面向对象编程——继承和多态

//---引用我课堂老师的讲义（詹老师）

1、为什么使用继承

从已有的类派生出新的类，称为继承。

在不同的类中也可能会有共同的特征和动作，可以把这些共同的特征和动作放在一个类中，让其它类共享。

因此可以定义一个通用类，然后将其扩展为其它多个特定类，这些特定类继承通用类中的特征和动作。

继承是 Java 中实现软件重用的重要手段，避免重复，易于维护，易于理解。

2、父类和子类

称类 B 为"子类"，也称为次类、扩展类、派生类。

子类从它的父类中继承可访问的数据域和方法，也可以添加新的数据域和新的方法。

定义继承的语法：

修饰符 class 子类名 extends 父类名

例如：Shape 类是父类，其子类可以有 Circle 类、Rectangle 类、Triangle 类，等等。

继承的注意点：

• 子类不是父类的子集，子类一般比父类包含更多的数据域和方法。
• 父类中的 private 数据域在子类中是不可见的，因此在子类中不能直接使用它们。
• 继承是为"是一个"的关系建模的，父类和其子类间必须存在"是一个"的关系，否则不能用继承。
  但也并不是所有"是一个"的关系都应该用继承。例如，正方形是一个矩形，但不能让 Square 类来继承 Rectangle 类，因为正方形不能从矩形扩展得到任何东西。正确的继承关系是 Square 类继承 Shape 类
• Java 只允许单一继承（即一个子类只能有一个直接父类），C++ 可以多继承（即一个子类有多个直接父类）。

3、super 关键字

super 表示使用它的类的父类。super 可用于：

• 调用父类的构造方法；
• 调用父类的方法（子类覆盖了父类的方法时）；
• 访问父类的数据域（可以这样用但没有必要这样用）。

调用父类的构造方法语法：

super();  

或   

super(参数列表);

注意：super 语句必须是子类构造方法的第一条语句。不能在子类中使用父类构造方法名来调用父类构造方法。 父类的构造方法不被子类继承。调用父类的构造方法的唯一途径是使用 super 关键字，如果子类中没显式调用，则编译器自动将 super(); 作为子类构造方法的第一条语句。这会形成一个构造方法链。

静态方法中不能使用 super 关键字。

调用父类的方法语法：

super.方法名(参数列表);

如果是继承的方法，是没有必要使用 super 来调用，直接即可调用。但如果子类覆盖或重写了父类的方法，则只有使用 super 才能在子类中调用父类中的被重写的方法。

4、this 关键字

• 调用当前类的构造方法，并且必须是方法的第一条语句。如：this(); 调用默认构造方法。this(参数); 调用带参构造方法。
• 限定当前对象的数据域变量。一般用于方法内的局部变量与对象的数据域变量同名的情况。如 this.num = num。this.num 表示当前对象的数据域变量 num，而 num 表示方法中的局部变量。

java文件被编译成class文件时，在子类的所有构造函数中的第一行（第一个语句）会默认自动添加 super() 语句，在执行子类的构造函数前，总是会先执行父类中的构造函数。

在编写代码要注意：

• 1.如果父类中不含 默认构造函数（就是 类名() ），那么子类中的super()语句就会执行失败，系统就会报错。一般 默认构造函数 编译时会自动添加，但如果类中已经有一个构造函数时，就不会添加。
• 2.执行父类构造函数的语句只能放在函数内语句的首句，不然会报错。

在继承关系中，在调用函数（方法）或者类中的成员变量时，JVM（JAVA虚拟机）会先检测当前的类（也就是子类）是否含有该函数或者成员变量，如果有，就执行子类中的，如果没有才会执行父类中的。如下：

public class Start
{
    public static void main(String[] args)
    {
        Cat cat=new Cat("Jack","黑色");
        cat.eat();
        cat.run();
        cat.sleep();
    }

}

class Animal 
{
    String name;
    
    public Animal(){}//必须要写这个构造函数，不然Cat类的代码会出错
    
    public Animal(String name)
    {
        this.name=name;
    }
    
    void eat()
    {
        System.out.println(name+"正在吃");
    }
    
    void run()
    {
        System.out.println(name+"正在奔跑");
    }
    
    void sleep()
    {
        System.out.println(name+"正在睡觉");
    }
}

class Cat extends Animal
{
    String color;
    public Cat(String name,String color)
    {
        this.name=name;
        this.color=color;
    }
    void eat()
    {
        System.out.println(color+"的"+name+"正在吃鱼");
        }
}

运行结果如下：

黑色的Jack正在吃鱼
Jack正在奔跑
Jack正在睡觉

当子类出现与父类一样的函数时，这个被称为 重写 也叫 覆盖

Object类是所有类的直接父类或间接父类，也就是说是所有类的根父类，这个可以运用于参数的传递

如下：

public class Start
{
    public static void main(String[] args)
    {
        A a=new A();
        B b=new B();
        C c=new C();
        D d=new D();
        speak(a);
        speak(b);
        speak(c);
        speak(d);
    }
// instanceof 关键字是用于比较类与类是否相同，相同返回true，不同返回false
//当你不清楚你需要的参数是什么类型的，可以用Object来代替，Object可以代替任何类
    static void speak(Object obj)
    {
        if(obj instanceof A)//意思是：如果参数是 A 类，那么就执行一下语句
        {
            A aobj=(A)obj;//这里是向下转换，需要强制转换
            aobj.axx();
        }
        else if(obj instanceof B)
        {
            B bobj=(B)obj;
            bobj.bxx();
        }
        else if(obj instanceof C)
        {
            C cobj=(C)obj;
            cobj.cxx();
        }
    }
}
//这里举了四个类，他们的函数都不同，但都是 Object 类的子类
class A
{
    void axx()
    {
        System.out.println("Good morning!");
        System.out.println("This is A");
    }
}

class B
{
    void bxx()
    {
        System.out.println("Holle!");
        System.out.println("This is B");        
    }
}

class C
{
    void cxx()
    {
        System.out.println("Look!");
        System.out.println("This is C");        
    }
}

class D
{
    void dxx()
    {
        System.out.println("Oh!Bad!");
        System.out.println("This is D");        
    }
}

运行结果：

Good morning!
This is A
Holle!
This is B
Look!
This is C

子类不能直接继承父类中的 private 属性和方法。

/**建立一个公共动物父类*/
public class Animal {
    private String name;
    private int id;
    /*由于name和id都是私有的，所以子类不能直接继承，
    需要通过有参构造函数进行继承*/
    public Animal(String myname,int myid) {
        name = myname;
        id = myid;
    }
    public void eat() {
        System.out.println(name+"正在吃");
    }
    public void sleep() {
        System.out.println(name+"正在睡");
    }
    public void introduction() {
        System.out.println("大家好！我是"  +id+"号"+name +".");
    }

}

子类 Penguin 需要通过关键字 super 进行声明

public class Penguin extends Animal {
    public Penguin(String myname,int myid) {
        super(myname,myid); // 声明继承父类中的两个属性
    }
}

具体通过有参构造函数进行继承。

public class PenguinQQ {
    public static void main(String[] args) {
        // TODO Auto-generated method stub
        Penguin QQ = new Penguin("小冰",10086);
        //调用一个有参构造方法
        QQ.eat();
        QQ.sleep();
        QQ.introduction();
    }
}

运行结果:

小冰正在吃
小冰正在睡
大家好！我是10086号小冰.

对理解继承来说，最重要的事情是，知道哪些东西被继承了，或者说，子类从父类那里得到了什么。答案是：所有的东西，所有的父类的成员，包括变量和方法，都成为了子类的成员，除了构造方法。构造方法是父类所独有的，因为它们的名字就是类的名字，所以父类的构造方法在子类中不存在。除此之外，子类继承得到了父类所有的成员。

但是得到不等于可以随便使用。每个成员有不同的访问属性，子类继承得到了父类所有的成员，但是不同的访问属性使得子类在使用这些成员时有所不同：有些父类的成员直接成为子类的对外的界面，有些则被深深地隐藏起来，即使子类自己也不能直接访问。下表列出了不同访问属性的父类成员在子类中的访问属性：

public的成员直接成为子类的public的成员，protected的成员也直接成为子类的protected的成员。Java的protected的意思是包内和子类可访问，所以它比缺省的访问属性要宽一些。而对于父类的缺省的未定义访问属性的成员来说，他们是在父类所在的包内可见，如果子类不属于父类的包，那么在子类里面，这些缺省属性的成员和private的成员是一样的：不可见。父类的private的成员在子类里仍然是存在的，只是子类中不能直接访问。我们不可以在子类中重新定义继承得到的成员的访问属性。如果我们试图重新定义一个在父类中已经存在的成员变量，那么我们是在定义一个与父类的成员变量完全无关的变量，在子类中我们可以访问这个定义在子类中的变量，在父类的方法中访问父类的那个。尽管它们同名但是互不影响。

在构造一个子类的对象时，父类的构造方法也是会被调用的，而且父类的构造方法在子类的构造方法之前被调用。在程序运行过程中，子类对象的一部分空间存放的是父类对象。因为子类从父类得到继承，在子类对象初始化过程中可能会使用到父类的成员。所以父类的空间正是要先被初始化的，然后子类的空间才得到初始化。在这个过程中，如果父类的构造方法需要参数，如何传递参数就很重要了。