JAVA面向对象三大特性详解
一、封装
1、概念:
将类的某些信息隐藏在类内部,不允许外部程序直接访问,而是通过该类提供的方法来实现对隐藏信息的操作和访问。
2、好处:
- 只能通过规定的方法访问数据。
- 隐藏类的实例细节,方便修改和实现。
3、封装的实现步骤
需要注意:对封装的属性不一定要通过get/set方法,其他方法也可以对封装的属性进行操作。当然最好使用get/set方法,比较标准。
A、访问修饰符
从表格可以看出从上到下封装性越来越差。
B、this关键字
1.this关键字代表当前对象
this.属性 操作当前对象的属性
this.方法 调用当前对象的方法。
2.封装对象的属性的时候,经常会使用this关键字。
3.当getter和setter函数参数名和成员函数名重合的时候,可以使用this区别。如:
C、Java 中的内部类
内部类( Inner Class )就是定义在另外一个类里面的类。与之对应,包含内部类的类被称为外部类。
那么问题来了:那为什么要将一个类定义在另一个类里面呢?清清爽爽的独立的一个类多好啊!!
答:内部类的主要作用如下:
1. 内部类提供了更好的封装,可以把内部类隐藏在外部类之内,不允许同一个包中的其他类访问该类。
2. 内部类的方法可以直接访问外部类的所有数据,包括私有的数据。
3. 内部类所实现的功能使用外部类同样可以实现,只是有时使用内部类更方便。
内部类可分为以下几种:
-
- 成员内部类
- 静态内部类
- 方法内部类
- 匿名内部类
各个内部类的具体使用请转移到另一篇随文:http://www.cnblogs.com/hysum/p/7101974.html
二、继承
1、继承的概念
继承是类与类的一种关系,是一种“is a”的关系。比如“狗”继承“动物”,这里动物类是狗类的父类或者基类,狗类是动物类的子类或者派生类。如下图所示:
注:java中的继承是单继承,即一个类只有一个父类。
2、继承的好处
子类拥有父类的所有属性和方法(除了private修饰的属性不能拥有)从而实现了实现代码的复用;
3、语法规则,只要在子类加上extends关键字继承相应的父类就可以了:
A、方法的重写
子类如果对继承的父类的方法不满意(不适合),可以自己编写继承的方法,这种方式就称为方法的重写。当调用方法时会优先调用子类的方法。
重写要注意:
a、返回值类型
b、方法名
c、参数类型及个数
都要与父类继承的方法相同,才叫方法的重写。
重载和重写的区别:
方法重载:在同一个类中处理不同数据的多个相同方法名的多态手段。
方法重写:相对继承而言,子类中对父类已经存在的方法进行区别化的修改。
B、继承的初始化顺序
1、初始化父类再初始化子类
2、先执行初始化对象中属性,再执行构造方法中的初始化。
基于上面两点,我们就知道实例化一个子类,java程序的执行顺序是:
父类对象属性初始化—->父类对象构造方法—->子类对象属性初始化—>子类对象构造方法
下面有个形象的图:
C、final关键字
使用final关键字做标识有“最终的”含义。
1. final 修饰类,则该类不允许被继承。
2. final 修饰方法,则该方法不允许被覆盖(重写)。
3. final 修饰属性,则该类的该属性不会进行隐式的初始化,所以 该final 属性的初始化属性必须有值,或在构造方法中赋值(但只能选其一,且必须选其一,因为没有默认值!),且初始化之后就不能改了,只能赋值一次。
4. final 修饰变量,则该变量的值只能赋一次值,在声明变量的时候才能赋值,即变为常量。
D、super关键字
在对象的内部使用,可以代表父类对象。
1、访问父类的属性:super.age
2、访问父类的方法:super.eat()
super的应用:
首先我们知道子类的构造的过程当中必须调用父类的构造方法。其实这个过程已经隐式地使用了我们的super关键字。
这是因为如果子类的构造方法中没有显示调用父类的构造方法,则系统默认调用父类无参的构造方法。
那么如果自己用super关键字在子类里调用父类的构造方法,则必须在子类的构造方法中的第一行。
要注意的是:如果子类构造方法中既没有显示调用父类的构造方法,而父类没有无参的构造方法,则编译出错。
(补充说明,虽然没有显示声明父类的无参的构造方法,系统会自动默认生成一个无参构造方法,但是,如果你声明了一个有参的构造方法,而没有声明无参的构造方法,这时系统不会动默认生成一个无参构造方法,此时称为父类有没有无参的构造方法。)
E、Object类
Object类是所有类的父类,如果一个类没有使用extends关键字明确标识继承另一个类,那么这个类默认继承Object类。
Object类中的方法,适合所有子类!!!
那么Object类中有什么主要的方法呢?
1、toString()
a. 在Object类里面定义toString()方法的时候返回的对象的哈希code码(对象地址字符串)。
我们可以发现,如果我们直接用System.out.print(对象)输出一个对象,则运行结果输出的是对象的对象地址字符串,也称为哈希code码。如:
哈希码是通过哈希算法生成的一个字符串,它是用来唯一区分我们对象的地址码,就像我们的身份证一样。
b. 可以通过重写toString()方法表示出对象的属性。
2、equals()
a、equals()—-返回值是布尔类型。
b、默认的情况下,比较的是对象的引用是否指向同一块内存地址——-对象实例化时,即给对象分配内存空间,该内存空间的地址就是内存地址。使用方法如:dog.equals(dog2);
c、 如果是两个对象,但想判断两个对象的属性是否相同,则重写equals()方法。
以Dog类为例,重写后的equals()方法如下(当然你可以根据自己想比较的属性来重写,这里我以age属性是否相同来重写equals()方法):
上面有四个判断,它们的含义分别是:
1.判断地址是否相同—-if (this == obj),相同则返回true
2.判断对象是否为空—-if (obj == null),为空则返回false
3.getClass()可以得到类对象,判断类型是否一样—–if (getClass() != obj.getClass()),不一样则返回false
4.判断属性值是否一样—-if (age != other.age),不一样返回false
5.如果地址相同,对象不为空,类型一样,属性值一样则返回true
这里要注意的是,理解obj.getClass()得到的类对象和类的对象的区别,以下用图形表示:
可以看到,对于类对象我们关心它属于哪个类,拥有什么属性和方法,比如我和你都是属于“人”这个类对象;而类的对象则是一个类的实例化的具体的一个对象。比如我和你是两个不同的人。
三、多态
面向对象的最后一个特性就是多态,那么什么是多态呢?多态就是对象的多种形态。
java里的多态主要表现在两个方面:
1.引用多态
父类的引用可以指向本类的对象;
父类的引用可以指向子类的对象;
这两句话是什么意思呢,让我们用代码来体验一下,首先我们创建一个父类Animal和一个子类Dog,在主函数里如下所示:
注意:我们不能使用一个子类的引用来指向父类的对象,如:。
这里我们必须深刻理解引用多态的意义,才能更好记忆这种多态的特性。为什么子类的引用不能用来指向父类的对象呢?我在这里通俗给大家讲解一下:就以上面的例子来说,我们能说“狗是一种动物”,但是不能说“动物是一种狗”,狗和动物是父类和子类的继承关系,它们的从属是不能颠倒的。当父类的引用指向子类的对象时,该对象将只是看成一种特殊的父类(里面有重写的方法和属性),反之,一个子类的引用来指向父类的对象是不可行的!!
2.方法多态
根据上述创建的两个对象:本类对象和子类对象,同样都是父类的引用,当我们指向不同的对象时,它们调用的方法也是多态的。
创建本类对象时,调用的方法为本类方法;
创建子类对象时,调用的方法为子类重写的方法或者继承的方法;
使用多态的时候要注意:如果我们在子类中编写一个独有的方法(没有继承父类的方法),此时就不能通过父类的引用创建的子类对象来调用该方法!!!
注意: 继承是多态的基础。
A、引用类型转换
了解了多态的含义后,我们在日常使用多态的特性时经常需要进行引用类型转换。
引用类型转换:
1. 向上类型转换(隐式/自动类型转换),是小类型转换到大类型。
就以上述的父类Animal和一个子类Dog来说明,当父类的引用可以指向子类的对象时,就是向上类型转换。如:
2. 向下类型转换(强制类型转换),是大类型转换到小类型(有风险,可能出现数据溢出)。
将上述代码再加上一行,我们再次将父类转换为子类引用,那么会出现错误,编译器不允许我们直接这么做,虽然我们知道这个父类引用指向的就是子类对象,但是编译器认为这种转换是存在风险的。如:
那么我们该怎么解决这个问题呢,我们可以在animal前加上(Dog)来强制类型转换。如:
但是如果父类引用没有指向该子类的对象,则不能向下类型转换,虽然编译器不会报错,但是运行的时候程序会出错,如:
其实这就是上面所说的子类的引用指向父类的对象,而强制转换类型也不能转换!!
还有一种情况是父类的引用指向其他子类的对象,则不能通过强制转为该子类的对象。如:
这是因为我们在编译的时候进行了强制类型转换,编译时的类型是我们强制转换的类型,所以编译器不会报错,而当我们运行的时候,程序给animal开辟的是Dog类型的内存空间,这与Cat类型内存空间不匹配,所以无法正常转换。这两种情况出错的本质是一样的,所以我们在使用强制类型转换的时候要特别注意这两种错误!!下面有个更安全的方式来实现向下类型转换。。。。
3. instanceof运算符,来解决引用对象的类型,避免类型转换的安全性问题。
instanceof是Java的一个二元操作符,和==,>,<是同一类东东。由于它是由字母组成的,所以也是Java的保留关键字。它的作用是测试它左边的对象是否是它右边的类的实例,返回boolean类型的数据。
我们来使用instanceof运算符来规避上面的错误,代码修改如下:
利用if语句和instanceof运算符来判断两个对象的类型是否一致。
补充说明:在比较一个对象是否和另一个对象属于同一个类实例的时候,我们通常可以采用instanceof和getClass两种方法通过两者是否相等来判断,但是两者在判断上面是有差别的。Instanceof进行类型检查规则是:你属于该类吗?或者你属于该类的派生类吗?而通过getClass获得类型信息采用==来进行检查是否相等的操作是严格的判断,不会存在继承方面的考虑;
总结:在写程序的时候,如果要进行类型转换,我们最好使用instanceof运算符来判断它左边的对象是否是它右边的类的实例,再进行强制转换。
B、抽象类
定义:抽象类前使用abstract关键字修饰,则该类为抽象类。
使用抽象类要注意以下几点:
1. 抽象类是约束子类必须有什么方法,而并不关注子类如何实现这些方法。
2. 抽象类应用场景:
a. 在某些情况下,某个父类只是知道其子类应该包含怎样的方法,但无法准确知道这些子类如何实现这些方法(可实现动态多态)。
b. 从多个具有相同特征的类中抽象出一个抽象类,以这个抽象类作为子类的模板,从而避免子类设计的随意性。
3. 抽象类定义抽象方法,只有声明,不需要实现。抽象方法没有方法体以分号结束,抽象方法必须用abstract关键字来修饰。如:
4、包含抽象方法的类是抽象类。抽象类中可以包含普通的方法,也可以没有抽象方法。如:
5、抽象类不能直接创建,可以定义引用变量来指向子类对象,来实现抽象方法。以上述的Telephone抽象类为例:
1 public abstract class Telephone { 2 public abstract void call();//抽象方法,方法体以分号结束,只有声明,不需要实现 3 public void message(){ 4 System.out.println("我是抽象类的普通方法"); 5 }//抽象类中包含普通的方法 6 }
1 public class Phone extends Telephone { 2 3 public void call() {//继承抽象类的子类必须重写抽象方法 4 // TODO Auto-generated method stub 5 System.out.println("我重写了抽象类的方法"); 6 } 7 8 }
以上是Telephone抽象类和子类Phone的定义,下面我们看main函数里:
运行结果(排错之后):
C、接口
1、概念
接口可以理解为一种特殊的类,由全局常量和公共的抽象方法所组成。也可理解为一个特殊的抽象类,因为它含有抽象方法。
如果说类是一种具体实现体,而接口定义了某一批类所需要遵守的规范,接口不关心这些类的内部数据,也不关心这些类里方法的实现细节,它只规定这些类里必须提供的某些方法。(这里与抽象类相似)
2.接口定义的基本语法
[修饰符] [abstract] interface 接口名 [extends父接口1,2….](多继承){
0…n常量 (public static final)
0…n 抽象方法(public abstract)
}
其中[ ]里的内容表示可选项,可以写也可以不写;接口中的属性都是常量,即使定义时不添加public static final 修饰符,系统也会自动加上;接口中的方法都是抽象方法,即使定义时不添加public abstract修饰符,系统也会自动加上。
3.使用接口
一个类可以实现一个或多个接口,实现接口使用implements关键字。java中一个类只能继承一个父类,是不够灵活的,通过实现多个接口可以补充。
继承父类实现接口的语法为:
[修饰符] class 类名 extends 父类 implements 接口1,接口2…{
类体部分//如果继承了抽象类,需要实现继承的抽象方法;要实现接口中的抽象方法
}
注意:如果要继承父类,继承父类必须在实现接口之前,即extends关键字必须在implements关键字前
补充说明:通常我们在命名一个接口时,经常以I开头,用来区分普通的类。如:IPlayGame
以下我们来补充在上述抽象类中的例子,我们之前已经定义了一个抽象类Telephone和子类Phone,这里我们再创建一个IPlayGame的接口,然后在原来定义的两个类稍作修改,代码如下:
1 public interface IPlayGame { 2 public void paly();//abstract 关键字可以省略,系统会自动加上 3 public String name="游戏名字";//static final关键字可以省略,系统会自动加上 4 }
1 public class Phone extends Telephone implements IPlayGame{ 2 3 public void call() {//继承抽象类的子类必须重写抽象方法 4 // TODO Auto-generated method stub 5 System.out.println("我重写了抽象类的方法"); 6 } 7 8 @Override 9 public void paly() { 10 // TODO Auto-generated method stub 11 System.out.println("我重写了接口的方法"); 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();//用接口的引用指向子类的对象 7 i.paly();//调用接口的方法 8 System.out.println(i.name);//输出接口的常量 9 10 11 12 } 13 }
运行结果:
4.接口和匿名内部类配合使用
接口在使用过程中还经常和匿名内部类配合使用。匿名内部类就是没有没名字的内部类,多用于关注实现而不关注实现类的名称。
语法格式:
1 Interface i =new interface(){ 2 Public void method{ 3 System.out.println(“利用匿名内部类实现接口1”); 4 } 5 }; 6 i.method();
还有一种写法:(直接把方法的调用写在匿名内部类的最后)
1 Interface i =new interface(){ 2 Public void method{ 3 System.out.println(“利用匿名内部类实现接口1”); 4 } 5 }.method();
四、抽象类和接口的区别
我们在多态的学习过程中认识到抽象类和接口都是实现java多态特性的关键部分,两者都包含抽象方法,只关注方法的声明而不关注方法的具体实现,那么这两者又有什么区别呢??我们在编写java程序的时候又该如何抉择呢?
参考博文:http://www.cnblogs.com/felixzh/p/5938544.html
(1)语法层面上的区别
1.一个类只能继承一个抽象类,而一个类却可以实现多个接口。
2.抽象类中的成员变量可以是各种类型的,而接口中的成员变量只能是public static final类型的;且必须给其初值,所以实现类中不能重新定义,也不能改变其值;抽象类中的变量默认是 friendly 型,其值可以在子类中重新定义,也可以重新赋值。
3.抽象类中可以有非抽象方法,接口中则不能有非抽象方法。
4.接口可以省略abstract 关键字,抽象类不能。
5.接口中不能含有静态代码块以及静态方法,而抽象类可以有静态代码块和静态方法;
(2)设计层面上的区别
1)抽象类是对一种事物的抽象,即对类抽象,而接口是对行为的抽象。抽象类是对整个类整体进行抽象,包括属性、行为,但是接口却是对类局部(行为)进行抽象。举个简单的例子,飞机和鸟是不同类的事物,但是它们都有一个共性,就是都会飞。那么在设计的时候,可以将飞机设计为一个类Airplane,将鸟设计为一个类Bird,但是不能将 飞行 这个特性也设计为类,因此它只是一个行为特性,并不是对一类事物的抽象描述。此时可以将 飞行 设计为一个接口Fly,包含方法fly( ),然后Airplane和Bird分别根据自己的需要实现Fly这个接口。然后至于有不同种类的飞机,比如战斗机、民用飞机等直接继承Airplane即可,对于鸟也是类似的,不同种类的鸟直接继承Bird类即可。从这里可以看出,继承是一个 “是不是”的关系,而 接口 实现则是 “有没有”的关系。如果一个类继承了某个抽象类,则子类必定是抽象类的种类,而接口实现则是有没有、具备不具备的关系,比如鸟是否能飞(或者是否具备飞行这个特点),能飞行则可以实现这个接口,不能飞行就不实现这个接口。
2)设计层面不同,抽象类作为很多子类的父类,它是一种模板式设计。而接口是一种行为规范,它是一种辐射式设计。什么是模板式设计?最简单例子,大家都用过ppt里面的模板,如果用模板A设计了ppt B和ppt C,ppt B和ppt C公共的部分就是模板A了,如果它们的公共部分需要改动,则只需要改动模板A就可以了,不需要重新对ppt B和ppt C进行改动。而辐射式设计,比如某个电梯都装了某种报警器,一旦要更新报警器,就必须全部更新。也就是说对于抽象类,如果需要添加新的方法,可以直接在抽象类中添加具体的实现,子类可以不进行变更;而对于接口则不行,如果接口进行了变更,则所有实现这个接口的类都必须进行相应的改动。
下面看一个网上流传最广泛的例子:门和警报的例子:门都有open( )和close( )两个动作,此时我们可以定义通过抽象类和接口来定义这个抽象概念:
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 }
但是现在如果我们需要门具有报警alarm( )的功能,那么该如何实现?下面提供两种思路:
1)将这三个功能都放在抽象类里面,但是这样一来所有继承于这个抽象类的子类都具备了报警功能,但是有的门并不一定具备报警功能;
2)将这三个功能都放在接口里面,需要用到报警功能的类就需要实现这个接口中的open( )和close( ),也许这个类根本就不具备open( )和close( )这两个功能,比如火灾报警器。
从这里可以看出, Door的open() 、close()和alarm()根本就属于两个不同范畴内的行为,open()和close()属于门本身固有的行为特性,而alarm()属于延伸的附加行为。因此最好的解决办法是单独将报警设计为一个接口,包含alarm()行为,Door设计为单独的一个抽象类,包含open和close两种行为。再设计一个报警门继承Door类和实现Alarm接口。
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 }
终于写完了这篇博文,java的这三大特性是面向对象编程的核心和基础,这里的概念的理解对实际编程有非常大的帮助,可能内容过于繁冗了,如果对内容有疑问请在下面留言或者私信我的邮箱,谢谢!!