封装
什么叫封装?
- private: 类内部能访问, 类外部不能访问
- 默认(也叫包访问权限): 类内部能访问, 同一个包中的类可以访问, 其他类不能访问
- protected: 类内部能访问, 子类和同一个包中的类可以访问, 其他类不能访问
- public : 类内部和类的调用者都能访问
使用private实现封装
- 被 public 修饰的成员变量或者成员方法, 可以直接被类的调用者使用。
- 被 private 修饰的成员变量或者成员方法, 不能被类的调用者使用。
封装的本质是:类的使用者根本不需要知道, 也不需要关注一个类都有哪些 private 的成员。从而让类调用者以更低的成本来使用类。
代码示例:
class Student{private String name = "张三";private int age = 20;public void show(){System.out.println("姓名:"+name+" ,年龄:"+age);}
}
public class Demo1 {public static void main(String[] args) {Student student = new Student();student.show();}
}
- 此时字段已经使用 private 来修饰,类的调用者(main方法中)不能直接使用, 而需要借助 show 方法,此时类的使用者就不必了解 Person 类的实现细节。
- 同时如果类的实现者修改了字段的名字,类的调用者不需要做出任何修改(类的调用者根本访问不到 name, age这样的字段)
注意事项
- private 不光能修饰字段, 也能修饰方法。
- 通常情况下我们会把字段设为 private 属性, 但是方法是否需要设为 public, 就需要视具体情形而定. 一般我们希望一个类只提供 "必要的" public 方法, 而不应该是把所有的方法都无脑设为 public
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
这时我们就需要引入父类 , 基类 或 超类和子类, 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,从而降低代码的冗余性。
继承的基本语法:
class 子类 extends 父类 {
}
- 使用 extends 指定父类
- Java 中一个子类只能继承一个父类
- 子类会继承父类的所有 public 的字段和方法
- 对于父类的 private 的字段和方法, 子类中是无法访问的
- 子类的实例中, 也包含着父类的实例. 可以使用 super 关键字得到父类实例的引用
我们来用代码实现一个继承关系:
class Father{public String name;public int age;public char sex;public void eat(){System.out.println("吃饭");}
}class Son extends Father{public void drink(){System.out.println("喝水");}
}public class Demo1{public static void main(String[] args) {Son son = new Son();son.name = "张三";son.age = 20;son.sex = '男';son.eat();son.drink();}
}
运行结果:
我们通过代码很容易看出来:当 Son 类继承了 Father 类后,就相当于把父类里的一些用 public 修饰过的属性和方法给拷贝过来了。
protected 关键字
在上述代码中我们发现, 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。所以我们就有个两全其美的办法:就是使用 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
Final关键字
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 int a = 10;
a = 20; // 编译出错
final 关键字也能修饰类, 此时表示被修饰的类就不能被继承
当我们用 final 修饰 Father 类后,再想用 Son 类继承 Father 类就发生报错了
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 。
代码示例:
class Student {}
class Teacher {}
class School {public Student[] students;public Teacher[] teachers;
}
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.
多态
向上转型
代码示例:
class Father{}
class Son extends Father{}
public class Data {public static void main(String[] args) {Father f1 = new Father();}
}
向上转型发生的时机:
- 直接赋值
- 方法传参
- 方法返回
直接赋值的方式我们已经演示了. 另外两种方式和直接赋值没有本质区别
方法传参
代码示例:
class Father{}
class Son extends Father{}
public class Data {public static void func(Father f1){}public static void main(String[] args) {func(new Son());}
}
方法返回
代码示例
class Father{}
class Son extends Father{}
public class Data {public static Father func(){Son son = new Son();return son;}public static void main(String[] args) {Father f1 = func();}
}
此时方法 func() 返回的是一个 Father 类型的引用, 但是实际上对应到 Son 的实例。
动态绑定
当子类和父类中出现同名方法的时候, 再去调用就会发生动态绑定。
class Father{public String name;public int age;public void eat(){System.out.println("正在吃东西");}
}
class Son extends Father{public void eat(){System.out.println("正在吃苹果");}
}
public class Data {public static void main(String[] args) {Father f = new Son();f.eat();}
}
此时, 我们发现:
- f 虽然是 Father 类型的引用, 但是 f 指向 Son 类型的实例。
- 在调用 eat() 方法的时候,本应该是调用 Father 类里面的方法,实际上调用的是 Son 类里面的方法
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。
关于重写的注意事项:
- 1. 重写和重载完全不一样.
- 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)
重载和重写的区别:
多态
有了面的向上转型, 动态绑定, 方法重写之后, 我们就可以使用 多态的形式来设计程序了.我们可以写一些只关注父类的代码, 就能够同时兼容各种子类的情况。
代码示例:打印各种形状
class Shape{public void draw(){System.out.println("打印一个图形");}
}
class Rectangle extends Shape{@Overridepublic void draw() {System.out.println("矩形");}
}
class Circle extends Shape{@Overridepublic void draw() {System.out.println("圆形");}
}
class Flower extends Shape{@Overridepublic void draw() {System.out.println("❀");}
}public class Data{public static void stamp(Shape shape){shape.draw();}public static void main(String[] args) {stamp(new Rectangle());stamp(new Circle());stamp(new Flower());}
}
运行结果:
多态顾名思义, 就是 "一个引用, 能表现出多种不同形态"
使用多态的好处是什么?
1) 类调用者对类的使用成本进一步降低
- 封装是让类的调用者不需要知道类的实现细节.
- 多态能让类的调用者连这个类的类型是什么都不必知道, 只需要知道这个对象具有某个方法即可
2) 能够降低代码的 "圈复杂度", 避免使用大量的 if - else
3) 可扩展能力更强
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.
代码示例:
class Son extends Father{public void eat(){System.out.println(name + "正在吃东西");}public void haha(){System.out.println("haha");}
}public class Data{public static void main(String[] args) {Father f2 = new Son();if(f2 instanceof Son){Son f3 = (Son)f2;f3.haha();}else{System.out.println("不能转型");}}
}
如果我们用普通的向上转型的话,是无法使用除了与父类同名的方法外的任何方法,但是我们使用向下转型就可以使用。只是这样一般不安全,所以我们要使用 instanceof 来判断是否正确的引用了子类。
super关键字
前面的代码中由于使用了重写机制, 调用到的是子类的方法. 如果需要在子类内部调用父类方法怎么办? 可以使用super 关键字。
代码示例:
class Father{public String name;public int age = 20;public void eat(){System.out.println("正在吃东西");}
}
class Son extends Father{public int age = 30;public void func(){System.out.println(super.age);}
}
public class Data {public static void main(String[] args) {Son son = new Son();son.func();}
}
我们可以看到在我们的子类和父类里都有属性 age ,当我们使用了 super 关键字后就可以访问父类的该属性。
运行结果:
super 和 this 的区别:
抽象类
语法规则:
abstract class Shape {
abstract public void draw();
}
- 在 draw 方法前加上 abstract 关键字, 表示这是一个抽象方法. 同时抽象方法没有方法体(没有 { }, 不能执行具体代码).
- 对于包含抽象方法的类, 必须加上 abstract 关键字表示这是一个抽象类.
注意事项:
1) 抽象类不能直接实例化
Shape shape = new Shape();
// 编译出错
Error:(30, 23) java: Shape是抽象的; 无法实例化
2) 抽象方法不能是 private 的
abstract class Shape {
abstract private void draw();
}
// 编译出错
Error:(4, 27) java: 非法的修饰符组合: abstract和private
3) 抽象类中可以包含其他的非抽象方法, 也可以包含字段. 这个非抽象方法和普通方法的规则都是一样的, 可以被重写,也可以被子类直接调用
abstract class Shape {
abstract public void draw();
void func() {
System.out.println("func");
}
}
class Rect extends Shape {
...
}
抽象类的作用 :
- 抽象类存在的最大意义就是为了被继承
- 抽象类本身不能被实例化, 要想使用, 只能创建该抽象类的子类. 然后让子类重写抽象类中的抽象方法
- 使用抽象类相当于多了一重编译器的校验