Java基础学习笔记七 Java基础语法之继承和抽象类

时间:2023-11-26 08:19:50

继承

继承的概念

在现实生活中,继承一般指的是子女继承父辈的财产。在程序中,继承描述的是事物之间的所属关系,通过继承可以使多种事物之间形成一种关系体系。

例如公司中的研发部员工和维护部员工都属于员工,程序中便可以描述为研发部员工和维护部员工继承自员工,同理,JavaEE工程师和Android工程师继承自研发部员工,而维网络维护工程师和硬件维护工程师继承自维护部员工。这些员工之间会形成一个继承体系,具体如下图所示。

Java基础学习笔记七 Java基础语法之继承和抽象类

在Java中,类的继承是指在一个现有类的基础上去构建一个新的类,构建出来的新类被称作子类,现有类被称作父类,子类会自动拥有父类所有可继承的属性和方法。

继承的格式&使用

在程序中,如果想声明一个类继承另一个类,需要使用extends关键字。
格式:class 子类 extends 父类 {}
接下来通过一个案例来学习子类是如何继承父类的,如下所示。Employee .java

/*
* 定义员工类Employee
*/
public class Employee {
String name; // 定义name属性
// 定义员工的工作方法
public void work() {
System.out.println("尽心尽力地工作");
}
}
/*
* 定义研发部员工类Developer 继承 员工类Employee
*/
class Developer extends Employee {
// 定义一个打印name的方法
public void printName() {
System.out.println("name=" + name);
}
}
* 定义测试类
*/
public class Example01 {
public static void main(String[] args) {
Developer d = new Developer(); // 创建一个研发部员工类对象
d.name = "小明"; // 为该员工类的name属性进行赋值
d.printName(); // 调用该员工的printName()方法
d.work(); // 调用Developer类继承来的work()方法
}
}

运行结果如下图所示。

Java基础学习笔记七 Java基础语法之继承和抽象类

在上述代码中,Developer类通过extends关键字继承了Employee类,这样Developer类便是Employee类的子类。从运行结果不难看出,子类虽然没有定义name属性和work()方法,但是却能访问这两个成员。这就说明,子类在继承父类的时候,会自动拥有父类的成员。

继承的好处&注意事项

继承的好处:

  • 继承的出现提高了代码的复用性,提高软件开发效率。
  • 继承的出现让类与类之间产生了关系,提供了多态的前提。

在类的继承中,需要注意一些问题,具体如下:
1、在Java中,类只支持单继承,不允许多继承,也就是说一个类只能有一个直接父类,例如下面这种情况是不合法的。

class A{}
class B{}
class C extends A,B{} // C类不可以同时继承A类和B类

2、多个类可以继承一个父类,例如下面这种情况是允许的。

class A{}
class B extends A{}
class C extends A{} // 类B和类C都可以继承类A

3、在Java中,多层继承是可以的,即一个类的父类可以再去继承另外的父类,例如C类继承自B类,而B类又可以去继承A类,这时,C类也可称作A类的子类。下面这种情况是允许的。

class A{}
class B extends A{} // 类B继承类A,类B是类A的子类
class C extends B{} // 类C继承类B,类C是类B的子类,同时也是类A的子类

4、在Java中,子类和父类是一种相对概念,也就是说一个类是某个类父类的同时,也可以是另一个类的子类。例如上面的这种情况中,B类是A类的子类,同时又是C类的父类。

继承-子父类中成员变量的特点

了解了继承给我们带来的好处,提高了代码的复用性。继承让类与类或者说对象与对象之间产生了关系。那么,当继承出现后,类的成员之间产生了那些变化呢?
成员变量:如果子类父类中出现不同名的成员变量,这时的访问是没有任何问题。
看如下代码:

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);
//访问子类中的num2
System.out.println("Zi num2="+num2);
}
}
class Demo
{
public static void main(String[] args)
{
Zi z = new Zi(); //创建子类对象
z.show(); //调用子类中的show方法
}
}

代码说明: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。

当子父类中出现了同名成员变量时,在子类中若要访问父类中的成员变量,必须使用关键字super来完成。super用来表示当前对象中包含的父类对象空间的引用。
在子类中,访问父类中的成员变量格式: super.父类中的成员变量 
看如下代码:

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;
void show()
{
//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
//访问父类中的num
System.out.println("Fu num="+super.num);
//访问子类中的num2
System.out.println("Zi num2="+this.num);
}
}
class Demo5
{
public static void main(String[] args)
{
Zi z = new Zi(); //创建子类对象
z.show(); //调用子类中的show方法
}
}

继承-子父类中成员方法特点-重写&应用

子父类中成员方法的特点
当在程序中通过对象调用方法时,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。
看如下代码:

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 Test{
public static void main(String[] args) {
Zi z = new Zi();
z.show(); //子类中没有show方法,但是可以找到父类方法去执行
z.show2();
}
}

成员方法特殊情况——覆盖

子类中出现与父类一模一样的方法时,会出现覆盖操作,也称为override重写、复写或者覆盖。

class Fu
{
public void show()
{
System.out.println("Fu show");
}
}
class Zi extends Fu
{
//子类复写了父类的show方法
public void show()
{
System.out.println("Zi show");
}
}

方法重写(覆盖)的应用

当子类需要父类的功能,而功能主体子类有自己特有内容时,可以重写父类中的方法,这样,即沿袭了父类的功能,又定义了子类特有的内容。
举例:比如手机,当描述一个手机时,它具有发短信,打电话,显示来电号码功能,后期由于手机需要在来电显示功能中增加显示姓名和头像,这时可以重新定义一个类描述智能手机,并继承原有描述手机的类。并在新定义的类中覆盖来电显示功能,在其中增加显示姓名和头像功能。
在子类中,访问父类中的成员方法格式: super.父类中的成员方法(); 
看如下代码:

//手机类
class Phone{
public void sendMessage(){
System.out.println("发短信");
}
public void call(){
System.out.println("打电话");
}
public void showNum(){
System.out.println("来电显示号码");
}
} //智能手机类
class NewPhone extends Phone{ //覆盖父类的来电显示号码功能,并增加自己的显示姓名和图片功能
public void showNum(){
//调用父类已经存在的功能使用super
super.showNum();
//增加自己特有显示姓名和图片功能
System.out.println("显示来电姓名");
System.out.println("显示头像");
}
}

方法重写的注意事项

重写需要注意的细节问题: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。

class Fu(){
void show(){}
public void method(){}
}
class Zi() extends Fu{
public void show(){} //编译运行没问题
void method(){} //编译错误
}

写法上稍微注意:必须一模一样:方法的返回值类型 方法名 参数列表都要一样。

总结:当一个类是另一个类中的一种时,可以通过继承,来继承属性与功能。如果父类具备的功能内容需要子类特殊定义时,进行方法重写。

不能为了继承某个功能而随意进行继承操作, 必须要符合 is a 的关系

  • 苹果 is a 水果
  • 男人 is a 人
  • 狗 is a 人 , 这种情况就不能继承了

重载与重写对比

重载

权限修饰符(public private 默认):无关
方法名:重载的两个方法的方法名必须相同
形参列表:

  • 形参类型的顺序不同
  • 形参的个数不同
  • 形参的类型不同

三者至少满足一个
返回值类型:重载与返回值类型无关

重写

权限修饰符(public private 默认): 子类方法的权限>=父类的方法的权限
方法名: 子类方法和父类方法必须相同
形参列表: 子类方法和父类方法的形参列表必须相同
返回值类型:基本类数据类型:必须相同
引用数据类型:子类方法的返回值类型和父类方法的返回值类型相同,或者子类方法的返回值类型是父类方法的返回值类型的 子类

抽象类

抽象类-产生

当编写一个类时,我们往往会为该类定义一些方法,这些方法是用来描述该类的功能具体实现方式,那么这些方法都有具体的方法体。但是有的时候,某个父类只是知道子类应该包含怎么样的方法,但是无法准确知道子类如何实现这些方法。比如一个图形类应该有一个求周长的方法,但是不同的图形求周长的算法不一样。那该怎么办呢?
分析事物时,发现了共性内容,就出现向上抽取。会有这样一种特殊情况,就是方法功能声明相同,但方法功能主体不同。那么这时也可以抽取,但只抽取方法声明,不抽取方法主体。那么此方法就是一个抽象方法。
描述JavaEE工程师:行为:工作。
描述Android工程师:行为:工作。
JavaEE工程师和Android工程师之间有共性,可以进行向上抽取。抽取它们的所属共性类型:研发部员工。由于JavaEE工程师和Android工程师都具有工作功能,但是他们具体工作内容却不一样。这时在描述研发部员工时,发现了有些功能(工作)不具体,这些不具体的功能,需要在类中标识出来,通过java中的关键字abstract(抽象)。
当定义了抽象函数的类也必须被abstract关键字修饰,被abstract关键字修饰的类是抽象类。

抽象类&抽象方法的定义

抽象方法定义的格式:

public abstract 返回值类型 方法名(参数);
抽象类定义的格式:
abstract class 类名 {
}

看如下代码:

//研发部员工
abstract class Developer {
public abstract void work();//抽象函数。需要abstract修饰,并分号;结束
} //JavaEE工程师
class JavaEE extends Developer{
public void work() {
System.out.println("正在研发淘宝网站");
}
}
//Android工程师

class Android extends Developer {
public void work() {
System.out.println("正在研发淘宝手机客户端软件");
}
}

抽象类的特点

  • 1、抽象类和抽象方法都需要被abstract修饰。抽象方法一定要定义在抽象类中。
  • 2、抽象类不可以直接创建对象,原因:调用抽象方法没有意义。
  • 3、只有覆盖了抽象类中所有的抽象方法后,其子类才可以创建对象。否则该子类还是一个抽象类。

之所以继承抽象类,更多的是在思想,是面对共性类型操作会更简单。

抽象类的细节问题:
1、抽象类一定是个父类? 是的,因为不断抽取而来的。
2、抽象类中是否可以不定义抽象方法。是可以的,那这个抽象类的存在到底有什么意义呢?不让该类创建对象,方法可以直接让子类去使用
3、抽象关键字abstract不可以和哪些关键字共存?

  • private:私有的方法子类是无法继承到的,也不存在覆盖,而abstract和private一起使用修饰方法,abstract既要子类去实现这个方法,而private修饰子类根本无法得到父类这个方法。互相矛盾。
  • final,暂时不关注,后面学
  • static,暂时不关注,后面学

综合案例---员工类系列定义

案例介绍

某IT公司有多名员工,按照员工负责的工作不同,进行了部门的划分(研发部员工、维护部员工)。研发部根据所需研发的内容不同,又分为JavaEE工程师、Android工程师;维护部根据所需维护的内容不同,又分为网络维护工程师、硬件维护工程师。
公司的每名员工都有他们自己的员工编号、姓名,并要做它们所负责的工作。

工作内容

JavaEE工程师:员工号为xxx的 xxx员工,正在研发淘宝网站
Android工程师:员工号为xxx的 xxx员工,正在研发淘宝手机客户端软件
网络维护工程师:员工号为xxx的 xxx员工,正在检查网络是否畅通
硬件维护工程师:员工号为xxx的 xxx员工,正在修复打印机
请根据描述,完成员工体系中所有类的定义,并指定类之间的继承关系。进行XX工程师类的对象创建,完成工作方法的调用。

案例分析

根据上述部门的描述,得出如下的员工体系图

Java基础学习笔记七 Java基础语法之继承和抽象类

根据员工信息的描述,确定每个员工都有员工编号、姓名、要进行工作。则,把这些共同的属性与功能抽取到父类中(员工类),关于工作的内容由具体的工程师来进行指定。

案例代码实现

根据员工体系图,完成类的定义
定义员工类(抽象类)

public abstract class Employee {
private String id;// 员工编号
private String name; // 员工姓名 public String getId() {
return id;
}
public void setId(String id) {
this.id = id;
}
public String getName() {
return name;
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
} //工作方法(抽象方法)
public abstract void work();
}

定义研发部员工类Developer 继承 员工类Employee

public abstract class Developer extends Employee {
}

定义维护部员工类Maintainer 继承 员工类Employee

public abstract class Maintainer extends Employee {
}

定义JavaEE工程师 继承 研发部员工类,重写工作方法

public class JavaEE extends Developer {
@Override
public void work() {
System.out.println("员工号为 " + getId() + " 的 " + getName() + " 员工,正在研发淘宝网站");
}
}

定义Android工程师 继承 研发部员工类,重写工作方法

public class Android extends Developer {
@Override
public void work() {
System.out.println("员工号为 " + getId() + " 的 " + getName() + " 员工,正在研发淘宝手机客户端软件");
}
}

定义Network网络维护工程师 继承 维护部员工类,重写工作方法

public class Network extends Maintainer {
@Override
public void work() {
System.out.println("员工号为 " + getId() + " 的 " + getName() + " 员工,正在检查网络是否畅通");
}
}

定义Hardware硬件维护工程师 继承 维护部员工类,重写工作方法

public class Hardware extends Maintainer {
@Override
public void work() {
System.out.println("员工号为 " + getId() + " 的 " + getName() + " 员工,正在修复打印机");
}
}

在测试类中,创建JavaEE工程师对象,完成工作方法的调用

public class Test {
public static void main(String[] args) {
//创建JavaEE工程师员工对象
JavaEE ee = new JavaEE();
//设置该员工的编号
ee.setId("000015");
//设置该员工的姓名
ee.setName("小明");
//调用该员工的工作方法
ee.work();
}
}