【Java】万物皆对象——面向对象编程

⭐包

🏹导入包中的类

🏹静态导入

🏹将类放到包中

🏹包的访问权限控制

🏹常见的系统包

⭐继承

🏹基本语法

🏹protected关键字

🏹更复杂的继承关系

🏹final关键字

⭐组合

⭐多态

🏹向上转型

🏹动态绑定

🏹方法重写

🏹向下转型

🏹super关键字

🏹总结

⭐抽象类

🏹语法规则

🏹抽象类的作用

⭐接口

⭐包

🏹导入包中的类

Java 中已经提供了很多现成的类供我们使用. 例如

可以使用 java.util.Date 这种方式引入 java.util这个包中的 Date 类.

但是这种写法比较麻烦一些, 可以使用 import 语句导入包.

如果需要使用 java.util 中的其他类, 可以使用 import java.util.* 这个 * 号叫通配符，用了它就可以使用包中的所有类

但是更建议导入包中的类的时候要指定要导入的类名. 否则还是容易出现冲突的情况.

这时就需要用完整的类名

注意事项:

① import 和 C++ 的 #include 差别很大. C++ 必须 #include 来引入其他文件内容, 但是 Java 不需要.import 只是为了写代码的时候更方便. import 更类似于 C++ 的 namespace 和 using

② 使用通配符导入包下所有的类，java并不是像include那样导入所有文件，而是处理的时候需要用哪个类，他才会去拿那个类

🏹静态导入

使用 import static 可以导入包中的静态的方法和字段.

使用这种方式可以更方便的写一些代码, 例如

🏹将类放到包中

基本规则

在文件的最上方加上一个 package 语句指定该代码在哪个包中.

包名需要尽量指定成唯一的名字, 通常会用公司的域名的颠倒形式(例如 com.bit.demo1 )

包名要和代码路径相匹配. 例如创建 com.bit.demo1 的包, 那么会存在一个对应的路径ecom/bit/demo1 来存储代码.

如果一个类没有 package 语句, 则该类被放到一个默认包中.

包名必须小写

操作步骤

1) 在 IDEA 中先新建一个包: 右键 src -> 新建 -> 包

🏹包的访问权限控制

我们已经了解了类中的 public 和 private. private 中的成员只能被类的内部使用.

如果某个成员不包含 public 和 private 关键字, 此时这个成员可以在包内部的其他类使用, 但是不能在包外部的类使用.

下面的代码给了一个示例. Demo1 和 Demo2 是同一个包中, Test 是其他包中

Demo1.java

Demo2.java

Test.java

🏹常见的系统包

1. java.lang:系统常用基础类(String、Object),此包从JDK1.1后自动导入。

2. java.lang.reflect:java 反射编程包;

3. java.net:进行网络编程开发包。

4. java.sql:进行数据库开发的支持包。

5. java.util:是java提供的工具程序包。(集合类等) 非常重要

6. java.io:I/O编程开发包。

⭐继承

代码中创建的类, 主要是为了抽象现实中的一些事物(包含属性和方法).

有的时候客观事物之间就存在一些关联关系, 那么在表示成类和对象的时候也会存在一定的关联

例如, 设计一个类表示动物

注意, 我们可以给每个类创建一个单独的 java 文件. 类名必须和 .java 文件名匹配(大小写敏感)

这个代码我们发现其中存在了大量的冗余代码.

仔细分析, 我们发现 Animal 和 Cat 以及 Bird 这几个类中存在一定的关联关系:

这三个类都具备一个相同的 eat 方法, 而且行为是完全一样的.

这三个类都具备一个相同的 name 属性, 而且意义是完全一样的.

从逻辑上讲, Cat 和 Bird 都是一种 Animal (is - a 语义).

此时我们就可以让 Cat 和 Bird 分别继承 Animal 类, 来达到代码重用的效果

此时, Animal 这样被继承的类, 我们称为父类, 基类或超类, 对于像 Cat 和 Bird 这样的类, 我们称为子类, 派生类和现实中的儿子继承父亲的财产类似, 子类也会继承父类的字段和方法, 以达到代码重用的效果.

🏹基本语法

对于上面的代码, 可以使用继承进行改进. 此时我们让Cat 和 Bird 继承自 Animal 类, 那么 Cat 在定义的时候就不必再写 name 字段和 eat 方法.

extends 英文原意指 “扩展”. 而我们所写的类的继承, 也可以理解成基于父类进行代码上的 “扩展”.
例如我们写的 Bird 类, 就是在 Animal 的基础上扩展出了 fly 方法.

🏹protected关键字

刚才我们发现, 如果把字段设为 private, 子类不能访问. 但是设成 public, 又违背了我们 “封装” 的初衷.

两全其美的办法就是 protected 关键字.

对于类的调用者来说, protected 修饰的字段和方法是不能访问的

对于类的子类和同一个包的其他类来说, protected 修饰的字段和方法是可以访问的

🏹更复杂的继承关系

刚才我们的例子中, 只涉及到 Animal, Cat 和 Bird 三种类. 但是如果情况更复杂一些呢?

这个时候使用继承方式来表示, 就会涉及到更复杂的体系.

如刚才这样的继承方式称为多层继承, 即子类还可以进一步的再派生出新的子类.

时刻牢记, 我们写的类是现实事物的抽象. 而我们真正在公司中所遇到的项目往往业务比较复杂, 可能会涉及到一系列复杂的概念, 都需要我们使用代码来表示, 所以我们真实项目中所写的类也会有很多. 类之间的关系也会更加复杂.

但是即使如此, 我们并不希望类之间的继承层次太复杂. 一般我们不希望出现超过三层的继承关系.

如果继承层次太多, 就需要考虑对代码进行重构了.

如果想从语法上进行限制继承, 就可以使用 final 关键字

🏹final关键字

曾经我们学习过 final 关键字, 修饰一个变量或者字段的时候, 表示常量 (不能修改).

final 关键字也能修饰类, 此时表示被修饰的类就不能被继承.

final 关键字的功能是限制类被继承

"限制" 这件事情意味着 “不灵活”. 在编程中, 灵活往往不见得是一件好事. 灵活可能意味着更容易出错.

使用 final 修饰的类被继承的时候, 就会编译报错, 此时就可以提示我们这样的继承是有悖这个类设计的初衷的

例如我们平时是用的 String 字符串类, 就是用 final 修饰的, 不能被继承.

⭐组合

和继承类似, 组合也是一种表达类之间关系的方式, 也是能够达到代码重用的效果.

例如表示一个学校:

组合并没有涉及到特殊的语法(诸如 extends 这样的关键字), 仅仅是将一个类的实例作为另外一个类的字段.

这是我们设计类的一种常用方式之一.

组合表示 has - a 语义

在刚才的例子中, 我们可以理解成一个学校中 “包含” 若干学生和教师.

继承表示 is - a 语义

在上面的 “动物和猫” 的例子中, 我们可以理解成一只猫也 “是” 一种动物.

要注意体会两种语义的区别.

⭐多态

🏹向上转型

形如下面的代码

这个代码也可以写成这个样子

或者写成下面的方式

此时 bird2 是一个父类 (Animal) 的引用, 指向一个子类 (Bird) 的实例这种写法称为向上转型.

【为啥叫 “向上转型”?】

在面向对象程序设计中, 针对一些复杂的场景(很多类, 很复杂的继承关系), 程序猿会画一种 UML 图的方式来表示类之间的关系. 此时父类通常画在子类的上方. 所以我们就称为 “向上转型” , 表示往父类的方向转.

向上转型发生的时机:

🏹动态绑定

当子类和父类中出现同名方法的时候, 再去调用会出现什么情况呢?

对前面的代码稍加修改, 给 Bird 类也加上同名的 eat 方法, 并且在两个 eat 中分别加上不同的日志.

此时, 我们发现:

animal1 和 animal2 虽然都是 Animal 类型的引用, 但是 animal1 指向 Animal 类型的实例, animal2 指向Bird 类型的实例.

针对 animal1 和 animal2 分别调用 eat 方法, 发现 animal1.eat() 实际调用了父类的方法, 而animal2.eat() 实际调用了子类的方法.

因此, 在 Java 中, 调用某个类的方法, 究竟执行了哪段代码 (是父类方法的代码还是子类方法的代码) , 要看究竟这个引用指向的是父类对象还是子类对象. 这个过程是程序运行时决定的(而不是编译期), 因此称为动态绑定.

🏹方法重写

针对刚才的 eat 方法来说:

子类实现父类的同名方法, 并且参数的类型和个数完全相同, 这种情况称为覆写/重写/覆盖(Override).

关于重写的注意事项

1. 重写和重载完全不一样. 不要混淆(思考一下, 重载的规则是啥?)

2. 普通方法可以重写, static 修饰的静态方法不能重写.

3. 重写中子类的方法的访问权限不能低于父类的方法访问权限.

4. 重写的方法返回值类型不一定和父类的方法相同(但是建议最好写成相同, 特殊情况除外,如协变类型).

方法权限示例: 将子类的 eat 改成 private

另外, 针对重写的方法, 可以使用 @Override 注解来显式指定.

有了这个注解能帮我们进行一些合法性校验. 例如不小心将方法名字拼写错了 (比如写成 aet), 那么此时编译器就会发现父类中没有 aet 方法, 就会编译报错, 提示无法构成重写.

个人强烈推荐在代码中进行重写方法时显式加上 @Override 注解.

🏹向下转型

向上转型是子类对象转成父类对象, 向下转型就是父类对象转成子类对象. 相比于向上转型来说, 向下转型没那么常见,但是也有一定的用途.

接下来是我们熟悉的操作

接下来我们尝试让圆圆飞起来

注意事项

编译过程中, animal 的类型是 Animal, 此时编译器只知道这个类中有一个 eat 方法, 没有 fly 方法.虽然 animal 实际引用的是一个 Bird 对象, 但是编译器是以 animal 的类型来查看有哪些方法的.对于 Animal animal = new Bird(“圆圆”) 这样的代码,

编译器检查有哪些方法存在, 看的是 Animal 这个类型

执行时究竟执行父类的方法还是子类的方法, 看的是 Bird 这个类型.

那么想实现刚才的效果, 就需要向下转型.