JAVA面向对象(八)
一、Java中重写(Override)和重载(Overload)
1.1、重写
重写是子类对父类的允许访问的方法的实现过程进行重新编写, 返回值和形参都不能改变。即外壳不变,核心重写!
重写的好处在于子类可以根据需要,定义特定于自己的行为。 也就是说子类能够根据需要实现父类的方法。
重写方法不能抛出新的检查异常或者比被重写方法申明更加宽泛的异常。例如: 父类的一个方法申明了一个检查异常 IOException,但是在重写这个方法的时候不能抛出 Exception 异常,因为 Exception 是 IOException 的父类,只能抛出 IOException 的子类异常。
在面向对象原则里,重写意味着可以重写任何现有方法。
实例:
class Animal{
public void move(){
System.out.println("动物可以移动");
}
}
class Dog extends Animal{
public void move(){
System.out.println("狗可以跑和走");
}
}
public class TestDog{
public static void main(String args[]){
Animal a = new Animal(); // Animal 对象
Animal b = new Dog(); // Dog 对象
a.move();// 执行 Animal 类的方法
b.move();//执行 Dog 类的方法
}
}
以上实例运行结果如下:
动物可以移动
狗可以跑和走
在上面的例子中可以看到,尽管b属于Animal类型,但是它运行的是Dog类的move方法。
这是由于在编译阶段,只是检查参数的引用类型。
然而在运行时,Java虚拟机(JVM)指定对象的类型并且运行该对象的方法。
因此在上面的例子中,之所以能编译成功,是因为Animal类中存在move方法,然而运行时,运行的是特定对象的方法。
思考以下例子:
class Animal{
public void move(){
System.out.println("动物可以移动");
}
}
class Dog extends Animal{
public void move(){
System.out.println("狗可以跑和走");
}
public void bark(){
System.out.println("狗可以吠叫");
}
}
public class TestDog{
public static void main(String args[]){
Animal a = new Animal(); // Animal 对象
Animal b = new Dog(); // Dog 对象
a.move();// 执行 Animal 类的方法
b.move();//执行 Dog 类的方法
b.bark();
}
}
以上实例运行结果如下:
TestDog.java:30: cannot find symbol
symbol : method bark()
location: class Animal
b.bark();
该程序将抛出一个编译错误,因为b的引用类型Animal没有bark方法。
^
1.2、方法重写的规则
1)参数列表必须完全与被重写方法的相同;
2)返回类型必须完全与被重写方法的返回类型相同;
3)访问权限不能比父类中被重写的方法的访问权限更低。例如:如果父类的一个方法被声明为public,那么在子类中重写该方法就不能声明为protected。
4)父类的成员方法只能被它的子类重写。
5)声明为final的方法不能被重写。
6)声明为static的方法不能被重写,但是能够被再次声明。
7)子类和父类在同一个包中,那么子类可以重写父类所有方法,除了声明为private和final的方法。
8)子类和父类不在同一个包中,那么子类只能够重写父类的声明为public和protected的非final方法。
9)重写的方法能够抛出任何非强制异常,无论被重写的方法是否抛出异常。但是,重写的方法不能抛出新的强制性异常,或者比被重写方法声明的更广泛的强制性异常,反之则可以。
10)构造方法不能被重写。
11)如果不能继承一个方法,则不能重写这个方法。
1.3、重载
重载(overloading) 是在一个类里面,方法名字相同,而参数不同。返回类型可以相同也可以不同。
每个重载的方法(或者构造函数)都必须有一个独一无二的参数类型列表。
最常用的地方就是构造器的重载。
重载规则
1)被重载的方法必须改变参数列表(参数个数或类型或顺序不一样);
2)被重载的方法可以改变返回类型;
3)被重载的方法可以改变访问修饰符;
4)被重载的方法可以声明新的或更广的检查异常;
5)方法能够在同一个类中或者在一个子类中被重载。
6)无法以返回值类型作为重载函数的区分标准。
实例:
public class Overloading {
public int test(){
System.out.println("test1");
return 1;
}
public void test(int a){
System.out.println("test2");
}
//以下两个参数类型顺序不同
public String test(int a,String s){
System.out.println("test3");
return "returntest3";
}
public String test(String s,int a){
System.out.println("test4");
return "returntest4";
}
public static void main(String[] args){
Overloading o = new Overloading();
System.out.println(o.test());
o.test(1);
System.out.println(o.test(1,"test3"));
System.out.println(o.test("test4",1));
}
}
1.4、重写与重载之间的区别
区别点 重载方法 重写方法
参数列表 必须修改 一定不能修改
返回类型 可以修改 一定不能修改
异常 可以修改 可以减少或删除
访问 可以修改 一定不能做更严格的限制
总结:
方法的重写(Overriding)和重载(Overloading)是java多态性的不同表现,重写是父类与子类之间多态性的一种表现,重载可以理解成多态的具体表现形式。
(1)方法重载是一个类中定义了多个方法名相同,而他们的参数的数量不同或数量相同而类型和次序不同,则称为方法的重载(Overloading)。
(2)方法重写是在子类存在方法与父类的方法的名字相同,而且参数的个数与类型一样,返回值也一样的方法,就称为重写(Overriding)。
(3)方法重载是一个类的多态性表现,而方法重写是子类与父类的一种多态性表现。
二、Java多态
2.1、多态简介
多态是同一个行为具有多个不同表现形式或形态的能力。
多态就是同一个接口,使用不同的实例而执行不同操作。
如图所示:
多态性是对象多种表现形式的体现。
现实中,比如我们按下 F1 键这个动作:
如果当前在 Flash 界面下弹出的就是 AS 3 的帮助文档;
如果当前在 Word 下弹出的就是 Word 帮助;
在 Windows 下弹出的就是 Windows 帮助和支持。
同一个事件发生在不同的对象上会产生不同的结果。
1)优点:
1. 消除类型之间的耦合关系
2. 可替换性
3. 可扩充性
4. 接口性
5. 灵活性
6. 简化性
2)多态存在的三个必要条件
1.继承
2.重写
3.父类引用指向子类对象
实例:
Parent p = new Child();
当使用多态方式调用方法时,首先检查父类中是否有该方法,如果没有,则编译错误;如果有,再去调用子类的同名方法。
多态的好处:可以使程序有良好的扩展,并可以对所有类的对象进行通用处理。
以下是一个多态实例的演示,详细说明请看注释:
public class Test {
public static void main(String[] args) {
show(new Cat()); // 以 Cat 对象调用 show 方法
show(new Dog()); // 以 Dog 对象调用 show 方法
Animal a = new Cat(); // 向上转型
a.eat(); // 调用的是 Cat 的 eat
Cat c = (Cat)a; // 向下转型
c.work(); // 调用的是 Cat 的 work
}
public static void show(Animal a) {
a.eat();
// 类型判断
if (a instanceof Cat) { // 猫做的事情
Cat c = (Cat)a;
c.work();
} else if (a instanceof Dog) { // 狗做的事情
Dog c = (Dog)a;
c.work();
}
}
}
abstract class Animal {
abstract void eat();
}
class Cat extends Animal {
public void eat() {
System.out.println("吃鱼");
}
public void work() {
System.out.println("抓老鼠");
}
}
class Dog extends Animal {
public void eat() {
System.out.println("吃骨头");
}
public void work() {
System.out.println("看家");
}
}
以上实例运行结果如下:
吃鱼
抓老鼠
吃骨头
看家
吃鱼
抓老鼠
2.2、虚方法
我们将介绍在Java中,当设计类时,被重写的方法的行为怎样影响多态性。
我们已经讨论了方法的重写,也就是子类能够重写父类的方法。
当子类对象调用重写的方法时,调用的是子类的方法,而不是父类中被重写的方法。
要想调用父类中被重写的方法,则必须使用关键字super。
实例:
/* 文件名 : Employee.java */
public class Employee {
private String name;
private String address;
private int number;
public Employee(String name, String address, int number) {
System.out.println("Employee 构造函数");
this.name = name;
this.address = address;
this.number = number;
}
public void mailCheck() {
System.out.println("邮寄支票给: " + this.name
+ " " + this.address);
}
public String toString() {
return name + " " + address + " " + number;
}
public String getName() {
return name;
}
public String getAddress() {
return address;
}
public void setAddress(String newAddress) {
address = newAddress;
}
public int getNumber() {
return number;
}
}
假设下面的类继承Employee类:
/* 文件名 : Salary.java */
public class Salary extends Employee
{
private double salary; // 全年工资
public Salary(String name, String address, int number, double salary) {
super(name, address, number);
setSalary(salary);
}
public void mailCheck() {
System.out.println("Salary 类的 mailCheck 方法 ");
System.out.println("邮寄支票给:" + getName()
+ " ,工资为:" + salary);
}
public double getSalary() {
return salary;
}
public void setSalary(double newSalary) {
if(newSalary >= 0.0) {
salary = newSalary;
}
}
public double computePay() {
System.out.println("计算工资,付给:" + getName());
return salary/52;
}
}
现在我们仔细阅读下面的代码,尝试给出它的输出结果:
/* 文件名 : VirtualDemo.java */
public class VirtualDemo {
public static void main(String [] args) {
Salary s = new Salary("员工 A", "北京", 3, 3600.00);
Employee e = new Salary("员工 B", "上海", 2, 2400.00);
System.out.println("使用 Salary 的引用调用 mailCheck -- ");
s.mailCheck();
System.out.println("\n使用 Employee 的引用调用 mailCheck--");
e.mailCheck();
}
}
以上实例运行结果如下:
Employee 构造函数
Employee 构造函数
使用 Salary 的引用调用 mailCheck --
Salary 类的 mailCheck 方法
邮寄支票给:员工 A ,工资为:3600.0
使用 Employee 的引用调用 mailCheck--
Salary 类的 mailCheck 方法
邮寄支票给:员工 B ,工资为:2400.0
实例解析:
1)实例中,实例化了两个 Salary 对象:一个使用 Salary 引用 s,另一个使用 Employee 引用 e。
2)当调用 s.mailCheck() 时,编译器在编译时会在 Salary 类中找到 mailCheck(),执行过程 JVM 就调用 Salary 类的 mailCheck()。
3)因为 e 是 Employee 的引用,所以调用 e 的 mailCheck() 方法时,编译器会去 Employee 类查找 mailCheck() 方法 。
4)在编译的时候,编译器使用 Employee 类中的 mailCheck() 方法验证该语句, 但是在运行的时候,Java虚拟机(JVM)调用的是 Salary 类中的 mailCheck() 方法。
5)以上整个过程被称为虚拟方法调用,该方法被称为虚拟方法。
6)Java中所有的方法都能以这种方式表现,因此,重写的方法能在运行时调用,不管编译的时候源代码中引用变量是什么数据类型。
2.3、多态的总结
1)使用父类类型的引用指向子类的对象;
2)该引用只能调用父类中定义的方法和变量;
3)如果子类中重写了父类中的一个方法,那么在调用这个方法的时候,将会调用子类中的这个方法;(动态连接、动态调用);
4)变量不能被重写(覆盖),"重写"的概念只针对方法,如果在子类中"重写"了父类中的变量,那么在编译时会报错
三、抽象类
3.1、抽象类概述
当编写一个类时,我们往往会为该类定义一些方法,这些方法是用来描述该类的功能具体实现方式,那么这些方法都有具体的方法体。
但是有的时候,某个父类只是知道子类应该包含怎么样的方法,但是无法准确知道子类如何实现这些方法。比如一个图形类应该有一个求周长的方法,但是不同的图形求周长的算法不一样。那该怎么办呢?
分析事物时,发现了共性内容,就出现向上抽取。会有这样一种特殊清况,就是方法功能声明相同,但方法功能主体不同。那么这时也可以抽取,但只抽取方法声明,不抽取方法主体。那么此方法就是一个抽象方法。
如.
描述讲师的行为:工作。
描述助教的行为:工作。
描述班主任的行为:工作。
讲师、助教、班主任之间有共性,可以进行向上抽取。抽取它们的所属共性类型:员工。由于讲师、助教、班主任都具有工作功能,但是他们具体工作内容却不一样。这时在描述员工时,发现了有些功能不能够具体描述,那么,这些不具体的功能,需要在类中标识出来,通过java中的关键字abstract(抽象)修饰。
当定义了抽象方法的类也必须被abstract关键字修饰,被abstract关键字修饰的类是抽象类。
3.2、抽象类和抽象方法的定义
1. 抽象方法定义的格式:
public abstract 返回值类型 方法名(参数);
2.抽象类定义的格式:
abstract class 类名{
}
实例:
public class ceshi {
//员工
abstract class Employee{
public abstract void work();//抽象函数,需要abstract修饰
}
//讲师
class teacher extends Employee{
@Override
public void work() {
System.out.println("正在讲解JAVA");
}
}
//助教
class Assistant extends Employee{
@Override
public void work() {
System.out.println("正在辅导学生");
}
}
//班主任
class Manager extends Employee{
@Override
public void work() {
System.out.println("正在管理班级");
}
}
}
3.3、抽象类的特点
1)抽象类和抽象方法都需要被abstract修饰。抽象方法一定要定义在抽象类中。
2)抽象类不可以直接创建对象,原因:调用抽象方法没有意义。
3)只有覆盖了抽象类中所有的抽象方法后,其子类才可以创建对象。否则该子类还是一个抽象类。
之所以继承抽象类,更多的是在思想,是面对共性类型操作会更简单。
抽象类的细节问题:
1.抽象类一定是个父类?
是的,因为不断抽取而来的。
2.抽象类中是否可以不定义抽象方法。
是可以的,那这个抽象类的存在到底有什么意义呢?仅仅是不让该类创建对象。
3.抽象关键字abstract不可以和哪些关键字共存?
private:私有的方法子类是无法继承到的,也不存在覆盖,而abstract和private一起使用修饰方法,abstract既要子类去实现这个方法,而private修饰子类根本无法得到父类这个方法。互相矛盾。
3.4、总结
1. 抽象类不能被实例化(初学者很容易犯的错),如果被实例化,就会报错,编译无法通过。只有抽象类的非抽象子类可以创建对象。
2. 抽象类中不一定包含抽象方法,但是有抽象方法的类必定是抽象类。
3. 抽象类中的抽象方法只是声明,不包含方法体,就是不给出方法的具体实现也就是方法的具体功能。
4. 构造方法,类方法(用static修饰的方法)不能声明为抽象方法。
5. 抽象类的子类必须给出抽象类中的抽象方法的具体实现,除非该子类也是抽象类。
四、接口
4.1、接口的概念
接口(英文:Interface),在JAVA编程语言中是一个抽象类型,是抽象方法的集合,接口通常以interface来声明。一个类通过继承接口的方式,从而来继承接口的抽象方法。
接口并不是类,编写接口的方式和类很相似,但是它们属于不同的概念。类描述对象的属性和方法。接口则包含类要实现的方法。
除非实现接口的类是抽象类,否则该类要定义接口中的所有方法。
接口无法被实例化,但是可以被实现。一个实现接口的类,必须实现接口内所描述的所有方法,否则就必须声明为抽象类。另外,在 Java 中,接口类型可用来声明一个变量,他们可以成为一个空指针,或是被绑定在一个以此接口实现的对象。
1.接口与类的相似点
1)一个接口可以有多个方法。
2)接口文件保存在 .java 结尾的文件中,文件名使用接口名。
3)接口的字节码文件保存在 .class 结尾的文件中。
4)接口相应的字节码文件必须在与包名称相匹配的目录结构中。
2.接口与类的区别
1)接口不能用于实例化对象。
2)接口没有构造方法。
3)接口中所有的方法必须是抽象方法。
4)接口不能包含成员变量,除了 static 和 final 变量。
5)接口不是被类继承了,而是要被类实现。
6)接口支持多继承。
3.接口特性
1)接口中每一个方法也是隐式抽象的,接口中的方法会被隐式的指定为 public abstract(只能是 public abstract,其他修饰符都会报错)。
2)接口中可以含有变量,但是接口中的变量会被隐式的指定为 public static final 变量(并且只能是 public,用 private 修饰会报编译错误)。
3)接口中的方法是不能在接口中实现的,只能由实现接口的类来实现接口中的方法。
4.接口的声明
接口的声明格式如下:
interface 接口名称 [extends 其他的类名] {
// 声明变量
// 抽象方法
}
4.2 接口的实现
当类实现接口的时候,类要实现接口中所有的方法。否则,类必须声明为抽象的类。
类使用implements关键字实现接口。在类声明中,Implements关键字放在class声明后面。
实例:
/* 文件名 : MammalInt.java */
public class MammalInt implements Animal{
public void eat(){
System.out.println("Mammal eats");
}
public void travel(){
System.out.println("Mammal travels");
}
public int noOfLegs(){
return 0;
}
public static void main(String args[]){
MammalInt m = new MammalInt();
m.eat();
m.travel();
}
}
以上实例运行结果如下:
Mammal eats
Mammal travels
重写接口中声明的方法时,需要注意以下规则:
1)类在实现接口的方法时,不能抛出强制性异常,只能在接口中,或者继承接口的抽象类中抛出该强制性异常。
2)类在重写方法时要保持一致的方法名,并且应该保持相同或者相兼容的返回值类型。
3)如果实现接口的类是抽象类,那么就没必要实现该接口的方法。
在实现接口的时候,也要注意一些规则:
一个类可以同时实现多个接口。
一个类只能继承一个类,但是能实现多个接口。
一个接口能继承另一个接口,这和类之间的继承比较相似。
4.3 接口的继承
一个接口能继承另一个接口,和类之间的继承方式比较相似。接口的继承使用extends关键字,子接口继承父接口的方法。
实例:
// 文件名: Sports.java
public interface Sports
{
public void setHomeTeam(String name);
public void setVisitingTeam(String name);
}
// 文件名: Football.java
public interface Football extends Sports
{
public void homeTeamScored(int points);
public void visitingTeamScored(int points);
public void endOfQuarter(int quarter);
}
// 文件名: Hockey.java
public interface Hockey extends Sports
{
public void homeGoalScored();
public void visitingGoalScored();
public void endOfPeriod(int period);
public void overtimePeriod(int ot);
}
Hockey接口自己声明了四个方法,从Sports接口继承了两个方法,这样,实现Hockey接口的类需要实现六个方法。
相似的,实现Football接口的类需要实现五个方法,其中两个来自于Sports接口。