01 面向对象【继承、抽象类】
今日内容
- 继承
- 方法重写
- this/super关键字
- 抽象类
教学目标
- 能够写出类的继承格式
- 能够说出继承的特点
- 能够区分this和super的作用
- 能够说出方法重写的概念
- 能够说出方法重写的注意事项
- 能够写出抽象类的格式
- 能够写出抽象方法的格式
- 能够完成员工类综合案例
第一章 面向对象回顾
1.1 类与对象
什么是类?类是现实事物的抽象,将现实事物描述成对应的类,其行为封装为方法,属性封装为成员变量。比如说人,人都有哪些属性?姓名,年龄,性别…等等这些都属于人的属性,可以将其封装为类的成员变量。人都有哪些行为?吃饭,睡觉…等等都属于人的行为,可以将其封装为类的成员方法。那么就可以定义一个Person类来描述人这一类事物!
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public class Person {
private String name;//姓名
private int age;//年龄
//吃饭
public void eat(){
System.out.println("人吃了");
}
//睡觉
public void sleep(){
System.out.println("人睡了");
}
//空参构造
public Person() {
}
//带参构造
public Person(String name, int age) {
this.name = name;
this.age = age;
}
//get/set
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;
}
}
什么是对象?对象是从类中得到的具体实例!在定义Person类并没有一个具体的人出现,而创建对象后,就会出现一个具体的人,比如:
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public class Test {
public static void main(String[] args) {
Person p = new Person();
p.setName("张三");
p.setAge(18);
p.eat();
p.sleep();
}
}
1.2 对象的内存解释
对象在内存中的位置:对象由new关键字创建,如同数组,实体存在于堆内存中。任何事物均可以定义成类,创建对象,属于引用类型。而对象的引用变量是一个普通变量。存储的值是该对象堆内存中的地址。
引用类型赋值代码解释
引用类型赋值对应内存图
第二章 继承
2.1 概述
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。例如学校中的讲师、助教、班主任都属于员工。这些员工之间会形成一个继承体系,具体如下图所示。
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。
继承的概念:当要定义一个类(讲师)时,发现已有类(员工)和要定义的类相似,并且要定义的类属于已有类的一种时,可以将要定义类定义为已有类的子类。同时也可以反过来思考,当多个类(讲师,助教,班主任)有共性内容,可以将共性内容向上抽取,抽取到一个新的类(员工)中,那么多个类和新的类形成的关系叫做继承。
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:
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class 父类 {
...
}
class 子类 extends 父类 {
...
}
继承演示,代码如下:
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/*
* 定义员工类Employee,做为父类
*/
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");
}
}
/*
* 定义讲师类Teacher 继承 员工类Employee
*/
class Teacher 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 ExtendDemo01 {
public static void main(String[] args) {
// 创建一个讲师类对象
Teacher t = new Teacher();
// 为该员工类的name属性进行赋值
t.name = "小明";
// 调用该员工的printName()方法
t.printName(); // name = 小明
// 调用Teacher类继承来的work()方法
t.work(); // 尽心尽力地工作
}
}
在上述代码中,Teacher类通过extends关键字继承了Employee类,这样Teacher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
- 提高代码的复用性。
- 类与类之间产生了关系,是多态的前提。
2.3 继承后的特点——非私有成员变量
当类之间产生了关系后,其中各类中的成员变量,又产生了哪些影响呢?
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:
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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 ExtendDemo02 {
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
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:
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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() {
// 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 ExtendsDemo03 {
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 = 6
Zi num = 6
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,类似于之前学过的 this
。
使用格式:
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super.父类成员变量名
子类方法需要修改,代码如下:
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class Zi extends Fu {
// 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=" + super.num);
//访问子类中的num
System.out.println("Zi num=" + this.num);
}
}
演示结果:
Fu num = 5
Zi num = 6
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。
2.4 super和this
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方法调用时,一定先调用父类的构造方法。理解图解如下:
super和this的含义
super :代表父类的存储空间标识(可以理解为父亲的引用)。
this :代表当前对象的引用(谁调用就代表谁)。
super和this的用法
- 访问成员
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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
用法演示,代码如下:
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class Animal {
public void eat() {
System.out.println("animal : eat");
}
}
class Cat extends Animal {
public void eat() {
System.out.println("cat : eat");
}
public void eatTest() {
this.eat(); // this 调用本类的方法
super.eat(); // super 调用父类的方法
}
}
public class ExtendsDemo08 {
public static void main(String[] args) {
Animal a = new Animal();
a.eat();
Cat c = new Cat();
c.eatTest();
}
}
输出结果为:
animal : eat
cat : eat
animal : eat
- 访问构造方法
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this(...) -- 本类的构造方法
super(...) -- 父类的构造方法
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。
2.5 继承后的特点——非私有成员方法
当类之间产生了关系,其中各类中的成员方法,又产生了哪些影响呢?
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:
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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 ExtendsDemo04{
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();
}
}
成员方法重名——重写(Override)
如果子类父类中出现重名的成员方法,这时的访问是一种特殊情况,叫做方法重写 (Override)。
- 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。
代码如下:
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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
}
}
重写的应用
子类可以根据需要,定义特定于自己的行为。既沿袭了父类的功能名称,又根据子类的需要重新实现父类方法,从而进行扩展增强。比如新的手机增加来电显示头像的功能,代码如下:
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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 {
//重写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");
}
}
public class ExtendsDemo06 {
public static void main(String[] args) {
// 创建子类对象
NewPhone np = new NewPhone();
// 调用父类继承而来的方法
np.call();
// 调用子类重写的方法
np.showNum();
}
}
小贴士:这里重写时,用到super.父类成员方法,表示调用父类的成员方法。
注意事项
- 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。
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。
- 私有方法不能被重写(父类私有成员子类是不能继承的)
2.6 继承后的特点——构造方法
当类之间产生了关系,其中各类中的构造方法,又产生了哪些影响呢?
首先我们要回忆两个事情,构造方法的定义格式和作用。
- 构造方法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。
- 构造方法的作用是初始化成员变量的。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。代码如下:
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class Fu {
private int n;
Fu(){
System.out.println("Fu()");
}
}
class Zi extends Fu {
Zi(){
// super(),调用父类构造方法
super();
System.out.println("Zi()");
}
}
public class ExtendsDemo07{
public static void main (String args[]){
Zi zi = new Zi();
}
}
输出结果:
Fu()
Zi()
2.7 继承的特点
- Java只支持单继承,不支持多继承。
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//一个类只能有一个父类,不可以有多个父类。
class C extends A{} //ok
class C extends A, B... //error
- Java支持多层继承(继承体系)。
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class A{}
class B extends A{}
class C extends B{}
- 所有的类都直接或者间接继承了Object类,Object类是所有类的父类。
第三章 抽象类
3.1 概述
由来
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。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。
如:
描述讲师的行为:工作。
描述助教的行为:工作。
描述班主任的行为:工作。
讲师、助教、班主任之间有共性,可以进行向上抽取。抽取它们的所属共性类型:员工。由于讲师、助教、班主任都具有工作功能,但是他们具体工作内容却不一样。这时在描述员工时,发现了有些功能不能够具体描述,那么,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)修饰。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。
定义
- 抽象方法 : 没有方法体的方法。
- 抽象类:包含抽象方法的类。
3.2 abstract使用格式
抽象方法
使用abstract
关键字修饰方法,该方法就成了抽象方法,抽象方法只包含一个方法名,而没有方法体。
定义格式:
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修饰符 abstract 返回值类型 方法名 (参数列表);
代码举例:
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public abstract void run();
抽象类
如果一个类包含抽象方法,那么该类必须是抽象类。
定义格式:
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public abstract class 类名字 {
}
代码举例:
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public abstract class Employee {
public abstract void work();
}
抽象类的使用
继承抽象类的子类必须重写父类所有的抽象方法。否则,该子类也必须声明为抽象类。最终,必须有子类实现该父类的抽象方法,否则,从最初的父类到最终的子类都不能创建对象,失去意义。
代码举例:
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public class Teacher extends Employee {
public void work (){
System.out.println("讲课");
}
}
public class CatTest {
public static void main(String[] args) {
// 创建子类对象
Teacher t = new Teacher();
// 调用run方法
t.work();
}
}
输出结果:
讲课
此时的方法重写,是子类对父类抽象方法的完成实现,我们将这种方法重写的操作,也叫做实现方法。
3.3 注意事项
关于抽象类的使用,以下为语法上要注意的细节,虽然条目较多,但若理解了抽象的本质,无需死记硬背。
抽象类不能创建对象,如果创建,编译无法通过而报错。只能创建其非抽象子类的对象。
理解:假设创建了抽象类的对象,调用抽象的方法,而抽象方法没有具体的方法体,没有意义。
抽象类中,可以有构造方法,是供子类创建对象时,初始化父类成员使用的。
理解:子类的构造方法中,有默认的super(),需要访问父类构造方法。
抽象类中,可以有成员变量。
理解:子类的共性的成员变量 , 可以定义在抽象父类中。
抽象类中,不一定包含抽象方法,但是有抽象方法的类必定是抽象类。
理解:未包含抽象方法的抽象类,目的就是不想让调用者创建该类对象,通常用于某些特殊的类结构设计。
抽象类的子类,必须重写抽象父类中所有的抽象方法,否则,编译无法通过而报错。除非该子类也是抽象类。
理解:假设不重写所有抽象方法,则类中可能包含抽象方法。那么创建对象后,调用抽象的方法,没有意义。
第四章 综合案例—员工类体系
4.1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。
4.2案例分析
根据上述部门的描述,得出如下的员工体系图
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。
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
创建JavaEE工程师对象,完成工作方法的调用
4.3示例代码
定义员工类(抽象类)
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public abstract class Employee {
private String id;// 员工编号
private String name; // 员工姓名
public String getId() {
returnid;
}
publicvoid setId(String id) {
this.id = id;
}
public String getName() {
returnname;
}
publicvoid 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
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public abstract class Developer extends Employee {
}
定义维护部员工类Maintainer 继承 员工类Employee
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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
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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
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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
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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
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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
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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();
}
}