【我与Java的成长记】之封装,继承详解(一)(能看懂文字就能明白系列)
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前言
面向对象的开发范式其实是对现实世界的理解和抽象的方法,那么具体如何将现实世界抽象成代码呢?这就需要运用面向对象的三大基本特征,分别是封装,继承,多态。
本节目标:
- 封装
- 继承
本节重点:
都是重点
一、封装(Encapsulation)
封装的概念
所谓封装,就是把客观事物封装成抽象的类,并且类可以把自己的数据和方法只让可信的类或者对象操作,对不可信的类或者对象隐藏信息
比如:对于电脑这样一个复杂的设备,提供给用户的就只是:开关机,通过键盘输入,显示器USB插孔等,让用户和计算机进行交互,完成日常事物。但实际上:电脑真正工作的确却是CPU,显卡,内存等一些硬件元件。
对于计算机使用者而言,不用关心内部核心部件,比如主板上线路是如何布局的,CPU内存是如何设计的等,用户只需知道,怎么开机,怎么通过键盘和鼠标与计算机进行交互即可。因此计算机厂商在出厂时,在外部套上壳子,将内部实现细节隐藏起来,仅仅对外提供开关机,鼠标以及键盘插孔等,让用户可以与计算机进行交换即可。
封装:将数据和操作数据的方法进行有机结合,隐藏对象的属性和实现细节,仅对外公开接口来和对象进行交互
封装举例
举个简单的例子:
class Rectangle {
private int length;//被private修饰的成员变量只能在类中访问,不能被其他类访问
private int width;
public Rectangle(int length,int width){//构造方法
this.length = length;
this.width = width;
}
public int area(){//获得矩形面积
return this.length*this.width;
}
}
public class test1{
public static void main(String[] args) {
Rectangle rectangle = new Rectangle(3,9);
System.out.println(rectangle.area());
}
}
在上面的代码中有两个类,Rectangle类中的width和length被private修饰,所以只能在Rectangle类中访问,不能被其他类访问,这时我们可以借助 area方法计算并返回值,然后在test1类中调用area方法获得值并输出,如果要在test1访问Rectangle类中的length编译器则会报错。
访问限定符
Java中主要通过类和访问权限来实现封装:类可以将数据以及封装数据的方法结合在一起,更符合人类对事物的认知,而访问权限用来控制方法或者成员变量能否直接在类外使用。Java提供了四种访问限定符。
注意:
- default权限指:什么都不写时的默认权限。
- 访问权限除了可以限定类中的成员的可见性,也可以控制类的可见性。
- 一般情况下成员变量设置为private,成员方法设置为public。
二、继承(Inheritance)
继承的概念
继承机制:是面向对象程序设计使代码可以复用的最重要的手段,它允许程序员在保持原有的类特性的基础上进行扩展,增加新功能,这样产生新的类,称为派生类。继承呈现了面向对象程序设计的层次结构,体现了由简单到复杂的认知过程。继承主要解决的问题是:共性的抽取,实现代码复用。
比如:猫和狗,它们是动物
那我们用java可以这样设计:
//dog
public class Dog {
String name;
int age;
public void bark(){
System.out.println(name+"正在汪汪叫");
}
public void eat(){
System.out.println(name+"正在吃饭");
}
}
//Cat
public class Cat {
String name;
int age;
public void maiomiao(){
System.out.println(name+"正在喵喵叫");
}
public void eat(){
System.out.println(name+"正在吃饭");
}
}
观察上面的两段代码,我们发现猫和狗类中存在大量重复,如图所示:
这时候我们就可以将这些共性抽取出来,实现代码复用,即继承。
继承的语法
在Java中如果要表示类之间的继承关系,需要借助extends关键字,具体如下:
修饰符 class 子类 extends 父类{
//…
}
注意:
- 子类会将父类中的成员变量或者成员方法继承到子类中。
- 子类继承父类之后,必须要新添加自己特有的成员,体现出与父类的不同,否则就没必要继承了。
那我们就可以尝试对上面的猫类和狗类的代码进行优化了
比如:我们可以创建一个动物类,专门来放猫和狗的共性
public class Animal {
int age;
String name;
public void eat(){
System.out.println(name+"正在吃饭");
}
}
class Dog extends Animal{
public void bark(){
System.out.println(name+"正在汪汪叫");
}
}
class Cat extends Animal{
public void maiomiao(){
System.out.println(name+"正在喵喵叫");
}
}
public class test1{
public static void main1(String[] args) {
Dog dog = new Dog();//实例化对象
System.out.println(dog.age);// dog类中并没有定义任何成员变量,
System.out.println(dog.name);// name和age属性肯定是从父类Animal中继承下来的
dog.eat();// dog访问的eat()方法也是从Animal中继承下来的
}
}
上述图示中,Dog和Cat都继承了Animal类,其中:Animal类称为父类/基类或者超类,Dog和Cat可以称为Animal的子类/派生类,继承之后,子类可以复用父类中成员,子类在实现时只需关心自己新增的成员即可。
从继承概念中可以看出继承最大的作用就是:实现代码复用,还有就是来实现多态(后面讲到)
父类成员的访问
在继承体系中,子类将父类中的方法和字段继承下来了,那在子类中能否直接访问父类继承下来的成员呢?
1、子类中访问父类的成员变量
一、子类和父类不存在同名成员变量
成员变量访问遵循“就近原则”,自己有的话优先访问自己的,如果没有则向父类中找。
例如:
class Base{
int a;
int b;
}
public class Derived extends Base{
int c;
public void method(){
a = 10;//自己没a,所以访问从父类中继承下来的a
b = 20;//同上
c = 30;//自己有c,所以访问子类自己的c
}
}
二、子类和父类成员存在同名成员变量
class Base{
int a;
char b;
}
public class Derived extends Base{
int a;// 与父类中成员a同名,且类型相同
char b = 10; // 与父类中成员b同名,但类型不同
int c;
void method(){
a = 100;//按照”就近原则“,所以访问子类自己的
b = 200;//按照”就近原则“,所以访问子类自己的
c = 300;
}
}
总结:
- 如果访问的成员变量子类中有,优先访问自己的成员变量。
- 如果访问的成员变量子类中无,则访问父类继承下来的,如果父类也没有定义,则编译报错。
- 如果访问的成员变量与父类中成员变量同名,则优先访问自己的
- 成员变量访问遵循就近原则,自己有优先访问自己的,如果没有则向父类中找。
2、子类中访问父类的成员方法
一、成员方法名字不同(与上面的规则相同)
class Base{
public void methodFu(){
System.out.println("调用父类的成员方法");
}
}
public class Derived extends Base{
public void methodzi(){
System.out.println("调用子类的成员方法");
}
public void method(){
methodFu();//访问父类继承的methodFu()
methodzi();//访问子类自己的methodzi()
//methodwu();编译失败,在整个继承体系中没有发现方法methodwu()
}
}
二、成员方法名字相同(规则略有不同)
class Base{
public void methodA(){
System.out.println("调用父类的成员方法A");
}
public void methodB(){
System.out.println("调用父类的成员方法B");
}
}
public class Derived extends Base{
public void methodA(){
System.out.println("调用子类的成员方法A");
}
public void methodB(){
System.out.println("调用子类的成员方法B");
}
public void methodC(){
methodA();//直接访问,则永远访问到的都是子类中的方法,父类的无法访问到。
methodB();
}
public static void main(String[] args) {
Derived derived = new Derived();
derived.methodC();
}
}
运行结果:
不同之处:
总结:
- 通过子类对象访问父类与子类中不同名方法时,优先在子类中找,找到则访问,否则在父类中找,找到则访问,否则编译报错。
- 通过派生类对象访问父类与子类同名方法时,如果父类和子类同名方法的参数列表不同(重载),根据调用方法适传递的参数选择合适的方法访问,如果没有则报错。
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