Java基礎-封裝和繼承
一. 封裝
那封裝是什麼呢？
在面向對象程式設計方法中，封裝（英語：Encapsulation）是指一種將抽象性函式接口的實現細節部分包裝、隱藏起來的方法。
1.1 封裝的目的
- 直接通過操控類對象來達到目的，不需要對具體實現十分瞭解，使類屬性和方法的具體實現對外不可見。不但方便還起到瞭保護作用。
- 封裝最主要的功能在於我們能修改自己的實現代碼，而不用修改那些調用我們代碼的程序片段。
- 適當的封裝可以讓程式碼更容易理解與維護，也加強瞭程式碼的安全性。
1.2 封裝的好處
- 良好的封裝能夠減少耦合。
- 類內部的結構可以自由修改。
- 可以對成員變量進行更精確的控制。
- 隱藏信息，實現細節。
1.3 封裝的步驟
修改屬性的可見性來限制對屬性的訪問（一般限制為private），例如：
public class Person {
private String name ; // 姓名
private String gender ; // 性別
private int age; // 年齡
}
這段代碼中，將 name 、sex和 age 屬性設置為私有的，隻能本類才能訪問，其他類都訪問不瞭，如此就對信息進行瞭隱藏。
對每個值屬性提供對外的公共方法訪問，也就是創建一對賦取值方法，用於對私有屬性的訪問，例如：
public class Person {
private String name ; // 姓名
private String gender ; // 性別
private int age; // 年齡
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
public String getName() {
return name;
}
public void setGender(String gender) {
this.gender = gender;
}
public String gender(){
return gender;
}
public void setAge(int age) {
this.age = age;
}
public int getAge() {
return age;
}
}
采用 this 關鍵字調用本類中的屬性，也就是類中的成員變量。主要為瞭解決實例變量（private String name）和局部變量（setName(String name)中的name變量）之間發生的同名的沖突。
1.4 封裝的例子
創建一個用戶類User:
- 代碼如下：
package com.nz.pojo;
public class User {
private String username; // 用戶名
private String password; // 密碼
public String getUsername() {
return username;
}
public void setUsername(String username) {
this.username = username;
}
public String getPassword() {
return password;
}
public void setPassword(String password) {
this.password = password;
}
}
- 編寫測試User的
demo：EncapsulationDemo
代碼如下：
package com.nz;
import com.nz.pojo.User;
public class EncapsulationDemo {
public static void main(String[] args) {
User user = new User();
user.setUsername("太子爺哪吒");
user.setPassword("520");
System.out.println("username: " + user.getUsername() + "-----------"
+ "password: " + user.getPassword());
}
}
執行結果如下：
username:太子爺哪吒—————–password520
1.5 小結
封裝實際上是將類的某些信息隱藏在類的內部，不允許外部程序直接訪問，而是通過該類提供的方法來實現對隱藏信息的訪問和操作。就是把我們想提供給外界的一些方法給暴露出來，以便外界能調用到我們。
二. 繼承
2.1 繼承的介紹
繼承是java面向對象編程技術的一塊基石，因為它允許創建分等級層次的類。描述的是事物之間的所屬關系，這種關系是：is-a 的關系。
繼承：就是子類繼承父類的屬性和行為，使得子類對象（實例）可以直接具有與父類相同的屬性、相同的行為。子類可以直接訪問父類中的非私有的屬性和行為。
2.2 生活中的繼承
兔子和長頸鹿屬於食草動物類，老虎和獅子屬於食肉動物類。而食草動物和食肉動物又是屬於動物類。
那是不是兔子、長頸鹿、老虎、獅子都屬於動物類呢？答案是沒錯滴！雖然食草動物和食肉動物都是屬於動物，但是兩者的屬性和行為上有差別，所以子類會具有父類的一般特性也會具有自身的特性。我們就可以再多個類中存在相同屬性和行為時，我們可以將這些內容抽取到單獨一個類中，那麼多個類無需再定義這些屬性和行為，隻要繼承那一個類即可。
2.3 繼承的好處
- 提高代碼的復用性（減少代碼冗餘，相同代碼重復利用）。
- 使類與類之間產生瞭關系。
- 子類擁有父類非 private 的屬性、方法。
- 子類可以擁有自己的屬性和方法，即子類可以對父類進行擴展。
- 子類可以用自己的方式實現父類的方法。
- 提高瞭類之間的耦合性（繼承的缺點，耦合度高就會造成代碼之間的聯系越緊密，代碼獨立性越差）。
- Java 的繼承是單繼承，但是可以多重繼承，單繼承就是一個子類隻能繼承一個父類，多重繼承就是，例如 B 類繼承 A 類，C 類繼承 B 類，所以按照關系就是 B 類是 C 類的父類，A 類是 B 類的父類，這是 Java 繼承區別於 C++ 繼承的一個特性。
2.4 繼承的格式
在Java當中會通過extends關鍵字可以申明一個類是從另外一個類繼承而來的，一般形式如下：
class 父類 {
}
class 子類 extends 父類 {
}
需要註意一點： Java 不支持多繼承，但支持多重繼承。就如下：
class A {
}
class B extends A { (對的)
}
class C extends A, B { （錯的）
}
class C extends B { （對的）
}
頂層父類是Object類。所有的類默認繼承Object，作為父類。
2.5 繼承的demo
- 編寫一個父類極其對應的子類信息
結構如下：
代碼如下：
父類Person：
package com.nz.pojo;
public class Person {
private String name ;
private int age ;
public String getName() {
return name;
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
public int getAge() {
return age;
}
public void setAge(int age) {
this.age = age;
}
}
子類Student沒有額外的屬性和方法：
package com.nz.pojo;
/**
* 繼承瞭Person特有的name, age，
* 沒有額外的獨有屬性和方法
*/
public class Student extends Person{
}
子類Teacher多瞭一個工資的屬性和獨有的教書方法：
package com.nz.pojo;
/**
* 繼承瞭Person特有的name, age，
* 多瞭自己獨有的工資屬性還有獨有的教書方法
*/
public class Teacher extends Person{
// 工資
private double salary ;
// 特有方法
public void teach(){
System.out.println("老師在認真教書！");
}
public double getSalary() {
return salary;
}
public void setSalary(double salary) {
this.salary = salary;
}
}
編寫測試代碼：
package com.nz;
import com.nz.pojo.Student;
import com.nz.pojo.Teacher;
public class InheritDemo {
public static void main(String[] args) {
Teacher teacher = new Teacher();
teacher.setName("太子爺哪吒");
teacher.setAge(18);
teacher.setSalary(1999.99);
System.out.println(teacher.getName());
System.out.println(teacher.getAge());
System.out.println(teacher.getSalary());
teacher.teach();
Student student = new Student();
student.setName("哪吒");
student.setAge(12);
//student.setSalary(1999.99); // student沒有工資屬性，報錯！
System.out.println(student.getName());
System.out.println(student.getAge());
}
}
結果如下：
太子爺哪吒
18
1999.99
老師在認真教書！
哪吒
12
從結果來看，子類繼承父類，就可以直接得到父類的成員變量和方法。而子類可以編寫一些特有的屬性和方法，但是是否可以繼承所有成分呢？
2.6 子類不能繼承的內容
並不是父類的所有內容都可以給子類繼承的：
2.6.1 super 與 this 關鍵字
這裡先將這兩個關鍵字，super和this在繼承關系中，運用比較頻繁。
- super關鍵字：我們可以通過super關鍵字來實現對父類成員的訪問，用來引用當前對象的父類。
- this關鍵字：指向自己本類的引用。
super和this完整的用法如下：
this.成員變量 -- 本類的 super.成員變量 -- 父類的 this.成員方法名() -- 本類的 super.成員方法名() -- 父類的
具體演示，創建測試InheritDemo2：
package com.nz;
public class InheritDemo2 {
public static void main(String[] args) {
Animal a = new Animal();
a.eat();
Cat cat = new Cat();
cat.eatFish();
}
}
class Animal {
void eat() {
System.out.println("animal : eat");
}
}
class Cat extends Animal {
void eat() {
System.out.println("cat : eat");
}
void eatFish() {
this.eat(); // this 調用自己的方法
super.eat(); // super 調用父類方法
}
}
調用結果如下：
animal : eat
cat : eat
animal : eat
註意：
子類的每個構造方法中均有默認的super()，調用父類的空參構造。手動調用父類構造會覆蓋默認的super()。
super() 和 this() 都必須是在構造方法的第一行，所以不能同時出現。
2.6.2 構造器不能被繼承
- 子類不能繼承父類的構造器（構造方法或者構造函數），它隻是調用（隱式或顯式）。因為子類有自己的構造器。值得註意的是子類可以繼承父類的私有成員（成員變量，方法），隻是子類無法直接訪問而已，可以通過
getter/setter方法訪問父類的private成員變量。 - 如果父類的構造器帶有參數，則必須在子類的構造器中顯式地通過
super關鍵字調用父類的構造器並配以適當的參數列表。 - 如果父類構造器沒有參數，則在子類的構造器中不需要使用
super關鍵字調用父類構造器，系統會自動調用父類的無參構造器。
演示過程：
package com.nz;
public class InheritDemo3 {
public static void main(String[] args) {
System.out.println("------Teacher 類繼承------");
Teacher teacher = new Teacher();
Teacher teacher2 = new Teacher("張三");
System.out.println("------Student 類繼承------");
Student student = new Student();
Student student2 = new Student("張三三");
}
}
// 父類
class Person {
private String name;
Person(){
System.out.println("調用瞭父類的無參構造器: Person()");
}
Person(String name) {
System.out.println("調用瞭父類的帶參構造器: Person(String name)");
this.name = name;
}
}
// Teacher子類繼承Person
class Teacher extends Person{
private String name;
Teacher(){
// 自動調用父類的無參數構造器 因為會有默認super();
System.out.println("Teacher");
}
public Teacher(String name){
super("太子爺哪吒"); // 調用父類中帶有參數的構造器
System.out.println("Teacher(String name):"+name);
this.name = name;
}
}
// Student子類繼承Person
class Student extends Person{
private String name;
Student(){
super("heihei"); // 調用父類中帶有參數的構造器
System.out.println("SubClass2");
}
public Student(String name){ // 自動調用父類的無參數構造器
System.out.println("Student(String name):"+name);
this.name = name;
}
}
結果如下：
——Teacher 類繼承——
調用瞭父類的無參構造器: Person()
Teacher
調用瞭父類的帶參構造器: Person(String name)
Teacher(String name):張三
——Student 類繼承——
調用瞭父類的帶參構造器: Person(String name)
SubClass2
調用瞭父類的無參構造器: Person()
Student(String name):張三三
2.6.3 final修飾的類不能被繼承
final 關鍵字主要用在三個地方：變量、方法、類。
- 修飾類：表示該類不能被繼承；
- 修飾方法：表示方法不能被重寫；
- 修飾變量：表示變量隻能一次賦值以後值不能被修改（常量）。
final 的特點：
- 對於一個 final 變量，如果是基本數據類型的變量，則其數值一旦在初始 化之後便不能更改；如果是引用類型的變量，則在對其初始化之後便不 能再讓其指向另一個對象。
- 當用 final 修飾一個類時，表明這個類不能被繼承。final 類中的所有成員 方法都會被隱式地指定為 final 方法。
- 使用 final 方法的原因有兩個。第一個原因是把方法鎖定，以防任何繼承 類修改它的含義；第二個原因是效率。在早期的 Java 實現版本中，會將 final 方法轉為內嵌調用。但是如果方法過於龐大，可能看不到內嵌調用 帶來的任何性能提升（現在的 Java 版本已經不需要使用 final方法進行這些優化瞭）。類中所有的 private 方法都隱式地指定為 final。
我們測試下修飾類後到底能不能繼承：
package com.nz;
public class InheritDemo4 {
}
// 父類
final class Fu {
private String name;
}
//class Zi extends Fu{ // Cannot inherit from final 'com.nz.Fu' 會顯示沒辦法繼承Fu
//}
結果：可以看出來在被final修飾的Fu類沒辦法繼承，而且在編譯期間就會報錯瞭，沒辦法通過運行。
2.7 方法重寫
2.7.1 介紹
子類中出現與父類一模一樣的方法時（返回值類型，方法名和參數列表都相同），會出現覆蓋效果，也稱為重寫或者復寫。聲明不變，重新實現。
2.7.2 使用場景與案例
發生在子父類之間的關系。
子類繼承瞭父類的方法，但是子類覺得父類的這方法不足以滿足自己的需求，子類重新寫瞭一個與父類同名的方法，以便覆蓋父類的該方法。
寫個測試案例：
package com.nz;
public class InheritDemo5 {
public static void main(String[] args) {
// 創建子類對象
Cat lanMao = new Cat();
// 調用父類繼承而來的方法
lanMao.run();
// 調用子類重寫的方法
lanMao.sing();
}
}
class Animal{
public void sing(){
System.out.println("動物都可以唱歌！");
}
public void run(){
System.out.println("動物都可以跑！");
}
}
class Cat extends Animal {
public void sing(){
System.out.println("我們一起學貓叫，一起喵喵喵！讓我們一起撒個嬌");
}
}
運行結果：
動物都可以跑！
我們一起學貓叫，一起喵喵喵！讓我們一起撒個嬌
可以看出，藍貓調用瞭重寫後的sing方法。
2.7.2 @Override重寫註解
- @Override：註解，重寫註解校驗！
- 這個註解標記的方法，就說明這個方法必須是重寫父類的方法，否則編譯階段報錯。
- 建議重寫都加上這個註解，一方面可以提高代碼的可讀性，一方面可以防止重寫出錯！
加上後的子類代碼形式如下：
class Cat extends Animal {
// 聲明不變，重新實現
// 方法名稱與父類全部一樣，隻是方法體中的功能重寫瞭！
@Override
public void sing(){
System.out.println("我們一起學貓叫，一起喵喵喵！讓我們一起撒個嬌");
}
}
2.7.3 註意事項
- 方法重寫是發生在子父類之間的關系。
- 子類方法覆蓋父類方法，必須要保證權限大於等於父類權限。
- 子類方法覆蓋父類方法，返回值類型、函數名和參數列表都要一模一樣。
總結
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