num); // 继承而来,所以直接访问。
        // 访问子类中的num2
        System.out.println("Zi num2="+num2);
    }
}
class Demo04 {
   
    public static void main(String[] args) {
   
        // 创建子类对象
        Zi z = new Zi(); 
          // 调用子类中的show方法
        z.show();  
    }
}

演示结果:
Fu num = 5
Zi num2 = 6

2.5.1.2 成员变量重名

如果子类父类中出现重名的成员变量,这时的访问是有影响的。代码如下:

class Fu1 {
   
    // Fu中的成员变量。
    int num = 5;
}
class Zi1 extends Fu1 {
   
    // Zi中的成员变量
    int num = 6;

    public void show() {
   
        // 访问父类中的num
        System.out.println("Fu num=" + num);
        // 访问子类中的num
        System.out.println("Zi num=" + num);
    }
}
class Demo04 {
   
    public static void main(String[] args) {
   
          // 创建子类对象
        Zi1 z = new Zi1(); 
          // 调用子类中的show方法
        z1.show(); 
    }
}
演示结果:
Fu num = 6
Zi num = 6

子父类中出现了同名的成员变量时,子类会优先访问自己对象中的成员变量。如果此时想访问父类成员变量如何解决呢?我们可以使用super关键字。

2.5.1.3 super访问父类成员变量

子父类中出现了同名的成员变量时,在子类中需要访问父类中非私有成员变量时,需要使用super 关键字,修饰父类成员变量,类似于 this

需要注意的是:super代表的是父类对象的引用,this代表的是当前对象的引用。

使用格式:

super.父类成员变量名

子类方法需要修改,代码如下:

class Fu {
   
    // Fu中的成员变量。
    int num = 5;
}

class Zi extends Fu {
   
    // Zi中的成员变量
    int num = 6;

    public void show() {
   
        int num = 1;

        // 访问方法中的num
        System.out.println("method num=" + num);
        // 访问子类中的num
        System.out.println("Zi num=" + this.num);
        // 访问父类中的num
        System.out.println("Fu num=" + super.num);
    }
}

class Demo04 {
   
    public static void main(String[] args) {
   
          // 创建子类对象
        Zi1 z = new Zi1(); 
          // 调用子类中的show方法
        z1.show(); 
    }
}

演示结果:
method num=1
Zi num=6
Fu num=5

小贴士:Fu 类中的成员变量是非私有的,子类中可以直接访问。若Fu 类中的成员变量私有了,子类是不能直接访问的。通常编码时,我们遵循封装的原则,使用private修饰成员变量,那么如何访问父类的私有成员变量呢?对!可以在父类中提供公共的getXxx方法和setXxx方法。

2.5.2 成员方法

2.5.2.1 成员方法不重名

如果子类父类中出现不重名的成员方法,这时的调用是没有影响的。对象调用方法时,会先在子类中查找有没有对应的方法,若子类中存在就会执行子类中的方法,若子类中不存在就会执行父类中相应的方法。代码如下:

class Fu {
   
    public void show() {
   
        System.out.println("Fu类中的show方法执行");
    }
}
class Zi extends Fu {
   
    public void show2() {
   
        System.out.println("Zi类中的show2方法执行");
    }
}
public  class Demo05 {
   
    public static void main(String[] args) {
   
        Zi z = new Zi();
         //子类中没有show方法,但是可以找到父类方法去执行
        z.show(); 
        z.show2();
    }
}

2.5.2.2 成员方法重名

如果子类父类中出现重名的成员方法,则创建子类对象调用该方法的时候,子类对象会优先调用自己的方法。

代码如下:

class Fu {
   
    public void show() {
   
        System.out.println("Fu show");
    }
}
class Zi extends Fu {
   
    //子类重写了父类的show方法
    public void show() {
   
        System.out.println("Zi show");
    }
}
public class ExtendsDemo05{
   
    public static void main(String[] args) {
   
        Zi z = new Zi();
         // 子类中有show方法,只执行重写后的show方法
        z.show();  // Zi show
    }
}

2.5.3 构造器

2.5.3.1 引入

当类之间产生了关系,其中各类中的构造器,又产生了哪些影响呢?
首先我们要回忆两个事情,构造器的定义格式和作用。

  1. 构造器的名字是与类名一致的。所以子类是无法继承父类构造方法的。
  2. 构造器的作用是初始化对象成员变量数据的。所以子类的初始化过程中,必须先执行父类的初始化动作。子类的构造方法中默认有一个super() ,表示调用父类的构造方法,父类成员变量初始化后,才可以给子类使用。(先有爸爸,才能有儿子

继承后子类构造器特点:子类所有构造器的第一行都会先调用父类的无参构造器,再执行自己

2.5.3.2 案例演示

按如下需求定义类:

  1. 人类
    成员变量: 姓名,年龄
    成员方法: 吃饭
  2. 学生类
    成员变量: 姓名,年龄,成绩
    成员方法: 吃饭

代码如下:

class Person {
   
    private String name;
    private int age;

    public Person() {
   
        System.out.println("父类无参");
    }

    // getter/setter省略
}

class Student extends Person {
   
    private double score;

    public Student() {
   
        //super(); // 调用父类无参,默认就存在,可以不写,必须再第一行
        System.out.println("子类无参");
    }

     public Student(double score) {
   
        //super();  // 调用父类无参,默认就存在,可以不写,必须再第一行
        this.score = score;    
        System.out.println("子类有参");
     }

}

public class Demo07 {
   
    public static void main(String[] args) {
   
        Student s1 = new Student();
        System.out.println("----------");
        Student s2 = new Student(99.9);
    }
}

输出结果:
父类无参
子类无参
----------
父类无参
子类有参

2.5.3.3 小结

  • 子类构造器执行的时候,都会在第一行默认先调用父类无参数构造器一次。
  • 子类构造器的第一行都隐含了一个super()去调用父类无参数构造器,super()可以省略不写。

2.6 方法重写

2.6.1 概念

方法重写 :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

2.6.2 使用场景和案例

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。

例如:我们定义了一个动物类代码如下:

public class Animal  {
   
    public void run(){
   
        System.out.println("动物跑的很快!");
    }
    public void cry(){
   
        System.out.println("动物都可以叫~~~");
    }
}

然后定义一个猫类,猫可能认为父类cry()方法不能满足自己的需求

代码如下:

public class Cat extends Animal {
   
    public void cry(){
   
        System.out.println("我们一起学猫叫,喵喵喵!喵的非常好听!");
    }
}

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

2.6.3 @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:

    public 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写了!
        @Override
        public void cry(){
         
            System.out.println("我们一起学猫叫,喵喵喵!喵的非常好听!");
        }
    }
    

2.6.4 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。

2.7 super(...)和this(...)

2.7.1 引入

class Person {
   
    private String name;
    private int age;

    public Person() {
   
        System.out.println("父类无参");
    }

    // getter/setter省略
}

class Student extends Person {
   
    private double score;

    public Student() {
   
        //super(); // 调用父类无参构造器,默认就存在,可以不写,必须再第一行
        System.out.println("子类无参");
    }

     public Student(double score) {
   
        //super();  // 调用父类无参构造器,默认就存在,可以不写,必须再第一行
        this.score = score;    
        System.out.println("子类有参");
     }
      // getter/setter省略
}

public class Demo07 {
   
    public static void main(String[] args) {
   
        // 调用子类有参数构造器
        Student s2 = new Student(99.9);
        System.out.println(s2.getScore()); // 99.9
        System.out.println(s2.getName()); // 输出 null
        System.out.println(s2.getAge()); // 输出 0
    }
}

我们发现,子类有参数构造器只是初始化了自己对象中的成员变量score,而父类中的成员变量name和age依然是没有数据的,怎么解决这个问题呢,我们可以借助与super(...)去调用父类构造器,以便初始化继承自父类对象的name和age.

2.7.2 super和this的用法格式

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

接下来我们使用调用构造器格式:

super(...) -- 调用父类的构造器,根据参数匹配确认
this(...) -- 调用本类的其他构造器,根据参数匹配确认

2.7.3 super(....)用法演示

代码如下:

class Person {
   
    private String name ="凤姐";
    private int age = 20;

    public Person() {
   
        System.out.println("父类无参");
    }

    public Person(String name , int age){
   
        this.name = name ;
        this.age = age ;
    }

    // getter/setter省略
}

class Student extends Person {
   
    private double score = 100;

    public Student() {
   
        //super(); // 调用父类无参构造器,默认就存在,可以不写,必须再第一行
        System.out.println("子类无参");
    }

     public Student(String name , int age,double score) {
   
        super(name ,age);// 调用父类有参构造器Person(String name , int age)初始化name和age
        this.score = score;    
        System.out.println("子类有参");
     }
      // getter/setter省略
}

public class Demo07 {
   
    public static void main(String[] args) {
   
        // 调用子类有参数构造器
        Student s2 = new Student("张三"2099);
        System.out.println(s2.getScore()); // 99
        System.out.println(s2.getName()); // 输出 张三
        System.out.println(s2.getAge()); // 输出 20
    }
}

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。

super(..)是根据参数去确定调用父类哪个构造器的。

2.7.4 super(...)案例图解

父类空间优先于子类对象产生

在每次创建子类对象时,先初始化父类空间,再创建其子类对象本身。目的在于子类对象中包含了其对应的父类空间,便可以包含其父类的成员,如果父类成员非private修饰,则子类可以随意使用父类成员。代码体现在子类的构造器调用时,一定先调用父类的构造器。理解图解如下:

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2.7.5 this(...)用法演示

  • 默认是去找本类中的其他构造器,根据参数来确定具体调用哪一个构造器。
  • 为了借用其他构造器的功能。
package com.itheima._08this和super调用构造器;
/**
 * this(...):
 *    默认是去找本类中的其他构造器,根据参数来确定具体调用哪一个构造器。
 *    为了借用其他构造器的功能。
 *
 */
public class ThisDemo01 {
   
    public static void main(String[] args) {
   
        Student xuGan = new Student();
        System.out.println(xuGan.getName()); // 输出:徐干
        System.out.println(xuGan.getAge());// 输出:21
        System.out.println(xuGan.getSex());// 输出: 男
    }
}

class Student{
   
    private String name ;
    private int age ;
    private char sex ;

    public Student() {
   
  // 很弱,我的兄弟很牛逼啊,我可以调用其他构造器:Student(String name, int age, char sex)
        this("徐干",21,'男');
    }

    public Student(String name, int age, char sex) {
   
        this.name = name ;
        this.age = age   ;
        this.sex = sex   ;
    }

    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;
    }

    public char getSex() {
   
        return sex;
    }

    public void setSex(char sex) {
   
        this.sex = sex;
    }
}

2.7.6 小结

  • 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。

  • super(..)和this(...)是根据参数去确定调用父类哪个构造器的。

  • super(..)可以调用父类构造器初始化继承自父类的成员变量的数据。
  • this(..)可以调用本类中的其他构造器。

2.8 继承的特点

  1. Java只支持单继承,不支持多继承。

    // 一个类只能有一个父类,不可以有多个父类。
    class A {
         }
    class B {
         }
    class C1 extends A {
         } // ok
    // class C2 extends A, B {} // error
    
  2. 一个类可以有多个子类。

    // A可以有多个子类
    class A {
         }
    class C1 extends A {
         }
    class C2 extends  A {
         }
    
  3. 可以多层继承。

    class A {
         }
    class C1 extends A {
         }
    class D extends C1 {
         }
    

    顶层父类是Object类。所有的类默认继承Object,作为父类。

3. 多态

3.1 多态的形式

多态是出现在继承或者实现关系中的

多态体现的格式

父类类型 变量名 = new 子类/实现类构造器;
变量名.方法名();

多态的前提:有继承关系,子类对象是可以赋值给父类类型的变量。例如Animal是一个动物类型,而Cat是一个猫类型。Cat继承了Animal,Cat对象也是Animal类型,自然可以赋值给父类类型的变量。

3.2 多态的案例演示

当使用多态方式调用方法时,首先检查父类中是否有该方法,如果没有,则编译错误;如果有,执行的是子类重写后方法。如果子类没有重写该方法,就会调用父类的该方法

总结起来就是:编译看左边,运行看右边。

代码如下:

定义父类:

public class Animal {
     
    public void eat(){
        System.out.println("动物吃东西!")}

定义子类:

class Cat extends Animal {
     
    public void eat() {
     
        System.out.println("吃鱼");  
    }  
}  

class Dog extends Animal {
     
    public void eat() {
     
        System.out.println("吃骨头");  
    }  
}

定义测试类:

public class Test {
   
    public static void main(String[] args) {
   
        // 多态形式,创建对象
        Animal a1 = new Cat();
        // 调用的是 Cat 的 eat
        a1.eat();

        // 多态形式,创建对象
        Animal a2 = new Dog();
        // 调用的是 Dog 的 eat
        a2.eat();
    }  
}

3.3 多态的定义和前提

多态: 是指同一行为,具有多个不同表现形式。

从上面案例可以看出,Cat和Dog都是动物,都是吃这一行为,但是出现的效果(表现形式)是不一样的。

前提【重点】

  1. 继承或者实现【二选一】

  2. 方法的重写【意义体现:不重写,无意义】

  3. 父类引用指向子类对象【格式体现】

    父类类型:指子类对象继承的父类类型,或者实现的父接口类型。

3.4 多态的好处

实际开发的过程中,父类类型作为方法形式参数,传递子类对象给方法,进行方法的调用,更能体现出多态的扩展性与便利。代码如下:

定义父类:

public abstract class Animal {
     
    public abstract void eat();  
}

定义子类:

class Cat extends Animal {
     
    public void eat() {
     
        System.out.println("吃鱼");  
    }  
}  

class Dog extends Animal {
     
    public void eat() {
     
        System.out.println("吃骨头");  
    }  
}

定义测试类:

public class Test {
   
    public static void main(String[] args) {
   
        // 多态形式,创建对象
        Cat c = new Cat();  
        Dog d = new Dog(); 

        // 调用showCatEat 
        showCatEat(c);
        // 调用showDogEat 
        showDogEat(d); 

        /*
        以上两个方法, 均可以被showAnimalEat(Animal a)方法所替代
        而执行效果一致
        */
        showAnimalEat(c);
        showAnimalEat(d); 
    }

    public static void showCatEat (Cat c){
   
        c.eat(); 
    }

    public static void showDogEat (Dog d){
   
        d.eat();
    }

    public static void showAnimalEat (Animal a){
   
        a.eat();
    }
}

由于多态特性的支持,showAnimalEat方法的Animal类型,是Cat和Dog的父类类型,父类类型接收子类对象,当然可以把Cat对象和Dog对象,传递给方法。

当eat方法执行时,多态规定,执行的是子类重写的方法,那么效果自然与showCatEat、showDogEat方法一致,所以showAnimalEat完全可以替代以上两方法。

不仅仅是替代,在扩展性方面,无论之后再多的子类出现,我们都不需要编写showXxxEat方法了,直接使用showAnimalEat都可以完成。从而实现了实现类的自动切换。

所以,多态的好处,体现在,可以使程序编写的更简单,并有良好的扩展。

3.5 多态的弊端

我们已经知道多态编译阶段是看左边父类类型的,如果子类有些独有的功能,此时多态的写法就无法访问子类独有功能了

class Animal{
   
    public  void eat(){
        System.out.println("动物吃东西!")}
class Cat extends Animal {
     
    public void eat() {
     
        System.out.println("吃鱼");  
    }  

    public void catchMouse() {
     
        System.out.println("抓老鼠");  
    }  
}  

class Dog extends Animal {
     
    public void eat() {
     
        System.out.println("吃骨头");  
    }  
}

class Test{
   
    public static void main(String[] args){
   
        Animal a = new Cat();
        a.eat();
        a.catchMouse();//编译报错,编译看左边,Animal没有这个方法
    }
}

3.5 引用类型转换

3.5.1 为什么要转型

多态的写法就无法访问子类独有功能了。

当使用多态方式调用方法时,首先检查父类中是否有该方法,如果没有,则编译错误。也就是说,不能调用子类拥有,而父类没有的方法。编译都错误,更别说运行了。这也是多态给我们带来的一点"小麻烦"。所以,想要调用子类特有的方法,必须做向下转型。

回顾基本数据类型转换

  • 自动转换: 范围小的赋值给范围大的.自动完成:double d = 5;
  • 强制转换: 范围大的赋值给范围小的,强制转换:int i = (int)3.14

​ 多态的转型分为向上转型(自动转换)与向下转型(强制转换)两种。

3.5.2 向上转型(自动转换)

  • 向上转型:多态本身是子类类型向父类类型向上转换(自动转换)的过程,这个过程是默认的。
    当父类引用指向一个子类对象时,便是向上转型。
    使用格式:
父类类型  变量名 = new 子类类型();
如:Animal a = new Cat();

原因是:父类类型相对于子类来说是大范围的类型,Animal是动物类,是父类类型。Cat是猫类,是子类类型。Animal类型的范围当然很大,包含一切动物。所以子类范围小可以直接自动转型给父类类型的变量。

3.5.3 向下转型(强制转换)

  • 向下转型:父类类型向子类类型向下转换的过程,这个过程是强制的。
    一个已经向上转型的子类对象,将父类引用转为子类引用,可以使用强制类型转换的格式,便是向下转型。

使用格式:

子类类型 变量名 = (子类类型) 父类变量名;:Aniaml a = new Cat();
   Cat c =(Cat) a;

3.5.4 案例演示

当使用多态方式调用方法时,首先检查父类中是否有该方法,如果没有,则编译错误。也就是说,不能调用子类拥有,而父类没有的方法。编译都错误,更别说运行了。这也是多态给我们带来的一点"小麻烦"。所以,想要调用子类特有的方法,必须做向下转型。

转型演示,代码如下:

定义类:

abstract class Animal {
     
    abstract void eat();  
}  

class Cat extends Animal {
     
    public void eat() {
     
        System.out.println("吃鱼");  
    }  
    public void catchMouse() {
     
        System.out.println("抓老鼠");  
    }  
}  

class Dog extends Animal {
     
    public void eat() {
     
        System.out.println("吃骨头");  
    }  
    public void watchHouse() {
     
        System.out.println("看家");  
    }  
}

定义测试类:

public class Test {
   
    public static void main(String[] args) {
   
        // 向上转型  
        Animal a = new Cat();  
        a.eat();                 // 调用的是 Cat 的 eat

        // 向下转型  
        Cat c = (Cat)a;       
        c.catchMouse();         // 调用的是 Cat 的 catchMouse
    }  
}

3.5.5 转型的异常

转型的过程中,一不小心就会遇到这样的问题,请看如下代码:

public class Test {
   
    public static void main(String[] args) {
   
        // 向上转型  
        Animal a = new Cat();  
        a.eat();               // 调用的是 Cat 的 eat

        // 向下转型  
        Dog d = (Dog)a;       
        d.watchHouse();        // 调用的是 Dog 的 watchHouse 【运行报错】
    }  
}

这段代码可以通过编译,但是运行时,却报出了 ClassCastException ,类型转换异常!这是因为,明明创建了Cat类型对象,运行时,当然不能转换成Dog对象的。

3.5.6 instanceof关键字

为了避免ClassCastException的发生,Java提供了 instanceof 关键字,给引用变量做类型的校验,格式如下:

变量名 instanceof 数据类型 
如果变量属于该数据类型或者其子类类型,返回true。
如果变量不属于该数据类型或者其子类类型,返回false

所以,转换前,我们最好先做一个判断,代码如下:

public class Test {
   
    public static void main(String[] args) {
   
        // 向上转型  
        Animal a = new Cat();  
        a.eat();               // 调用的是 Cat 的 eat

        // 向下转型  
        if (a instanceof Cat){
   
            Cat c = (Cat)a;       
            c.catchMouse();        // 调用的是 Cat 的 catchMouse
        } else if (a instanceof Dog){
   
            Dog d = (Dog)a;       
            d.watchHouse();       // 调用的是 Dog 的 watchHouse
        }
    }  
}

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