Java基礎(chǔ)-封裝和繼承

更新時(shí)間：2021年07月01日 16:33:13 作者：太子爺哪吒

這篇文章主要介紹了Java面向?qū)ο缶幊蹋ǚ庋b/繼承/多態(tài)）實(shí)例解析的相關(guān)內(nèi)容，具有一定參考價(jià)值，需要的朋友可以了解下希望可以幫助到你

一. 封裝

那封裝是什么呢？

在面向?qū)ο蟪淌皆O(shè)計(jì)方法中，封裝（英語(yǔ)：Encapsulation）是指一種將抽象性函式接口的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)部分包裝、隱藏起來的方法。

1.1 封裝的目的

直接通過操控類對(duì)象來達(dá)到目的，不需要對(duì)具體實(shí)現(xiàn)十分了解，使類屬性和方法的具體實(shí)現(xiàn)對(duì)外不可見。不但方便還起到了保護(hù)作用。
封裝最主要的功能在于我們能修改自己的實(shí)現(xiàn)代碼，而不用修改那些調(diào)用我們代碼的程序片段。
適當(dāng)?shù)姆庋b可以讓程式碼更容易理解與維護(hù)，也加強(qiáng)了程式碼的安全性。

1.2 封裝的好處

良好的封裝能夠減少耦合。
類內(nèi)部的結(jié)構(gòu)可以自由修改。
可以對(duì)成員變量進(jìn)行更精確的控制。
隱藏信息，實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)。

1.3 封裝的步驟

修改屬性的可見性來限制對(duì)屬性的訪問（一般限制為private），例如：

public class Person {
    private String name ; // 姓名
    private String gender ; // 性別
    private int age; // 年齡
}

這段代碼中，將 name 、sex和 age 屬性設(shè)置為私有的，只能本類才能訪問，其他類都訪問不了，如此就對(duì)信息進(jìn)行了隱藏。

對(duì)每個(gè)值屬性提供對(duì)外的公共方法訪問，也就是創(chuàng)建一對(duì)賦取值方法，用于對(duì)私有屬性的訪問，例如：

public class Person {
    private String name ; // 姓名
    private String gender ; // 性別
    private int age; // 年齡
    public void setName(String name) {
      	this.name = name;
    }
    public String getName() {
      	return name;
    }
	public void setGender(String gender) {
        this.gender = gender;
    }
    public String gender(){
        return gender;
    }
    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }
    public int getAge() {
      	return age;
    }
}

采用 this 關(guān)鍵字調(diào)用本類中的屬性，也就是類中的成員變量。主要為了解決實(shí)例變量（private String name）和局部變量（setName(String name)中的name變量）之間發(fā)生的同名的沖突。

1.4 封裝的例子

創(chuàng)建一個(gè)用戶類User:

代碼如下：

package com.nz.pojo;
public class User {
    private String username; // 用戶名
    private String password; // 密碼
    public String getUsername() {
        return username;
    }
    public void setUsername(String username) {
        this.username = username;
    }
    public String getPassword() {
        return password;
    }
    public void setPassword(String password) {
        this.password = password;
    }
}

編寫測(cè)試User的demo：EncapsulationDemo

代碼如下：

package com.nz;
import com.nz.pojo.User;
public class EncapsulationDemo {
    public static void main(String[] args) {
        User user = new User();
        user.setUsername("太子爺哪吒");
        user.setPassword("520");
        System.out.println("username: " + user.getUsername() + "-----------"
                            + "password: " + user.getPassword());
    }
}

執(zhí)行結(jié)果如下：

username:太子爺哪吒-----------password520

1.5 小結(jié)

封裝實(shí)際上是將類的某些信息隱藏在類的內(nèi)部，不允許外部程序直接訪問，而是通過該類提供的方法來實(shí)現(xiàn)對(duì)隱藏信息的訪問和操作。就是把我們想提供給外界的一些方法給暴露出來，以便外界能調(diào)用到我們。

二. 繼承

2.1 繼承的介紹

繼承是java面向?qū)ο缶幊碳夹g(shù)的一塊基石，因?yàn)樗试S創(chuàng)建分等級(jí)層次的類。描述的是事物之間的所屬關(guān)系，這種關(guān)系是：is-a 的關(guān)系。

繼承：就是子類繼承父類的屬性和行為，使得子類對(duì)象（實(shí)例）可以直接具有與父類相同的屬性、相同的行為。子類可以直接訪問父類中的非私有的屬性和行為。

2.2 生活中的繼承

兔子和長(zhǎng)頸鹿屬于食草動(dòng)物類，老虎和獅子屬于食肉動(dòng)物類。而食草動(dòng)物和食肉動(dòng)物又是屬于動(dòng)物類。

那是不是兔子、長(zhǎng)頸鹿、老虎、獅子都屬于動(dòng)物類呢？答案是沒錯(cuò)滴！雖然食草動(dòng)物和食肉動(dòng)物都是屬于動(dòng)物，但是兩者的屬性和行為上有差別，所以子類會(huì)具有父類的一般特性也會(huì)具有自身的特性。我們就可以再多個(gè)類中存在相同屬性和行為時(shí)，我們可以將這些內(nèi)容抽取到單獨(dú)一個(gè)類中，那么多個(gè)類無需再定義這些屬性和行為，只要繼承那一個(gè)類即可。

2.3 繼承的好處

提高代碼的復(fù)用性（減少代碼冗余，相同代碼重復(fù)利用）。
使類與類之間產(chǎn)生了關(guān)系。
子類擁有父類非 private 的屬性、方法。
子類可以擁有自己的屬性和方法，即子類可以對(duì)父類進(jìn)行擴(kuò)展。
子類可以用自己的方式實(shí)現(xiàn)父類的方法。
提高了類之間的耦合性（繼承的缺點(diǎn)，耦合度高就會(huì)造成代碼之間的聯(lián)系越緊密，代碼獨(dú)立性越差）。
Java 的繼承是單繼承，但是可以多重繼承，單繼承就是一個(gè)子類只能繼承一個(gè)父類，多重繼承就是，例如 B 類繼承 A 類，C 類繼承 B 類，所以按照關(guān)系就是 B 類是 C 類的父類，A 類是 B 類的父類，這是 Java 繼承區(qū)別于 C++ 繼承的一個(gè)特性。

2.4 繼承的格式

在Java當(dāng)中會(huì)通過extends關(guān)鍵字可以申明一個(gè)類是從另外一個(gè)類繼承而來的，一般形式如下：

class 父類 {
}
class 子類 extends 父類 {
}

需要注意一點(diǎn)： Java 不支持多繼承，但支持多重繼承。就如下：

class A {
}
class B extends A {   (對(duì)的)
}
class C extends A, B {  （錯(cuò)的）
}
class C extends B {   （對(duì)的）
}

頂層父類是Object類。所有的類默認(rèn)繼承Object，作為父類。

2.5 繼承的demo

編寫一個(gè)父類極其對(duì)應(yīng)的子類信息

結(jié)構(gòu)如下：

代碼如下：

父類Person：

package com.nz.pojo;
public 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;
    }
}

子類Student沒有額外的屬性和方法：

package com.nz.pojo;
/**
 * 繼承了Person特有的name, age，
 * 沒有額外的獨(dú)有屬性和方法
 */
public class Student extends Person{
}

子類Teacher多了一個(gè)工資的屬性和獨(dú)有的教書方法：

package com.nz.pojo;
/**
 * 繼承了Person特有的name, age，
 * 多了自己獨(dú)有的工資屬性還有獨(dú)有的教書方法
 */
public class Teacher extends Person{
    // 工資
    private double salary ;
    // 特有方法
    public void teach(){
        System.out.println("老師在認(rèn)真教書！");
    }
    public double getSalary() {
        return salary;
    }
    public void setSalary(double salary) {
        this.salary = salary;
    }
}

編寫測(cè)試代碼：

package com.nz;
import com.nz.pojo.Student;
import com.nz.pojo.Teacher;
public class InheritDemo {
    public static void main(String[] args) {
        Teacher teacher = new Teacher();
        teacher.setName("太子爺哪吒");
        teacher.setAge(18);
        teacher.setSalary(1999.99);
        System.out.println(teacher.getName());
        System.out.println(teacher.getAge());
        System.out.println(teacher.getSalary());
        teacher.teach();
        Student student = new Student();
        student.setName("哪吒");
        student.setAge(12);
        //student.setSalary(1999.99); // student沒有工資屬性，報(bào)錯(cuò)！
        System.out.println(student.getName());
        System.out.println(student.getAge());
    }
}

結(jié)果如下：

太子爺哪吒
18
1999.99
老師在認(rèn)真教書！
哪吒
12

從結(jié)果來看，子類繼承父類，就可以直接得到父類的成員變量和方法。而子類可以編寫一些特有的屬性和方法，但是是否可以繼承所有成分呢？

2.6 子類不能繼承的內(nèi)容

并不是父類的所有內(nèi)容都可以給子類繼承的：

2.6.1 super 與 this 關(guān)鍵字

這里先將這兩個(gè)關(guān)鍵字，super和this在繼承關(guān)系中，運(yùn)用比較頻繁。

super關(guān)鍵字：我們可以通過super關(guān)鍵字來實(shí)現(xiàn)對(duì)父類成員的訪問，用來引用當(dāng)前對(duì)象的父類。
this關(guān)鍵字：指向自己本類的引用。

super和this完整的用法如下：

this.成員變量    	--    本類的
super.成員變量    	--    父類的
this.成員方法名()  	--    本類的    
super.成員方法名()   --    父類的

具體演示，創(chuàng)建測(cè)試InheritDemo2：

package com.nz;
public class InheritDemo2 {
    public static void main(String[] args) {
        Animal a = new Animal();
        a.eat();
        Cat cat = new Cat();
        cat.eatFish();
    }
}
class Animal {
    void eat() {
        System.out.println("animal : eat");
    }
}
class Cat extends Animal {
    void eat() {
        System.out.println("cat : eat");
    }
    void eatFish() {
        this.eat();   // this 調(diào)用自己的方法
        super.eat();  // super 調(diào)用父類方法
    }
}

調(diào)用結(jié)果如下：

animal : eat
cat : eat
animal : eat

注意：

子類的每個(gè)構(gòu)造方法中均有默認(rèn)的super()，調(diào)用父類的空參構(gòu)造。手動(dòng)調(diào)用父類構(gòu)造會(huì)覆蓋默認(rèn)的super()。

super() 和 this() 都必須是在構(gòu)造方法的第一行，所以不能同時(shí)出現(xiàn)。

2.6.2 構(gòu)造器不能被繼承

子類不能繼承父類的構(gòu)造器（構(gòu)造方法或者構(gòu)造函數(shù)），它只是調(diào)用（隱式或顯式）。因?yàn)樽宇愑凶约旱臉?gòu)造器。值得注意的是子類可以繼承父類的私有成員（成員變量，方法），只是子類無法直接訪問而已，可以通過getter/setter方法訪問父類的private成員變量。
如果父類的構(gòu)造器帶有參數(shù)，則必須在子類的構(gòu)造器中顯式地通過super 關(guān)鍵字調(diào)用父類的構(gòu)造器并配以適當(dāng)?shù)膮?shù)列表。
如果父類構(gòu)造器沒有參數(shù)，則在子類的構(gòu)造器中不需要使用 super 關(guān)鍵字調(diào)用父類構(gòu)造器，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)調(diào)用父類的無參構(gòu)造器。

演示過程：

package com.nz;
public class InheritDemo3  {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("------Teacher 類繼承------");
        Teacher teacher = new Teacher();
        Teacher teacher2 = new Teacher("張三");
        System.out.println("------Student 類繼承------");
        Student student = new Student();
        Student student2 = new Student("張三三");
    }
}
// 父類
class Person {
    private String name;
    Person(){
        System.out.println("調(diào)用了父類的無參構(gòu)造器: Person()");
    }
    Person(String name) {
        System.out.println("調(diào)用了父類的帶參構(gòu)造器: Person(String name)");
        this.name = name;
    }
}
// Teacher子類繼承Person
class Teacher extends Person{
    private String name;
    Teacher(){
        // 自動(dòng)調(diào)用父類的無參數(shù)構(gòu)造器 因?yàn)闀?huì)有默認(rèn)super();
        System.out.println("Teacher");
    }
    public Teacher(String name){
        super("太子爺哪吒");  // 調(diào)用父類中帶有參數(shù)的構(gòu)造器
        System.out.println("Teacher(String name):"+name);
        this.name = name;
    }
}
// Student子類繼承Person
class Student extends Person{
    private String name;
    Student(){
        super("heihei");  // 調(diào)用父類中帶有參數(shù)的構(gòu)造器
        System.out.println("SubClass2");
    }
    public Student(String name){ // 自動(dòng)調(diào)用父類的無參數(shù)構(gòu)造器
        System.out.println("Student(String name):"+name);
        this.name = name;
    }
}

結(jié)果如下：

------Teacher 類繼承------
調(diào)用了父類的無參構(gòu)造器: Person()
Teacher
調(diào)用了父類的帶參構(gòu)造器: Person(String name)
Teacher(String name):張三
------Student 類繼承------
調(diào)用了父類的帶參構(gòu)造器: Person(String name)
SubClass2
調(diào)用了父類的無參構(gòu)造器: Person()
Student(String name):張三三

2.6.3 final修飾的類不能被繼承

final 關(guān)鍵字主要用在三個(gè)地方：變量、方法、類。

修飾類：表示該類不能被繼承；
修飾方法：表示方法不能被重寫；
修飾變量：表示變量只能一次賦值以后值不能被修改（常量）。

final 的特點(diǎn)：

對(duì)于一個(gè) final 變量，如果是基本數(shù)據(jù)類型的變量，則其數(shù)值一旦在初始化之后便不能更改；如果是引用類型的變量，則在對(duì)其初始化之后便不能再讓其指向另一個(gè)對(duì)象。
當(dāng)用 final 修飾一個(gè)類時(shí)，表明這個(gè)類不能被繼承。final 類中的所有成員方法都會(huì)被隱式地指定為 final 方法。
使用 final 方法的原因有兩個(gè)。第一個(gè)原因是把方法鎖定，以防任何繼承類修改它的含義；第二個(gè)原因是效率。在早期的 Java 實(shí)現(xiàn)版本中，會(huì)將 final 方法轉(zhuǎn)為內(nèi)嵌調(diào)用。但是如果方法過于龐大，可能看不到內(nèi)嵌調(diào)用帶來的任何性能提升（現(xiàn)在的 Java 版本已經(jīng)不需要使用 final方法進(jìn)行這些優(yōu)化了）。類中所有的 private 方法都隱式地指定為 final。

我們測(cè)試下修飾類后到底能不能繼承：

package com.nz;
public class InheritDemo4 {
}
// 父類
final class Fu {
    private String name;
}
//class Zi extends Fu{ // Cannot inherit from final 'com.nz.Fu' 會(huì)顯示沒辦法繼承Fu
//}

結(jié)果：可以看出來在被final修飾的Fu類沒辦法繼承，而且在編譯期間就會(huì)報(bào)錯(cuò)了，沒辦法通過運(yùn)行。

2.7 方法重寫

2.7.1 介紹

子類中出現(xiàn)與父類一模一樣的方法時(shí)（返回值類型，方法名和參數(shù)列表都相同），會(huì)出現(xiàn)覆蓋效果，也稱為重寫或者復(fù)寫。聲明不變，重新實(shí)現(xiàn)。

2.7.2 使用場(chǎng)景與案例

發(fā)生在子父類之間的關(guān)系。
子類繼承了父類的方法，但是子類覺得父類的這方法不足以滿足自己的需求，子類重新寫了一個(gè)與父類同名的方法，以便覆蓋父類的該方法。

寫個(gè)測(cè)試案例：

package com.nz;
public class InheritDemo5 {
    public static void main(String[] args) {
        // 創(chuàng)建子類對(duì)象
        Cat lanMao = new Cat();
        // 調(diào)用父類繼承而來的方法
        lanMao.run();
        // 調(diào)用子類重寫的方法
        lanMao.sing();
    }
}
class Animal{
    public void sing(){
        System.out.println("動(dòng)物都可以唱歌！");
    }
    public void run(){
        System.out.println("動(dòng)物都可以跑！");
    }
}
class Cat extends Animal {
    public void sing(){
        System.out.println("我們一起學(xué)貓叫，一起喵喵喵！讓我們一起撒個(gè)嬌");
    }
}

運(yùn)行結(jié)果：

動(dòng)物都可以跑！
我們一起學(xué)貓叫，一起喵喵喵！讓我們一起撒個(gè)嬌

可以看出，藍(lán)貓調(diào)用了重寫后的sing方法。

2.7.2 @Override重寫注解

@Override：注解，重寫注解校驗(yàn)！
這個(gè)注解標(biāo)記的方法，就說明這個(gè)方法必須是重寫父類的方法，否則編譯階段報(bào)錯(cuò)。
建議重寫都加上這個(gè)注解，一方面可以提高代碼的可讀性，一方面可以防止重寫出錯(cuò)！

加上后的子類代碼形式如下：

class Cat extends Animal {
    // 聲明不變，重新實(shí)現(xiàn)
    // 方法名稱與父類全部一樣，只是方法體中的功能重寫了！
    @Override
    public void sing(){
        System.out.println("我們一起學(xué)貓叫，一起喵喵喵！讓我們一起撒個(gè)嬌");
    }
}