Java基础应用编程—— 面向对象高级特性
Java基础应用编程—— 面向对象高级特性
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本章内容
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类的继承
理解继承的含义
在Java中定义一个类时,让该类通过关键字extends继承一个已有的类,这就是类的继承(泛化)。
被继承的类称为父类(超类,基类),新的类称为子类(派生类)。
子类继承父类的所有属性和方法,同时也可以增加自己的属性和方法。
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Java中只能单继承,也就是说每个类只能有一个直接父类;一个父类可以有多个子类。
其实,在继承关系中我们还能发现一个规律:子类是父类的一种,也可以说“子类就是父类”。如:人类就是动物,动物就是生物。记住这个定律对我们理解继承的概念非常有帮助。但是,反过来看,父类是子类的说法正确吗?
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继承的语法和规则
示例 Employee.java Worker.java
[修饰符] class 子类名 extends 父类名
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☻ 练习 Officer.java TestOfficer.java
用java中类的继承机制,实现Officer类,并设计一个测试程序TestOfficer类,来访问Officer类
继承的好处
使编码更高效
易维护
代码的重用
Java中只支持单继承,也就是说每个类只能有一个父类,不允许有多重继承
一个父类可以有多个子类
子类继承父类所有的属性和方法
示例 TestWorker.java
子类实例化的过程
子类实例化时先实例化其父类,然后实例化子类。
要先调用父类的构造器,父类构造器运行完毕,才调用子类的构造器。
如果实例化类D,说出构造器执行的顺序。
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super和this关键字
super()
作用:调用父类的构造器
只能出现在子类的构造器中,且必须是第一行
super()中的参数,决定了调用父类哪个构造器
如果子类构造器中没有出现super,那么编译器会默认加上super(),
即调用父类的空构造器,如果父类没有空构造器,编译器提示错误。
this()
作用:调用本类的构造器
只能写在构造器的第一行
在同一个构造器中super()和this()不能同时出现
子类实例化的过程
使用默认的构造器
在子类中的创建构造器 示例 Worker.java
在子类中创建构造器时,必须调用父类的构造器
子类可以在自己的构造器中使用super关键字来调用父类的构造器
super (参数1,参数2,…);
如果使用super关键字调用父类构造器,必须写在该子类构造器的第一行
如调用的是父类中无参的构造器,则可以不写super( )
如果子类中调用了父类无参的构造器,而父类中没
有无参构造器则系统编
译出错
super.
指向父类的引用。
通过关键字super我们可以指定子类在构造时调用父类的哪个构造器,
达到先实例化父类然后实例化子类的目的。
子类的构造器默认的调用父类无参构造器,即子类构造器中没有用super
指明调用父类哪个构造器的话,实际上编译器会自动的在子类构造器第
一行加入代码super( );
this.
指向本类的引用。
我们知道子类在实例化时必须调用父类的构造器,实际上有的子类构造器
也可以先调用本类的其他构造器,然后再通过那个构造器调用父类的构造
器
无论是调用父类的构造器还是子类的构造器,最终都是找到最顶级的父类自
上而下的实例化。只要中间环节有一个构造器没找到,这个子类就无法完成
实例化。
给定以下代码:
下列描述哪些是正确的_____?
A. 编译失败 B. 代码正常运行
C. 在第7行抛出异常 D. 在第2行抛出异常
答案:A
Java包的概念
包的概念及应用
在Java中,包主要有以下用途 :
包允许将类组合成较小的单元
有助于避免命名冲突
包允许在更广的范围内保护类、数据和方法
包可以是类、接口和子包的集合
将类放入包中
package 包名 ;
注意: 在java中位于包中的类,在文件系统中的存放位置,必须有与包名层次相对应的目录结构 package语句作为java源文件的第一条语句 每个源文件只能声明一个包 如果没有package语句,则默认为无名包
Java类库中常用的包
java.lang
Java语言包,任何程序中,该包都被自动导入。
java.awt
图形用户界面包。
java.awt.event
图形用户界面事件处理包。
java.swing
跨平台轻量级组件包。
java.sql
数据库访问包。
这个包由对您的输入/输出操作有用的类组成。
java.util
该包提供了许多创建如:lists, calendar, date等所需要的类和接口。
该包提供了许多进行TCP/IP网络编程的类和接口。
import导入包中的类 包名.路径名
package test;
class Cat extends p08.Animal{…}
使用import关键字引入其它包中的类
package test;
import p08.Animal;
class Cat extends Animal{…}
位于同一包中的类可以直接访问
导入包中所有的类
import 包名.*;
导入子包中所有的类
import 包名.子包名.*;
导入包中的某个类
import 包名.子包名.类名;
权限访问操作符
使用访问权限修饰符对类的成员进行控制,在java中称为“封装”。
不过不要把封装理解为private,不要误认为不能访问成员才是封装。实际上对成员访问权限的任何控制(包括public)都可以称为封装机制。
构造器和类的权限通常为public;private权限最小,限制类外访问,一般把属性设为private,让其他类不能直接访问属性,达到保护属性的目的;friendly是默认权限,即不使用权限修饰符时,即为friendly,该权限声明的成员在类内以及在同一个包中的其他类可以访问;而protected所修饰的成员在类内、同一个包中、所在类的子类中都可以访问。
public > protected > friendly > private
封装
信息隐藏,隐藏对象的实现细节,不让用户看到
将东西包装在一起,然后以新的完整形式呈现出来
例如,两种或多种化学药品组成一个胶囊
将方法和属性一起包装到一个单元中,单元以类的形式实现
“隐藏属性、方法或实现细节的过程称为封装。”
隐藏类的实现细节
让使用者只能通过事先定制好的方法来访问数据,可以方便地加入控制逻辑,限制对属性的不合理操作
便于修改,增强代码的可维护性
可进行数据检查
示例 Employor.java TestEmployer.java
访问权限修饰符
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用来控制类的成员和类的使用范围
类成员的访问权限修饰符:private、default、protected、public
类的访问权限修饰符:public、default
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示例:Access.java TestAccess.java
☻ 练习
给定以下代码:

下列选项正确的是?
A. 编译失败 B. 成功编译并执行
C. 编译成功,但运行时在ClassTest.java的第5行抛出异常
D.编译成功,但运行时在ClassTest.java的第6行抛出异常
答案:A
方法的覆盖
方法的覆盖(override)
重写(rewrite)
对从父类中继承来的方法进行改造
在子类继承父类时发生
方法覆盖的规则
在子类中的覆盖方法与父类中被覆盖的方法应具有
相同的方法名
相同的参数列表(参数数量、参数类型、参数顺序都要相同)
相同的返回值类型
子类覆盖方法的访问权限要不小于父类中被覆盖方法的访问权限
示例 Worker.java
☻ 练习
给定下列代码: 当在第6行加入什么方法时会引起编译错误?
答案:B
☻ 练习
给定类
class A {
int method1(int a, double b) { return 0; }
在其子类中
下列哪些覆盖方法可以正确的声明_____
A. int method1(int a, double b) { return 1; }
B. int method1(int a, long b) { return 1; }
C. int method1(int b,double a){return 1;}
D. short method1(int a, double b) { return 1: }
E. int method1(double b, int a) { return 1; }
答案:A C
引用数据类型的转换
上溯造型
示例:TestStudent.java
向上转型(Upcasting)— 子类转换为父类,自动转换;
前提 — 具有继承或实现关系
向上转换损失了子类新扩展的属性和方法,仅可以使用从父类中继承的属性和方法
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下溯造型 示例:TestStudent.java
向下转型(Downcasting):强制转换
将父类对象显示的转换成子类类型。
曾经向上转换过的对象,才能再向下转换。对象不允许不经过上溯造型而直接下溯造型。
如下写法是会出现运行期错误:
Person p = new Person();
Student s = (Student)p;
Animal a = new Cat( );
Cat c = (Cat)a;
instanceof 运算符
其实经过上溯和下溯造型之后,我们很难知道某个引用到底指向哪种类型的对象了。
可以通过instanceof来判断该经过上溯转型后是哪一个子类的。
instanceof运算符的一般格式:
object instanceof class
object instanceof interface
返回值都是boolean
instanceof 运算符
判断一个类是否实现了某个接口
对象 instanceof 接口
判断一个实例对象是否属于一个类
对象 instanceof 类
它的返回值是boolean型的
示例 TestStudent.java
多态
多态
简单来说,多态是具有表现多种形态的能力的特征 同一个实现接口,使用不同的实例而执行不同操作
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多态(动态绑定、Polymorphism )
不同的对象对同一行为作出的不同响应
多态存在的三个必要条件
要有继承,或实现
要有重写
父类引用指向子类对象
一旦满足以上3个条件,当调用父类中被重写的方法后,
运行时创建的是哪个子类的对象,就调用该子类中重写的那个方法
在执行期间(而非编译期间)判断所引用对象的实际类型,根据其实际类型调用相应的方法
多态的优点
简化代码
改善代码的组织性和可读性
易于扩展
☻ 示例 Parker.java Vehicle.java Bus.java Truck.java Car.java
在停车场收费系统中,
收费者会根据车型的不同收取不同的停车费,其中,
客车:15元/小时
货车:12元/小时
轿车:8元/小时
编写java程序完成此功能
static关键字
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静态变量
所有对象共享
也称为类变量
用static修饰的成员变量,它们在类被载入时创建,只要类存在,static变量就存在(参考java虚拟机视频)
两种方式访问:
直接访问:类名.属性;
实例化后访问:对象名.属性
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静态方法
不需要实例化,可以直接访问
也称为类方法
两种方式访问:
直接访问:类名.方法名()
实例化后访问:对象名.方法名()
static方法的作用
简化方法的使用;
便于访问静态属性;
注意事项
静态方法里只能直接访问静态成员,而不能直接访问类中的非静态成员
静态方法中不能使用this、super关键字
静态方法不能被非静态方法覆盖,静态方法不能修饰构造器
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静态代码块
一个类中由static关键字修饰的,不包含在任何方法体中的代码块
当类被载入时,静态代码块被执行,且只被执行一次
静态块经常用来进行类属性的初始化
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以下代码的执行结果是_____?
A. 编译失败
B. 编译成功,输出“0”
C. 编译成功,输出“1”
D. 编译成功,输出“2”
答案:A
☻ 练习
public class CircleStatic
{
static double pi = 3.14;
int radius=100;
public static void main(String[ ] args)
{
System.out.println( _1_ ); //打印pi
__________2__________ ;
System.out.println(__3__); //打印radius
}
}
答案:
1、pi
2、CircleStatic c = new CircleStatic()
3、c.radius
单例模式
单例模式(singleton):保证一个类仅有一个实例,并提供一个访问它的全局访问点
单例模式要点:
某个类只能有一个实例
它必须自行创建这个示例
必须自行向整个系统提供这个实例
单例模式实现:
拥有一个私有构造器
提供一个自身静态私有的成员变量
提供一个公有的静态公有的方法
public class Singleton {
//在自己内部定义自己的一个实例,只供内部调用
private static Singleton instance = new Singleton();
private Singleton(){
//do something
}
//这里提供了一个供外部访问本class的静态方法,可以直接访问
public static Singleton getInstance(){
return instance;
}
}
final关键字
final关键字
final可以修饰的元素:
类:不能被继承
变量(属性和局部变量):不能被重新赋值
在声明时赋值,或在构造器中赋值
系统不会对final属性默认的赋初始值
方法:不能在子类中被覆盖,即不能修改。
示例 Final.java TestFinal.java
在程序中经常使用的一些常量,如圆周率,没必要在程序中频繁的修改它那么我们可以:
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其次,设置为final类型,赋值以后不能再改变;
最后注意遵守常量命名规范,所有字母大写、单词之间用下划线。
练习
抽象类与final类的区别?
final方法是否可以被子类继承?
抽象类
抽象类和抽象方法的概念
抽象类是抽象方法和非抽象方法的集合
[访问权限修饰符] abstract class 类名 {
……
}
特殊情况 全部是抽象方法 全部为非抽象方法
abtract class A {
String name;
abstract int method1(int a, int b);
void sayHi( ){
System.out.println(“Hello!”);
}
抽象类和抽象方法的概念
抽象方法 只有方法声明,没有方法实现的方法
[访问权限修饰符] abstract 返回值类型 抽象方法名 (参数列表) ;
abstract class A {
abstract int method1(int a, int b);
}
抽象类的规则
注意:
抽象类不能被实例化;
其包含的抽象方法必须在其子类中被实现,否则该子类只能声明为abstract;
抽象方法不能为static;
在下列情况下,一个类必须声明为抽象类:
当一个类的一个或多个方法是抽象方法时;
当类是一个抽象类的子类,并且没有实现父类的所有抽象方法,即只实现部分;
当一个类实现一个接口,并且不能为全部抽象方法都提供实现时;
☻ 练习
给定以下代码:

执行下列哪些操作后,可以让代码通过编译?
A.对methodA方法添加方法体
B.将5~7行,用“;”代替
C.删除class前的abstract关键字
D.删除methodA方法前的abstract关键字
E.删除methodB方法前的abstract关键字
答案:BE
接 口(interface)
接口的概念 示例 AudioDevice.java VideoDevice.java
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接口对类来说是一套规范,是一套行为协议;
接口不是一个类,不能实例化
[访问权限修饰符] interface 接口名 {
接口的成员
}
接口的成员: 常量(字段) 抽象方法
interface Runnable {
public abstract void run();
}
注意: 接口不是一个类,没有构造器,不能被实例化 接口使用interface关键字来定义,而不是class 接口默认: 常量:public static final 抽象方法: public abstract
☻ 练习
给定以下代码:
public interface Foo{
int k = 4;
}
下列选项中,哪些选项可以用来替代第2行代码?

public int k =4;
static int k = 4;
private int k = 4;
abstract int k = 4;
答案:ABC
☻ 练习
下列选项中,哪些可以定义在一个接口中?
A void methoda();
B public double methoda();
C public final double methoda();
D static void methoda(double dl);
E protected void methoda(double dl);
答案:AB
接口的概念
示例 VADevice.java
接口可以实现多继承:
用接口可以实现混合类型(主类型,副类型),java 中可以通过接口分出主次类型
主类型使用继承,副类型,使用接口实现
接口可以使方法的定义和实现相分离,降低模块间或系统间的耦合性
针对接口编程可以屏蔽不同实现间的差异,看到的只是实现好的功能。
接口和类的关系
类实现接口 — implements
为了使用一个接口,你要编写实现接口的类
如果一个类要实现一个接口,那么这个类就必须实现接口中所有抽象方法。否则这个类只能声明为抽象类
多个无关的类可以实现一个接口,一个类可以实现多个无关的接口
一个类可以在继承一个父类的同时,实现一个或多个接口
示例 Television.java
接口和类的关系

☻ 示例 Student.java Consumer.java Person.java
有一个Student类
该类继承了Person类,并实现了Consumer接口
该类具有String类型的属性school
并有一个study方法,在该方法中,系统可打印出学生在那所学校学习
并创建一个测试方法,测试Student类
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接口与抽象类的对比
接口不能含有任何非抽象方法,而抽象类可以。
类可以实现多个接口,但只能有一个父类。
接口和接口之间可以多继承
如:public interface A extends B,C
B,C也是接口.
抽象类可以理解为抽象方法和非抽象方法的混合体,而接口中的方法完全是抽象方法,是一套纯粹的规范。一般来说,有关系的类才能继承同一个抽象类,而无关的类不可能有同一个抽象父类,但是无关的类可以实现同一个接口。
内部类
内部类特性
内部类就是定义在另一个类内部的类。
内部类对于同一包中的其它类来说,内部类能够隐藏起来。
注意
内部类可以访问其外部类中所有的属性和方法
无需创建外部类的对象,即可从内部类访问外部类的变量和方法。
必须创建内部类的对象,否则无法从外部类访问内部类的变量和方法。
如果内部类中有和外部类同名的变量或方法,则内部类的变量和方法将获得比外部类的变量和方法更高的优先级。
不能定义static变量
内部类特性
示例 Outer.java
public class Outer
{
private int varOuter=100;
class Inner
{
int varInner=200;
public void showOuter()
{
System.out.println(varOuter); //是否能够输出?
}
}
public void showInner()
{
Inner i=new Inner();
System.out.println(i.varInner);
}
}
一个类只会被这个类所调用,其他类不会使用他,你可以把它定义成一内部类,这样可以隐藏实现细节,避免错误的调用。
内部类特性
普通类的访问权限修饰符
default
public
内部类的访问权限修饰符
default
public
protected
private
示例 Outer3.java OuterTest.java
在Outer内访问Inner,只需如下:
Inner in = new Inner() ;
在Outer外访问Inner,必须如下:
Outer o = new Outer(); //实例化外部类
Outer.Inner oi = o.new Inner(); //实例化内部类
静态内部类
用static标识的内部类为静态内部类。
静态内部类作为外部类的静态成员,不能访问外部类非静态成员。
非静态内部类只能定义非静态成员,而静态内部类可以定义静态成员和非静态成员。
使用Outer.Inner inn=new Outer.Inner()方式实例化静态内部类。 非静态内部类不可以使用上面的方式实例化。
局部内部类
在一个类的方法体中或程序块内定义的内部类
class A{
int a;
public void method(){
}
class B{ }
}
类中定义的内部类
class A{
int a;
public void method( int c ){
int b=0;
class B{ }
}
}
局部内部类
示例
public class Outer2 {
public int a = 1;
private int b = 2;
public void method( final int c) {
int d = 3;
final int e = 2;
class Inner {
private void iMethod( int e) {
//System.out.println(e);
}
}
}
}
在方法定义的内部类中只能访问方法中的final类型的局部变量
本章重点总结
类的继承
Java中的包和访问修饰符
方法的覆盖
引用数据类型的转换
多态
static关键字
抽象类和接口
final关键字
课后作业
- 创建一个球员类,并且该类最多只允许创建十一个对象。提示利用 static 和 封装性来完成。 [必做题] 类图如下:
效果如下:
- 设计2个类,要求如下:(知识点:类的继承 方法的覆盖) [必做题]
2.1 定义一个汽车类Vehicle,
2.1.1 属性包括:汽车品牌brand(String类型)、颜色color(String类型)和速度speed(double类型)。
2.1.3 为属性提供访问器方法。注意:汽车品牌一旦初始化之后不能修改。
2.1.4 定义一个一般方法run(),用打印语句描述汽车奔跑的功能
2.1.5 在main方法中创建一个品牌为“benz”、颜色为“black”的汽车。
2.2 定义一个Vehicle类的子类轿车类Car,要求如下:
2.2.1 轿车有自己的属性载人数loader(int 类型)。
2.2.2 提供该类初始化属性的构造方法。
2.2.3 重新定义run(),用打印语句描述轿车奔跑的功能。
2.2.4 在main方法中创建一个品牌为“Honda”、颜色为“red”,载人数为2人的轿车。
- 设计三个类,分别如下:(知识点:抽象类及抽象方法) [必做题]
3.1 设计Shape表示图形类,有面积属性area、周长属性per,颜色属性color,有两个构造方法(一个是默认的、一个是为颜色赋值的),还有3个抽象方法,分别是:getArea计算面积、getPer计算周长、showAll输出所有信息,还有一个求颜色的方法getColor。 3.2 设计 2个子类:
3.2.1 Rectangle表示矩形类,增加两个属性,Width表示长度、height表示宽度,重写getPer、getArea和showAll三个方法,另外又增加一个构造方法(一个是默认的、一个是为高度、宽度、颜色赋值的)。
3.2.2 Circle表示圆类,增加1个属性,radius表示半径,重写getPer、getArea和showAll三个方法,另外又增加两个构造方法(为半径、颜色赋值的)。
3.3 在main方法中,声明创建每个子类的对象,并调用2个子类的showAll方法。
- Cola公司的雇员分为以下若干类:(知识点:多态) [必做题]
4.1 ColaEmployee :这是所有员工总的父类,属性:员工的姓名,员工的生日月份。方法:getSalary(int month) 根据参数月份来确定工资,如果该月员工过生日,则公司会额外奖励100 元。 4.2 SalariedEmployee : ColaEmployee 的子类,拿固定工资的员工。属性:月薪
4.3 HourlyEmployee :ColaEmployee 的子类,按小时拿工资的员工,每月工作超出160 小时的部分按照1.5 倍工资发放。属性:每小时的工资、每月工作的小时数
4.4 SalesEmployee :ColaEmployee 的子类,销售人员,工资由月销售额和提成率决定。属性:月销售额、提成率
4.5 定义一个类Company,在该类中写一个方法,调用该方法可以打印出某月某个员工的工资数额,写一个测试类TestCompany,在main方法,把若干各种类型的员工放在一个ColaEmployee 数组里,并单元出数组中每个员工当月的工资。
- 利用接口实现动态的创建对象[选做题] 5.1 创建4个类: 苹果 香蕉 葡萄 园丁
5.2 在三种水果的构造方法中打印一句话. 以苹果类为例 class apple { public apple() { System.out.println(“创建了一个苹果类的对象”); } } 类图如下:
5.3 要求从控制台输入一个字符串,根据字符串的值来判断创建三种水果中哪个类的对象 如图:
- 编写三个系别的学生类:英语系,计算机系,文学系(要求通过继承学生类) [选做题]
6.1各系有以下成绩: 英语系: 演讲,期末考试,期中考试; 计算机系:操作能力,英语写作,期中考试,期末考试; 文学系: 演讲,作品,期末考试,期中考试;
6.2各系总分评测标准: 英语系: 演讲 50% 期末考试 25% 期中考试 25% 计算机系: 操作能力 40% 英语写作 20% 期末考试 20% 期中考试 20% 文学系: 演讲 35% 作品 35% 期末考试 15% 期中考试 15%
6.3定义一个可容纳5个学生的学生类数组,使用随机数给该数组装入各系学生的对象,然后按如下格式输出数组中的信息: 学号:XXXXXXXX 姓名:XXX 性别:X 年龄:XX 综合成绩:XX
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