java面向?qū)ο罄^承與多態(tài)介紹

更新時(shí)間：2022年01月06日 15:28:12 作者：Lucky_mzc

大家好，本篇文章主要講的是java面向?qū)ο罄^承與多態(tài)介紹，感興趣的同學(xué)趕快來(lái)看一看吧，對(duì)你有幫助的話記得收藏一下

一.概述

面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)的三大原則是封裝性，繼承性和多態(tài)性。繼承性是子類自動(dòng)共享父類的數(shù)據(jù)和方法的機(jī)制，它是由類的派生功能體現(xiàn)的。繼承具有傳遞性，使得一個(gè)類可以繼承另一個(gè)類的屬性和方法，這樣通過(guò)抽象出共同的屬性和方法組件新的類，便于代碼的重用。而多態(tài)是指不同類型的對(duì)象接收相同的消息時(shí)產(chǎn)生不同的行為，這里的消息主要是對(duì)類成員函數(shù)的調(diào)用，而不同的行為是指類成員函數(shù)的不同實(shí)現(xiàn)。當(dāng)對(duì)象接收到發(fā)送給它的消息時(shí)，根據(jù)該對(duì)象所屬的類，動(dòng)態(tài)選用在該類中定義的實(shí)現(xiàn)算法。

二.繼承

2.1 繼承的概述

在現(xiàn)實(shí)中存在很多如圖所示的關(guān)系：

出租車，卡車和公交車都是汽車的一種，分別擁有相似的特征。例如，引擎的數(shù)量，外觀顏色等。它們擁有相似的行為，如剎車和加速的功能。但是每種不同的交通工具又有自己的特征，如公交車擁有和其他交通工具不同的特性和行為——最大載客數(shù)量和到指定站點(diǎn)要報(bào)站的特點(diǎn)，而卡車的主要功能是送貨物，也就是載貨和卸貨，因此擁有最大載重量的特性。

在面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)中該怎樣描述現(xiàn)實(shí)世界的這種狀況呢？這就用到繼承的概念。

所謂繼承，就是從已有的類中派生出新的類，新的類能吸收已有類的數(shù)據(jù)屬性和行為，并能擴(kuò)展新的能力。已有的類一般稱為父類（基類或超類），這個(gè)過(guò)程也稱為類的派生。由基類產(chǎn)生的新類稱為派生類或子類，派生類同樣可以作為基類再派生新的子類，這樣就形成了類間的層次結(jié)構(gòu)。

基類和派生類類的關(guān)系如下：

* 基類是派生類的抽象（基類抽象了派生類的公共特征）。

* 派生類是對(duì)基類的擴(kuò)展。

* 派生類和基類的關(guān)相當(dāng)于“是一個(gè)（is a）”的關(guān)系，即派生類是基類的一個(gè)對(duì)象，而不是“有（has）”的關(guān)系，即類的對(duì)象包含一個(gè)或多個(gè)其他類的對(duì)象作為該類的屬性。

2.2 繼承機(jī)制

定義教師類，其中一類教師為Net教師，屬性為姓名，所屬部門，方法為授課，自我介紹。

public class NetTeacher {
   private String name;
   private String school;
   public NetTeacher(String myName,String mySchool){
      name = myName;
      school = mySchool;
   }
   public void giveLession(){
      System.out.println("啟動(dòng) VS2021 ");
      System.out.println("知識(shí)點(diǎn)講解");
      System.out.println("總結(jié)提問");
   }
   public void introduction(){
      System.out.println("大家好！我是" + schoool + "的" + name + " 。");
   }
}

定義教師類，其中一類教師為Java教師，屬性為姓名，所屬部門，方法為授課，自我介紹。

public class JavaTeacher {
   private String name;
   private String school;
   public JavaTeacher(String myName,String mySchool){
      name = myName;
      school = mySchool;
   }
   public void giveLession(){
      System.out.println("啟動(dòng) IDEA2021 ");
      System.out.println("知識(shí)點(diǎn)講解");
      System.out.println("總結(jié)提問");
   }
   public void introduction(){
      System.out.println("大家好！我是" + schoool + "的" + name + " 。");
   }
}

在程序處理中，發(fā)現(xiàn)兩個(gè)類的定義非常相似，有很多相同點(diǎn)，如教師的屬性姓名，所屬部門類似，類的方法也基本相同。

針對(duì)這種情況，將Java教師類和Net教師類的共性抽取出來(lái)，形成父類Teacher類，使得Net教師和Java教師成為Teacher類的子類，則子類繼承父類的基本屬性和方法，就簡(jiǎn)化了子類的定義。上述代碼可以修改如下：

public class Teacher {
   private String name;
   private String school;
   public Teacher(String myName,String mySchool){
      name = myName;
      school = mySchool;
   }
   public void giveLession(){
      System.out.println("知識(shí)點(diǎn)講解");
      System.out.println("總結(jié)提問");
   }
   public void introduction(){
      System.out.println("大家好！我是" + schoool + "的" + name + " 。");
   }
}
 
子類JavaTeacher：
public class JavaTeacher extends Teacher {
   public JavaTeacher(String myName,String mySchool){
      super(myName,mySchool);
   }
   public void giveLession(){
      System.out.println("啟動(dòng) IDEA2021 ");
      super.giveLession;
   }
 
子類NetTeacher：
public class NetTeacher extends Teacher {
   public NetTeacher(String myName,String mySchool){
      super(myName,mySchool);
   }
   public void giveLession(){
      System.out.println("啟動(dòng) VS2021 ");
      super.giveLession;
   }

子類自動(dòng)繼承父類的屬性和方法，子類中不再存在重復(fù)代碼，從而實(shí)現(xiàn)代碼的重用。

通過(guò)關(guān)鍵字 extends，分別創(chuàng)建父類 Teacher 的子類 JavaTeacher 和 NetTecher 。子類繼承父類所有的成員變量和成員方法，但不能繼承父類的構(gòu)造方法。在子類的構(gòu)造方法中，可使用語(yǔ)句super （參數(shù)列表）調(diào)用父類的構(gòu)造方法，如子類構(gòu)造方法中的語(yǔ)句 super（myName，mySchool）。

extends 說(shuō)明要構(gòu)建一個(gè)新類，該類從已存在的類派生而來(lái)。派生的定義過(guò)程，實(shí)際是經(jīng)歷了以下幾個(gè)過(guò)程：

*子類繼承父類中被聲明為 public 和 protected 的成員變量和成員方法，但是不能繼承被聲明為 private 的成員變量和成員方法。

*重寫父類成員，包括數(shù)據(jù)成員和成員函數(shù)。如果子類聲明了一個(gè)與父類成員函數(shù)相同的成員函數(shù)，子類中的新成員則屏蔽了父類同名成員，類似函數(shù)中的局部變量屏蔽了全局變量，稱為同名覆蓋（Overriding）。

*定義新成員。新成員是派生類自己的新特性。派生類新成員的加入使得派生類在功能上有所發(fā)展。

*必須在派類中重寫構(gòu)造方法，因?yàn)闃?gòu)造方法不能繼承。

2.3 類中屬性，方法的繼承與覆蓋

1.屬性的繼承與覆蓋

子類可以繼承父類的所有非私有屬性。

子類也可以覆蓋繼承的成員變量，對(duì)于子類可以從父類繼承的成員變量，只要子類中定義的成員變量和父類中的成員變量同名，子類就覆蓋了繼承的成員變量。

當(dāng)子類執(zhí)行它自己定義的方法時(shí)，所操作的就是它自己定義的數(shù)據(jù)成員，，從而覆蓋父類繼承來(lái)的數(shù)據(jù)成員。

2.方法的繼承與覆蓋

父類中非私有（ private ）方法可以被子類所繼承。

在子類繼承父類的成員方法時(shí)，應(yīng)注意一下兩項(xiàng)：

*子類不能訪問父類的 private 成員方法，但子類可以訪問父類的 piblic ，protected 成員方法。

*訪問 protected 時(shí)，子類和同一包內(nèi)的方法都能訪問父類的 protected 成員方法，但其他方法不能訪問。

方法的覆蓋是指子類中定義一個(gè)方法，并且這個(gè)方法的名字，返回類型，參數(shù)列表與父類繼承的方法完全相同。

2.4 super 關(guān)鍵字

子類不能繼承父類的構(gòu)造方法。

如果基類中沒有默認(rèn)構(gòu)造方法或希望調(diào)用帶參數(shù)的基類構(gòu)造方法，要使用關(guān)鍵字 super 來(lái)顯示調(diào)用基類構(gòu)造方法。使用關(guān)鍵字 super 調(diào)用基類構(gòu)造方法的語(yǔ)句，必須是子類構(gòu)造方法的第一個(gè)可執(zhí)行語(yǔ)句。調(diào)用基類構(gòu)造方法時(shí)，傳遞的參數(shù)不能是關(guān)鍵字 this 或當(dāng)前對(duì)象的非靜態(tài)成員。

super 關(guān)鍵字主要應(yīng)用于繼承關(guān)系實(shí)現(xiàn)子類對(duì)父類方法的調(diào)用，包括對(duì)父類構(gòu)造方法和一般方法的調(diào)用。具體使用方法如下：

（1）子類的構(gòu)造方法如果要引用 super ，必須把 super 放在構(gòu)造方法的第一個(gè)可執(zhí)行語(yǔ)句。例如：

public CommonEmployee (String name,double bonus){
   super (name);                         //通過(guò) super () 的調(diào)用，給父類的數(shù)據(jù)成員賦初值
   this.bonus = bonus;                   // this 指當(dāng)前對(duì)象
   System.out.println("子類構(gòu)造方法的調(diào)用");
}

（2）在 Java 中，有時(shí)還會(huì)遇到子類中的成員變量或方法與父類中的成員變量或方法同名。同名子類中的成員變量或方法名優(yōu)先級(jí)高，所以子類中的同名成員變量或方法覆蓋了父類的成員變量或方法，但是我們?nèi)绻胍褂酶割愔械倪@個(gè)成員變量或方法，就需要用到 super .

（3）可以用 super 直接傳遞參數(shù)。見下面代碼：

public class Person {
    Person(){
        prt("A Person.");
    }
    Person(String name){
        prt("A person name is:" + name);
    }
    public static void prt(String s){
        System.out.println(s);
    }
}
 
public class Chinese extends Person {
    Chinese(){
        super();                     //調(diào)用父類無(wú)形參構(gòu)造方法
        prt("A chinese");         //調(diào)用父類的方法prt
    }
    Chinese(String name){
        super(name);                 //調(diào)用父類具有相同形參的構(gòu)造方法
        prt("his name is:" + name);
    }
    Chinese(String name,int age){
        this(name);                  //調(diào)用當(dāng)前具有相同形參的構(gòu)造方法
        prt("his age is:" + age);
    }
 
    public static void main(String[] args) {
        Chinese cn = new Chinese();
        cn = new Chinese("Kevin");
        cn = new Chinese("Jhone",21);
    }
}

程序分析如下:

●main（)中首先構(gòu)建Chinese的第一個(gè)對(duì)象cn, 語(yǔ)句cn = new Chinese()調(diào)用子類無(wú)參的構(gòu)造方法Chinese()，在構(gòu)造方法中super()語(yǔ)句調(diào)用父類的無(wú)參構(gòu)造方法Person()，在父類無(wú)參的構(gòu)造方法中調(diào)用父類的方法prt()，程序輸出結(jié)果A Person,接下來(lái)返回子類的構(gòu)造方法的調(diào)用處，繼續(xù)執(zhí)行下面的語(yǔ)句pr("A chinese."),則調(diào)用父類的方法prt輸出結(jié)果A chinese.結(jié)束第一條語(yǔ)句。

●程序繼續(xù)執(zhí)行第二條語(yǔ)句cn = new Chinese("kevin");此時(shí)調(diào)用子類具有一個(gè)參數(shù)參的構(gòu)造方法Chinese(name)，在構(gòu)造方法中super(name)語(yǔ)句調(diào)用父類的有參構(gòu)造方法prt("A person name is:"+ name)，程序輸出結(jié)果A person name is:kevin,接下來(lái)返回子類的構(gòu)造方法的調(diào)用處，繼續(xù)執(zhí)行下面的語(yǔ)句prt("his name is:"+ name),則調(diào)用父類的方法prt輸出結(jié)果his name is:kevin,結(jié)束第二條語(yǔ)句。

●接下來(lái)程序繼續(xù)執(zhí)行第三條語(yǔ)句cn = new Chinese("Jhone,"22);程序執(zhí)行時(shí)先調(diào)用子類具有兩個(gè)參數(shù)參的構(gòu)造方法Chinese(name, age), 在構(gòu)造方法中this ( name )語(yǔ)句則調(diào)用的是當(dāng)前具有相同參數(shù)的構(gòu)造方法，即調(diào)用子類具有一個(gè)參數(shù)參的構(gòu)造方法Chinese(name),接下來(lái)調(diào)用父類的有參構(gòu)造方法Person(name)，為父類的name進(jìn)行初始化，再接下來(lái)在父類有參的構(gòu)造方法中調(diào)用父類的方法prt("A person name is:"+ name)，程序輸出結(jié)果A person name is: Jhone,接下來(lái)返回子類的構(gòu)造方法的調(diào)用處，繼續(xù)執(zhí)行下面的語(yǔ)句prt("his name is:"+ name),則調(diào)用父類的方法prt輸出結(jié)果his name is: Jhone,調(diào)用結(jié)束后程序返回子類構(gòu)造方法Chinese(name，age)執(zhí)行語(yǔ)句prt("his age is:"+ age); 輸出結(jié)果his age is:22，結(jié)束第二條語(yǔ)句。

三. 多態(tài)

多態(tài)是指在父類中定義的屬性和方法被子類繼承之后，可以具有不同的數(shù)據(jù)類型或表現(xiàn)出不同的行為，這使得同一個(gè)屬性或方法在父類及其各個(gè)子類中具有不同的含義。

對(duì)面向?qū)ο髞?lái)說(shuō)，多態(tài)分為編譯時(shí)多態(tài)和運(yùn)行時(shí)多態(tài)。其中編譯時(shí)多態(tài)是靜態(tài)的，主要是指方法的重載，它是根據(jù)參數(shù)列表的不同來(lái)區(qū)分不同的方法。通過(guò)編譯之后會(huì)變成兩個(gè)不同的方法，在運(yùn)行時(shí)談不上多態(tài)。而運(yùn)行時(shí)多態(tài)是動(dòng)態(tài)的，它是通過(guò)動(dòng)態(tài)綁定來(lái)實(shí)現(xiàn)的，也就是大家通常所說(shuō)的多態(tài)性。

Java 實(shí)現(xiàn)多態(tài)有 3 個(gè)必要條件：繼承、重寫和向上轉(zhuǎn)型。只有滿足這 3 個(gè)條件，開發(fā)人員才能夠在同一個(gè)繼承結(jié)構(gòu)中使用統(tǒng)一的邏輯實(shí)現(xiàn)代碼處理不同的對(duì)象，從而執(zhí)行不同的行為。

繼承：在多態(tài)中必須存在有繼承關(guān)系的子類和父類。重寫：子類對(duì)父類中某些方法進(jìn)行重新定義，在調(diào)用這些方法時(shí)就會(huì)調(diào)用子類的方法。向上轉(zhuǎn)型：在多態(tài)中需要將子類的引用賦給父類對(duì)象，只有這樣該引用才既能可以調(diào)用父類的方法，又能調(diào)用子類的方法。