Java学习笔记（13）——面向对象编程

news2024/12/20 12:38:46

面向对象基础

目录

面向对象基础

方法重载

练习：

继承

继承树

protected

super

阻止继承

向上转型

向下转型

区分继承和组合

练习

小结：

方法重载

如果有一系列方法，功能类似，只是参数有所不同，就可以把这字方法名成同名方法：

class Hello {
    public void hello() {
        System.out.println("Hello");
    }

    public void hello(String name) {
        System.out.println("Hello " + name);
    }

    public void hello(String name,int age) {
        if(age < 18) {
            System.out.println("Hi " + name + "!");
        } else {
            System.out.println("Hello " + name + "!");
        }
    }
}

这种方法名相同，但各自参数不同，称为方法重载（Overload）。

通常，方法重载的返回值类型都是相同的。

举个例子：

String类提供了多个重载方法indexOf()，可以查找子串：

  • int indexOf(int ch)：根据字符的Unicode码查找
  • int indexOf(String str)：根据字符查找
  • int indexOf(int ch,int fromIndex)：指定起始位置，根据字符查找
  • int indexOf(String str,int fromIndex)：指定起始位置，根据字符串查找
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        String s = "Test string";
        int n1 = s.indexOf('t');
        int n2 = s.indexOf("st");
        int n3 = s.indexOf("st",4);
        System.out.println(n1);
        System.out.println(n2);
        System.out.println(n3);
    }
}

练习：

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Person ming = new Person();
        Person hong = new Person();
        ming.setName("Xiao Ming");
        hong.setName("Xiao ","Hong");
        System.out.println(ming.getName());
        System.out.println(hong.getFirstName() + hong.getSunName());
    }
}

class Person {
    private String name;
    private String sunName;
    private String firstName;

    public String getName() {
        return name;
    }
    public String getSunName() {
        return sunName;
    }
    public String getFirstName() {
        return firstName;
    }
    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public void setName(String fitstName,String sunName) {
        this.firstName = fitstName;
        this.sunName = sunName;

    }
}

继承

若要定义一个类，这个类包含了已有类的字段和方法，只是增加了一些字段和方法，可以用继承从而在这个类中不写重复代码。

继承是面向对象编程中非常强大的一种机制，可以复用代码，只需要为新的类编写新增功能即可。

Java用extends关键字来实现继承：

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;
    }
}

class Student extends Person {
    private int score;
    public void getScore(int score) {
        this.score = score;
    }
}

子类自动获得了父类所有字段，严禁定义与父类重名的字段。

在OOP的术语中，把Person成为超类，基类，父类；把Student成为子类，扩展类

继承树

在Java中 ，没有明确写extends的类，编译器自动加上extends Object。所以，除了Object，任何类都会继承自某个类，Java只允许一个class继承自一个类。

protected

继承的特点：子类无法访问父类的private字段或者private方法。所以下面例子中Student无法访问Person的name字段和age字段：

class Person {
    private String name;
    private int age;
}

class Student extends Person {
    public String hello() {
        return "Hello," + name;//会编译错误
    }
}

为了让子类可以访问父类的字段，要把private改为protected。用protected修饰的字段可以被子类访问。

class Person {
    protected String name;
    protected int age;
}

class Student extends Person {
    public String hello() {
        return "Hello," +name;//可以正常编译
    }
}

以上，protected关键字可以把字段和方法的访问权限控制在继承树内部，一个protected字段和方法可以被其子类、子类的子类访问。

super

表示父类（超类）。子类引用父类的字段时，可以用super.fieldName。例如：

class Student extends Person {
    public String hello() {
        return "Hello," + super.name;
    }
}

这里使用super.name或者this.name效果一致，编译器会自动定位到父类的name字段。

但是，在某些情况，必须使用super，如：

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Student s = new Student("Xiao Ming",12,89);
    }
}

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

}

class Student extends Person {
    protected int score;
    public Student(String name,int age,int score) {
        this.score = score;
    }
}

编译错误为：在Student的构造方法中，无法调用Person的构造方法。

在Java中，任何class的构造方法，第一行语句必须是调用父类的构造方法，编译器会自动加一个super·();所以，Student类的构造方法实际是这样：

class Student extends Person {
    protected int score;
    public Student(String namekint age,int score; {
        super();
        this.score = score;
    }
}

由于Person类并没有无参数的构造方法，所以编译失败，可以调用Person存在的某个构造方法，如：

class Student extends Person {
    protected int score;
    public Student(String name,int age,int score) {
        super(name,age);
        this.score = score;
    }
}

结论：如果父类没有默认构造方法，子类就必须显示调用super()并给出参数以便编译器定位到父类的一个合适的构造方法。子类不会继承父类的任何构造方法，子类默认的构造方法是编译器自动生成的，而不是继承的。

阻止继承

正常情况下，只要某个类没有final修饰符，那么任何类都可以从该class继承。用sealed修饰class，并通过permits明确写出能够从该class类继承的子类名称。

比如定义一个Shape类：

public sealed class Shape permits Rect,Circle,Triangle {
    ...
}

这就是一个sealed类，只允许指定的3个类继承它，

public final class Rect extends Shape{...}
// 没问题，因为Rect出现在Shape的permits列表中
// 但是，如果定义一个Ellipse就会报错
// 因为Ellipse并未出现在Shape的permits列表中。
public final class Sllipse extends Shape {...}
// Compile error: class is not allowed to extend sealed class: Shape

这种sealed类主要用于一些框架，防止继承被滥用。

sealed在Java15中目前是预览状态，要启用它必须使用参数--enable-preview和--source15

向上转型

如果Student是Person继承下来的，那么，一个引用类型为Person的变量，可以指向Student。Student拥有父类Person所有功能，Person类型的变量可以指向Student类型的实例。

Person p = new Student();

这种把一个子类类型安全的变为父类类型的赋值，被称为向上转型（upcasting）

Student s = new Student();
Person p = s;// upcasting,ok
Object o1 = p;// upcasting,ok
Object o2 = s;// upcasting,ok

继承树为：Student > Person > Object，所以，可以把Student类型转为Person或Object

向下转型

如果一个父类类型强制转为子类类型，就是向下转型（downcasting）

Person p1 = new Student();// upcasting,ok
Person p2 = new Person();
Student s1 = (student) p1;// ok
Student s2 = (Student) p2;// runtime error! ClassCastException!

为了避免向下转型出现错误Java提供了instanceof操作符，可以先判断一个实例究竟是不是某种类型。

Person p = new Person();
System.out.println(p instancaof Person);// true
System,out.ptintln(p instanceof Student);// false

Student s = new Student();
System.out.println(s instanceof Person);// true
System.out.println(s instanceof Student);// true


Student n = null;
System.out.println(n instanceof Student);ture

instanceof实际上判断一个变量所指的实例是否是指定类型，或者这个类型的子类。如果一个引用变量为null，那么对任何instanceof的判断都为false

利用instanceof，在向下转型前可以先判断：

Person p = new Student();
if (p instanceof Student) {
    // 只有判断成功才会向下转型
    Student s = (Student) p;
}

从Java14开始，判断instanceof后，可以直接转型为指定变量，避免再次强制转型。

Object obj = "hello";
if (obj instanceof String) {
    String s = (String) obj;
    System.out.println(s.toUpperCase());
}
// 可以改写为：
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Object obj = "hello";
        if(obj instanceof String s) {
            // 直接使用变量s
            System.out.println(s.yoUpperCase());
        }
    }
}

区分继承和组合

is关系用继承，has关系用组合：

class Student extends Person {
    protected Book book;
    protected int score;
}

练习

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Person p = new Person("小明",12);
        Student s = new Student("小红",29,99);
        Student ps = new PrimaryStudent("小军",9,100,5);
        System.out.println(ps.getScore());
    }
}

class Person {
    protected String name;
    protected int age;

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

class Student extends Person {
    protected int score;

    public Student(String name, int age, int score) {
        super(name, age);
        this.score = score;
    }

    public int getScore() {
        return score;
    }
}

class PrimaryStudent extends Student {
    protected int grade;
    public PrimaryStudent(String name, int age, int score, int grade) {
        super(name, age, score);
    }
}

小结：

继承是面向对象编程的一种强大的代码复用方式。

只允许单继承，所有类最终的根类是Object

protected允许子类访问父类的字段和方法

子类的构造方法可以通过super()调用父类的构造方法

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