JAVA基礎——面向對象三大特性：封裝、繼承、多態

来源:http://www.cnblogs.com/hysum/archive/2017/07/01/7100874.html
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JAVA面向對象三大特性詳解 一、封裝 1、概念： 將類的某些信息隱藏在類內部，不允許外部程式直接訪問，而是通過該類提供的方法來實現對隱藏信息的操作和訪問。 2、好處： 只能通過規定的方法訪問數據。 隱藏類的實例細節，方便修改和實現。 3、封裝的實現步驟 需要註意：對封裝的屬性不一定要通過get/s ...


JAVA面向對象三大特性詳解

一、封裝

　　1、概念：

　　　　將類的某些信息隱藏在類內部，不允許外部程式直接訪問，而是通過該類提供的方法來實現對隱藏信息的操作和訪問。

　　2、好處：

  • 　　　只能通過規定的方法訪問數據。
  • 　　    隱藏類的實例細節，方便修改和實現。　

　　3、封裝的實現步驟

　　　　　

　　　　需要註意：對封裝的屬性不一定要通過get/set方法，其他方法也可以對封裝的屬性進行操作。當然最好使用get/set方法，比較標準。

A、訪問修飾符

　

　　　　從表格可以看出從上到下封裝性越來越差。

B、this關鍵字

　1.this關鍵字代表當前對象

　　this.屬性 操作當前對象的屬性

　　this.方法 調用當前對象的方法。

　2.封裝對象的屬性的時候，經常會使用this關鍵字。

　3.當getter和setter函數參數名和成員函數名重合的時候，可以使用this區別。如：

　　

C、Java 中的內部類

　內部類（ Inner Class ）就是定義在另外一個類裡面的類。與之對應，包含內部類的類被稱為外部類。

　那麼問題來了：那為什麼要將一個類定義在另一個類裡面呢？清清爽爽的獨立的一個類多好啊！！

　答：內部類的主要作用如下：

　　1. 內部類提供了更好的封裝，可以把內部類隱藏在外部類之內，不允許同一個包中的其他類訪問該類。

　　2. 內部類的方法可以直接訪問外部類的所有數據，包括私有的數據。

　　3. 內部類所實現的功能使用外部類同樣可以實現，只是有時使用內部類更方便。

　　內部類可分為以下幾種： 

    • 成員內部類
    • 靜態內部類
    • 方法內部類
    • 匿名內部類　　

　　各個內部類的具體使用請轉移到另一篇隨文：http://www.cnblogs.com/hysum/p/7101974.html

二、繼承

1、繼承的概念

　繼承是類與類的一種關係，是一種“is a”的關係。比如“狗”繼承“動物”，這裡動物類是狗類的父類或者基類，狗類是動物類的子類或者派生類。如下圖所示：

　　　

　註：java中的繼承是單繼承，即一個類只有一個父類。

2、繼承的好處

　子類擁有父類的所有屬性和方法（除了private修飾的屬性不能擁有）從而實現了實現代碼的復用；　

3、語法規則，只要在子類加上extends關鍵字繼承相應的父類就可以了：

　　

A、方法的重寫

　子類如果對繼承的父類的方法不滿意（不適合），可以自己編寫繼承的方法，這種方式就稱為方法的重寫。當調用方法時會優先調用子類的方法。

　重寫要註意：

　    a、返回值類型

　　b、方法名

　　c、參數類型及個數

　都要與父類繼承的方法相同，才叫方法的重寫。

　重載和重寫的區別：

　　方法重載：在同一個類中處理不同數據的多個相同方法名的多態手段。

　　方法重寫：相對繼承而言，子類中對父類已經存在的方法進行區別化的修改。

B、繼承的初始化順序

　　1、初始化父類再初始化子類

　　2、先執行初始化對象中屬性，再執行構造方法中的初始化。

　基於上面兩點，我們就知道實例化一個子類，java程式的執行順序是：

　父類對象屬性初始化---->父類對象構造方法---->子類對象屬性初始化--->子類對象構造方法　　　

　下麵有個形象的圖：

　 　

C、final關鍵字

　使用final關鍵字做標識有“最終的”含義。

　　1. final 修飾類，則該類不允許被繼承。

　　2. final 修飾方法，則該方法不允許被覆蓋(重寫)。

　　3. final 修飾屬性，則該類的該屬性不會進行隱式的初始化，所以 該final 屬性的初始化屬性必須有值，或在構造方法中賦值(但只能選其一，且必須選其一，因為沒有預設值！)，且初始化之後就不能改了，只能賦值一次。

　　4. final 修飾變數，則該變數的值只能賦一次值，在聲明變數的時候才能賦值，即變為常量。

D、super關鍵字

　在對象的內部使用，可以代表父類對象。

　　1、訪問父類的屬性：super.age

　　 2、訪問父類的方法：super.eat()

　super的應用：

　首先我們知道子類的構造的過程當中必須調用父類的構造方法。其實這個過程已經隱式地使用了我們的super關鍵字。

　這是因為如果子類的構造方法中沒有顯示調用父類的構造方法，則系統預設調用父類無參的構造方法。

　那麼如果自己用super關鍵字在子類里調用父類的構造方法，則必須在子類的構造方法中的第一行。

　要註意的是：如果子類構造方法中既沒有顯示調用父類的構造方法，而父類沒有無參的構造方法，則編譯出錯。

（補充說明，雖然沒有顯示聲明父類的無參的構造方法，系統會自動預設生成一個無參構造方法，但是，如果你聲明瞭一個有參的構造方法，而沒有聲明無參的構造方法，這時系統不會動預設生成一個無參構造方法，此時稱為父類有沒有無參的構造方法。）

E、Object類

　Object類是所有類的父類，如果一個類沒有使用extends關鍵字明確標識繼承另一個類，那麼這個類預設繼承Object類。

　Object類中的方法，適合所有子類！！！

　那麼Object類中有什麼主要的方法呢？

　1、toString()

　　a. 在Object類裡面定義toString()方法的時候返回的對象的哈希code碼(對象地址字元串)。

　　我們可以發現，如果我們直接用System.out.print（對象）輸出一個對象，則運行結果輸出的是對象的對象地址字元串，也稱為哈希code碼。如：

　　哈希碼是通過哈希演算法生成的一個字元串，它是用來唯一區分我們對象的地址碼，就像我們的身份證一樣。　　

　　b. 可以通過重寫toString()方法表示出對象的屬性。

 　　如果我們希望輸出一個對象的時候，不是它的哈希碼，而是它的各個屬性值，那我們可以通過重寫toString()方法表示出對象的屬性。

 　2、equals()

　　a、equals（）----返回值是布爾類型。

　　b、預設的情況下，比較的是對象的引用是否指向同一塊記憶體地址-------對象實例化時，即給對象分配記憶體空間，該記憶體空間的地址就是記憶體地址。使用方法如：dog.equals(dog2);

　　c、 如果是兩個對象，但想判斷兩個對象的屬性是否相同，則重寫equals（）方法。

　以Dog類為例，重寫後的equals（）方法如下（當然你可以根據自己想比較的屬性來重寫，這裡我以age屬性是否相同來重寫equals（）方法）：

　　　　

　上面有四個判斷，它們的含義分別是：

　　1.判斷地址是否相同----if (this == obj)，相同則返回true

　　2.判斷對象是否為空----if (obj == null)，為空則返回false

　　3.getClass（）可以得到類對象，判斷類型是否一樣-----if (getClass() != obj.getClass())，不一樣則返回false

　　4.判斷屬性值是否一樣----if (age != other.age)，不一樣返回false

　　5.如果地址相同，對象不為空，類型一樣，屬性值一樣則返回true

　這裡要註意的是，理解obj.getClass()得到的類對象和類的對象的區別，以下用圖形表示：
　　　　　　

　可以看到，對於類對象我們關心它屬於哪個類，擁有什麼屬性和方法，比如我和你都是屬於“人”這個類對象；而類的對象則是一個類的實例化的具體的一個對象。比如我和你是兩個不同的人。

三、多態

　面向對象的最後一個特性就是多態，那麼什麼是多態呢？多態就是對象的多種形態。

　java里的多態主要表現在兩個方面：

　1.引用多態　　　

　　父類的引用可以指向本類的對象；

　　父類的引用可以指向子類的對象；

　　這兩句話是什麼意思呢，讓我們用代碼來體驗一下，首先我們創建一個父類Animal和一個子類Dog，在主函數里如下所示：

　　

　　註意：我們不能使用一個子類的引用來指向父類的對象，如：。

　　這裡我們必須深刻理解引用多態的意義，才能更好記憶這種多態的特性。為什麼子類的引用不能用來指向父類的對象呢？我在這裡通俗給大家講解一下：就以上面的例子來說，我們能說“狗是一種動物”，但是不能說“動物是一種狗”，狗和動物是父類和子類的繼承關係，它們的從屬是不能顛倒的。當父類的引用指向子類的對象時，該對象將只是看成一種特殊的父類（裡面有重寫的方法和屬性），反之，一個子類的引用來指向父類的對象是不可行的！！

　2.方法多態

　　根據上述創建的兩個對象：本類對象和子類對象，同樣都是父類的引用，當我們指向不同的對象時，它們調用的方法也是多態的。

　　創建本類對象時，調用的方法為本類方法；

　　創建子類對象時，調用的方法為子類重寫的方法或者繼承的方法；

　　使用多態的時候要註意：如果我們在子類中編寫一個獨有的方法（沒有繼承父類的方法），此時就不能通過父類的引用創建的子類對象來調用該方法！！！

　　註意： 繼承是多態的基礎。

A、引用類型轉換　

　瞭解了多態的含義後，我們在日常使用多態的特性時經常需要進行引用類型轉換。

　引用類型轉換：

　　1. 向上類型轉換(隱式/自動類型轉換)，是小類型轉換到大類型。

　 就以上述的父類Animal和一個子類Dog來說明，當父類的引用可以指向子類的對象時，就是向上類型轉換。如：

　　　

　　 2. 向下類型轉換(強制類型轉換)，是大類型轉換到小類型(有風險,可能出現數據溢出)。

　　將上述代碼再加上一行，我們再次將父類轉換為子類引用，那麼會出現錯誤，編譯器不允許我們直接這麼做，雖然我們知道這個父類引用指向的就是子類對象，但是編譯器認為這種轉換是存在風險的。如：

　　　　

　　那麼我們該怎麼解決這個問題呢，我們可以在animal前加上（Dog）來強制類型轉換。如：

　　但是如果父類引用沒有指向該子類的對象，則不能向下類型轉換，雖然編譯器不會報錯，但是運行的時候程式會出錯，如：

　　其實這就是上面所說的子類的引用指向父類的對象，而強制轉換類型也不能轉換！！

　　還有一種情況是父類的引用指向其他子類的對象，則不能通過強制轉為該子類的對象。如：

　　　　

　　這是因為我們在編譯的時候進行了強制類型轉換，編譯時的類型是我們強制轉換的類型，所以編譯器不會報錯，而當我們運行的時候，程式給animal開闢的是Dog類型的記憶體空間，這與Cat類型記憶體空間不匹配，所以無法正常轉換。這兩種情況出錯的本質是一樣的，所以我們在使用強制類型轉換的時候要特別註意這兩種錯誤！！下麵有個更安全的方式來實現向下類型轉換。。。。

　    3. instanceof運算符，來解決引用對象的類型，避免類型轉換的安全性問題。

　　instanceof是Java的一個二元操作符，和==，>，<是同一類東東。由於它是由字母組成的，所以也是Java的保留關鍵字。它的作用是測試它左邊的對象是否是它右邊的類的實例，返回boolean類型的數據。

　　我們來使用instanceof運算符來規避上面的錯誤，代碼修改如下：

　　

　　利用if語句和instanceof運算符來判斷兩個對象的類型是否一致。

　　補充說明：在比較一個對象是否和另一個對象屬於同一個類實例的時候，我們通常可以採用instanceof和getClass兩種方法通過兩者是否相等來判斷，但是兩者在判斷上面是有差別的。Instanceof進行類型檢查規則是:你屬於該類嗎？或者你屬於該類的派生類嗎？而通過getClass獲得類型信息採用==來進行檢查是否相等的操作是嚴格的判斷,不會存在繼承方面的考慮；

　　總結：在寫程式的時候，如果要進行類型轉換，我們最好使用instanceof運算符來判斷它左邊的對象是否是它右邊的類的實例，再進行強制轉換。

B、抽象類

　定義：抽象類前使用abstract關鍵字修飾，則該類為抽象類。

　使用抽象類要註意以下幾點：

　　1. 抽象類是約束子類必須有什麼方法，而並不關註子類如何實現這些方法。

　　2. 抽象類應用場景：

　　　a. 在某些情況下，某個父類只是知道其子類應該包含怎樣的方法，但無法準確知道這些子類如何實現這些方法(可實現動態多態)。

　　　b. 從多個具有相同特征的類中抽象出一個抽象類，以這個抽象類作為子類的模板，從而避免子類設計的隨意性。

　　3. 抽象類定義抽象方法，只有聲明，不需要實現。抽象方法沒有方法體以分號結束，抽象方法必須用abstract關鍵字來修飾。如:

　　　

　　4、包含抽象方法的類是抽象類。抽象類中可以包含普通的方法，也可以沒有抽象方法。如：

　　　　

　　5、抽象類不能直接創建，可以定義引用變數來指向子類對象，來實現抽象方法。以上述的Telephone抽象類為例：　　　　　

1 public abstract class Telephone {
2     public abstract void call();//抽象方法，方法體以分號結束，只有聲明，不需要實現
3     public void message(){
4         System.out.println("我是抽象類的普通方法");
5     }//抽象類中包含普通的方法
6 }
1 public class Phone extends Telephone {
2 
3     public void call() {//繼承抽象類的子類必須重寫抽象方法
4         // TODO Auto-generated method stub
5         System.out.println("我重寫了抽象類的方法");
6     }
7     
8 }

　以上是Telephone抽象類和子類Phone的定義，下麵我們看main函數里：

　　　　

    運行結果（排錯之後）：

　　　　

C、介面

　1、概念

　　介面可以理解為一種特殊的類，由全局常量和公共的抽象方法所組成。也可理解為一個特殊的抽象類，因為它含有抽象方法。

　　 如果說類是一種具體實現體，而介面定義了某一批類所需要遵守的規範，介面不關心這些類的內部數據，也不關心這些類里方法的實現細節，它只規定這些類里必須提供的某些方法。（這裡與抽象類相似）

　2.介面定義的基本語法

　　　　　　[修飾符] [abstract] interface 介面名 [extends父介面1,2....]（多繼承）{

　　　　　　　　0…n常量 (public static final)                                          

　　　　　　　　0…n 抽象方法(public abstract)                                      

　　　　　　}                                                                                             

　　其中[ ]里的內容表示可選項，可以寫也可以不寫;介面中的屬性都是常量，即使定義時不添加public static final 修飾符，系統也會自動加上；介面中的方法都是抽象方法，即使定義時不添加public abstract修飾符，系統也會自動加上。

　3.使用介面

　　一個類可以實現一個或多個介面，實現介面使用implements關鍵字。java中一個類只能繼承一個父類，是不夠靈活的，通過實現多個介面可以補充。

　　繼承父類實現介面的語法為：

　　　　　[修飾符] class 類名 extends 父類 implements 介面1，介面2...{

　　　　　　　類體部分//如果繼承了抽象類，需要實現繼承的抽象方法；要實現介面中的抽象方法

　　　　　}

　　註意：如果要繼承父類，繼承父類必須在實現介面之前,即extends關鍵字必須在implements關鍵字前

　　補充說明：通常我們在命名一個介面時，經常以I開頭，用來區分普通的類。如：IPlayGame

　　以下我們來補充在上述抽象類中的例子，我們之前已經定義了一個抽象類Telephone和子類Phone，這裡我們再創建一個IPlayGame的介面，然後在原來定義的兩個類稍作修改，代碼如下：

1 public interface IPlayGame {
2     public void paly();//abstract 關鍵字可以省略，系統會自動加上
3     public String name="游戲名字";//static final關鍵字可以省略，系統會自動加上
4 }
 1 public class Phone extends Telephone implements IPlayGame{
 2 
 3     public void call() {//繼承抽象類的子類必須重寫抽象方法
 4         // TODO Auto-generated method stub
 5         System.out.println("我重寫了抽象類的方法");
 6     }
 7 
 8     @Override
 9     public void paly() {
10         // TODO Auto-generated method stub
11         System.out.println("我重寫了介面的方法");
12     }
13     
14 }
 1 public class train {
 2     
 3 
 4     public static void main(String[] args) {
 5         // TODO Auto-generated method stub
 6         IPlayGame i=new Phone();//用介面的引用指向子類的對象
 7         i.paly();//調用介面的方法
 8         System.out.println(i.name);//輸出介面的常量
 9     
10         
11 
12 }
13 }

　運行結果：

　　　　

　4.介面和匿名內部類配合使用

　　介面在使用過程中還經常和匿名內部類配合使用。匿名內部類就是沒有沒名字的內部類，多用於關註實現而不關註實現類的名稱。

　　語法格式：

1 Interface i =new interface(){
2     Public void method{
3         System.out.println(“利用匿名內部類實現介面1”);
4 }
5 };
6 i.method();

　　還有一種寫法：（直接把方法的調用寫在匿名內部類的最後）

1 Interface i =new interface(){
2 Public void method{
3         System.out.println(“利用匿名內部類實現介面1”);
4 }
5 }.method();

四、抽象類和介面的區別

 　　我們在多態的學習過程中認識到抽象類和介面都是實現java多態特性的關鍵部分，兩者都包含抽象方法，只關註方法的聲明而不關註方法的具體實現，那麼這兩者又有什麼區別呢？？我們在編寫java程式的時候又該如何抉擇呢？

　　參考博文：http://www.cnblogs.com/felixzh/p/5938544.html

（1）語法層面上的區別

　1.一個類只能繼承一個抽象類，而一個類卻可以實現多個介面。
　2.抽象類中的成員變數可以是各種類型的，而介面中的成員變數只能是public static final類型的；且必須給其初值，所以實現類中不能重新定義，也不能改變其值；抽象類中的變數預設是 friendly 型，其值可以在子類中重新定義，也可以重新賦值。
　3.抽象類中可以有非抽象方法，介面中則不能有非抽象方法。
　4.介面可以省略abstract 關鍵字，抽象類不能。
　5.介面中不能含有靜態代碼塊以及靜態方法，而抽象類可以有靜態代碼塊和靜態方法；

（2）設計層面上的區別

　　1）抽象類是對一種事物的抽象，即對類抽象，而介面是對行為的抽象。抽象類是對整個類整體進行抽象，包括屬性、行為，但是介面卻是對類局部（行為）進行抽象。舉個簡單的例子，飛機和鳥是不同類的事物，但是它們都有一個共性，就是都會飛。那麼在設計的時候，可以將飛機設計為一個類Airplane，將鳥設計為一個類Bird，但是不能將 飛行 這個特性也設計為類，因此它只是一個行為特性，並不是對一類事物的抽象描述。此時可以將 飛行 設計為一個介面Fly，包含方法fly( )，然後Airplane和Bird分別根據自己的需要實現Fly這個介面。然後至於有不同種類的飛機，比如戰鬥機、民用飛機等直接繼承Airplane即可，對於鳥也是類似的，不同種類的鳥直接繼承Bird類即可。從這裡可以看出，繼承是一個 "是不是"的關係，而 介面 實現則是 "有沒有"的關係。如果一個類繼承了某個抽象類，則子類必定是抽象類的種類，而介面實現則是有沒有、具備不具備的關係，比如鳥是否能飛（或者是否具備飛行這個特點），能飛行則可以實現這個介面，不能飛行就不實現這個介面。

　　2）設計層面不同，抽象類作為很多子類的父類，它是一種模板式設計。而介面是一種行為規範，它是一種輻射式設計。什麼是模板式設計？最簡單例子，大家都用過ppt裡面的模板，如果用模板A設計了ppt B和ppt C，ppt B和ppt C公共的部分就是模板A了，如果它們的公共部分需要改動，則只需要改動模板A就可以了，不需要重新對ppt B和ppt C進行改動。而輻射式設計，比如某個電梯都裝了某種報警器，一旦要更新報警器，就必須全部更新。也就是說對於抽象類，如果需要添加新的方法，可以直接在抽象類中添加具體的實現，子類可以不進行變更；而對於介面則不行，如果介面進行了變更，則所有實現這個介面的類都必須進行相應的改動。

　　     下麵看一個網上流傳最廣泛的例子：門和警報的例子：門都有open( )和close( )兩個動作，此時我們可以定義通過抽象類和介面來定義這個抽象概念：

1 abstract class Door {
2     public abstract void open();
3     public abstract void close();
4 }

　　　　或者：

1 interface Door {
2     public abstract void open();
3     public abstract void close();
4 }

　　但是現在如果我們需要門具有報警alarm( )的功能，那麼該如何實現？下麵提供兩種思路：

　　1）將這三個功能都放在抽象類裡面，但是這樣一來所有繼承於這個抽象類的子類都具備了報警功能，但是有的門並不一定具備報警功能；

　　2）將這三個功能都放在介面裡面，需要用到報警功能的類就需要實現這個介面中的open( )和close( )，也許這個類根本就不具備open( )和close( )這兩個功能，比如火災報警器。

　　從這裡可以看出， Door的open() 、close()和alarm()根本就屬於兩個不同範疇內的行為，open()和close()屬於門本身固有的行為特性，而alarm()屬於延伸的附加行為。因此最好的解決辦法是單獨將報警設計為一個介面，包含alarm()行為,Door設計為單獨的一個抽象類，包含open和close兩種行為。再設計一個報警門繼承Door類和實現Alarm介面。

 1 interface Alram {
 2     void alarm();
 3 }
 4  
 5 abstract class Door {
 6     void open();
 7     void close();
 8 }
 9  
10 class AlarmDoor extends Door implements Alarm {
11     void oepn() {
12       //....
13     }
14     void close() {
15       //....
16     }
17     void alarm() {
18       //....
19     }
20 }

　　終於寫完了這篇博文，java的這三大特性是面向對象編程的核心和基礎，這裡的概念的理解對實際編程有非常大的幫助，可能內容過於繁冗了，如果對內容有疑問請在下麵留言或者私信我的郵箱，謝謝！！

 


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