day14-面向对象进阶(2)

2024-12-13

java

12k words

day14

今日内容

多态
包
final
权限修饰符
代码块

教学目标

能够说出使用多态的前提条件
理解多态的向上转型
理解多态的向下转型
能够知道多态的使用场景
包的作用
public和private权限修饰符的作用
描述final修饰的类的特点
描述final修饰的方法的特点
描述final修饰的变量的特点

第一章多态

1.1 多态的形式

多态是继封装、继承之后，面向对象的第三大特性。

多态是出现在继承或者实现关系中的。

多态体现的格式：

1 2	父类类型变量名 = new 子类/实现类构造器; 变量名.方法名();

多态的前提：有继承关系，子类对象是可以赋值给父类类型的变量。例如Animal是一个动物类型，而Cat是一个猫类型。Cat继承了Animal，Cat对象也是Animal类型，自然可以赋值给父类类型的变量。

1.2 多态的使用场景

如果没有多态，在下图中register方法只能传递学生对象，其他的Teacher和administrator对象是无法传递给register方法方法的，在这种情况下，只能定义三个不同的register方法分别接收学生，老师和管理员。

多态的应用场景

有了多态之后，方法的形参就可以定义为共同的父类Person。

要注意的是：

当一个方法的形参是一个类，我们可以传递这个类所有的子类对象。
当一个方法的形参是一个接口，我们可以传递这个接口所有的实现类对象（后面会学）。
而且多态还可以根据传递的不同对象来调用不同类中的方法。

多态的应用场景

代码示例：

父类：
public class Person {
    private String name;
    private int age;

    空参构造
    带全部参数的构造
    get和set方法

    public void show(){
        System.out.println(name + ", " + age);
    }
}

子类1：
public class Administrator extends Person {
    @Override
    public void show() {
        System.out.println("管理员的信息为：" + getName() + ", " + getAge());
    }
}

子类2：
public class Student extends Person{

    @Override
    public void show() {
        System.out.println("学生的信息为：" + getName() + ", " + getAge());
    }
}

子类3：
public class Teacher extends Person{

    @Override
    public void show() {
        System.out.println("老师的信息为：" + getName() + ", " + getAge());
    }
}

测试类：
public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        //创建三个对象，并调用register方法

        Student s = new Student();
        s.setName("张三");
        s.setAge(18);


        Teacher t = new Teacher();
        t.setName("王建国");
        t.setAge(30);

        Administrator admin = new Administrator();
        admin.setName("管理员");
        admin.setAge(35);



        register(s);
        register(t);
        register(admin);


    }



    //这个方法既能接收老师，又能接收学生，还能接收管理员
    //只能把参数写成这三个类型的父类
    public static void register(Person p){
        p.show();
    }
}

1.3 多态的定义和前提

多态：是指同一行为，具有多个不同表现形式。

从上面案例可以看出，Cat和Dog都是动物，都是吃这一行为，但是出现的效果（表现形式）是不一样的。

前提【重点】

有继承或者实现关系
方法的重写【意义体现：不重写，无意义】
父类引用指向子类对象【格式体现】

父类类型：指子类对象继承的父类类型，或者实现的父接口类型。

1.4 多态的运行特点

调用成员变量时：编译看左边，运行看左边

调用成员方法时：编译看左边，运行看右边

代码示例：

Fu f = new Zi()；
//编译看左边的父类中有没有name这个属性，没有就报错
//在实际运行的时候，把父类name属性的值打印出来
System.out.println(f.name);
//编译看左边的父类中有没有show这个方法，没有就报错
//在实际运行的时候，运行的是子类中的show方法
f.show();

1.5 多态的弊端

我们已经知道多态编译阶段是看左边父类类型的，如果子类有些独有的功能，此时多态的写法就无法访问子类独有功能了。

class Animal{
    public  void eat()｛
        System.out.println("动物吃东西！")
    ｝
}
class Cat extends Animal {  
    public void eat() {  
        System.out.println("吃鱼");  
    }  
   
    public void catchMouse() {  
        System.out.println("抓老鼠");  
    }  
}  

class Dog extends Animal {  
    public void eat() {  
        System.out.println("吃骨头");  
    }  
}

class Test{
    public static void main(String[] args){
        Animal a = new Cat();
        a.eat();
        a.catchMouse();//编译报错，编译看左边，Animal没有这个方法
    }
}

1.6 引用类型转换

1.6.1 为什么要转型

多态的写法就无法访问子类独有功能了。

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。也就是说，不能调用子类拥有，而父类没有的方法。编译都错误，更别说运行了。这也是多态给我们带来的一点”小麻烦”。所以，想要调用子类特有的方法，必须做向下转型。

回顾基本数据类型转换

自动转换: 范围小的赋值给范围大的.自动完成:double d = 5;
强制转换: 范围大的赋值给范围小的,强制转换:int i = (int)3.14

多态的转型分为向上转型（自动转换）与向下转型（强制转换）两种。

1.6.2 向上转型（自动转换）

向上转型：多态本身是子类类型向父类类型向上转换（自动转换）的过程，这个过程是默认的。
当父类引用指向一个子类对象时，便是向上转型。
使用格式：

1 2	父类类型变量名 = new 子类类型(); 如：Animal a = new Cat();

原因是：父类类型相对与子类来说是大范围的类型，Animal是动物类，是父类类型。Cat是猫类，是子类类型。Animal类型的范围当然很大，包含一切动物。所以子类范围小可以直接自动转型给父类类型的变量。

1.6.3 向下转型（强制转换）

向下转型：父类类型向子类类型向下转换的过程，这个过程是强制的。
一个已经向上转型的子类对象，将父类引用转为子类引用，可以使用强制类型转换的格式，便是向下转型。

使用格式：

1
2
3

子类类型 变量名 = (子类类型) 父类变量名;
如:Aniaml a = new Cat();
   Cat c =(Cat) a;

1.6.4 案例演示

转型演示，代码如下：

定义类：

abstract class Animal {  
    abstract void eat();  
}  

class Cat extends Animal {  
    public void eat() {  
        System.out.println("吃鱼");  
    }  
    public void catchMouse() {  
        System.out.println("抓老鼠");  
    }  
}  

class Dog extends Animal {  
    public void eat() {  
        System.out.println("吃骨头");  
    }  
    public void watchHouse() {  
        System.out.println("看家");  
    }  
}

定义测试类：

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        // 向上转型  
        Animal a = new Cat();  
        a.eat(); 				// 调用的是 Cat 的 eat

        // 向下转型  
        Cat c = (Cat)a;       
        c.catchMouse(); 		// 调用的是 Cat 的 catchMouse
    }  
}

1.6.5 转型的异常

转型的过程中，一不小心就会遇到这样的问题，请看如下代码：

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        // 向上转型  
        Animal a = new Cat();  
        a.eat();               // 调用的是 Cat 的 eat

        // 向下转型  
        Dog d = (Dog)a;       
        d.watchHouse();        // 调用的是 Dog 的 watchHouse 【运行报错】
    }  
}

这段代码可以通过编译，但是运行时，却报出了 ClassCastException ，类型转换异常！这是因为，明明创建了Cat类型对象，运行时，当然不能转换成Dog对象的。

1.6.6 instanceof关键字

为了避免ClassCastException的发生，Java提供了 instanceof 关键字，给引用变量做类型的校验，格式如下：

1
2
3

变量名 instanceof 数据类型 
如果变量属于该数据类型或者其子类类型，返回true。
如果变量不属于该数据类型或者其子类类型，返回false。

所以，转换前，我们最好先做一个判断，代码如下：

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        // 向上转型  
        Animal a = new Cat();  
        a.eat();               // 调用的是 Cat 的 eat

        // 向下转型  
        if (a instanceof Cat){
            Cat c = (Cat)a;       
            c.catchMouse();        // 调用的是 Cat 的 catchMouse
        } else if (a instanceof Dog){
            Dog d = (Dog)a;       
            d.watchHouse();       // 调用的是 Dog 的 watchHouse
        }
    }  
}

1.6.7 instanceof新特性

JDK14的时候提出了新特性，把判断和强转合并成了一行

//新特性
//先判断a是否为Dog类型，如果是，则强转成Dog类型，转换之后变量名为d
//如果不是，则不强转，结果直接是false
if(a instanceof Dog d){
    d.lookHome();
}else if(a instanceof Cat c){
    c.catchMouse();
}else{
    System.out.println("没有这个类型，无法转换");
}

1.7 综合练习

需求：根据需求完成代码:
	1.定义狗类
		属性：
			年龄，颜色
		行为:
			eat(String something)(something表示吃的东西)
			看家lookHome方法(无参数)
2.定义猫类
	属性：
		年龄，颜色
	行为:
		eat(String something)方法(something表示吃的东西)
		逮老鼠catchMouse方法(无参数)
3.定义Person类//饲养员
	属性：
		姓名，年龄
	行为：
		keepPet(Dog dog,String something)方法
			功能：喂养宠物狗，something表示喂养的东西
	行为：
		keepPet(Cat cat,String something)方法
			功能：喂养宠物猫，something表示喂养的东西
	生成空参有参构造，set和get方法  
4.定义测试类(完成以下打印效果):
	keepPet(Dog dog,String somethind)方法打印内容如下：
		年龄为30岁的老王养了一只黑颜色的2岁的狗
		2岁的黑颜色的狗两只前腿死死的抱住骨头猛吃
	keepPet(Cat cat,String somethind)方法打印内容如下：
		年龄为25岁的老李养了一只灰颜色的3岁的猫
		3岁的灰颜色的猫眯着眼睛侧着头吃鱼
5.思考：		
	1.Dog和Cat都是Animal的子类，以上案例中针对不同的动物，定义了不同的keepPet方法，过于繁琐，能否简化，并体会简化后的好处？
	2.Dog和Cat虽然都是Animal的子类，但是都有其特有方法，能否想办法在keepPet中调用特有方法？

画图分析：

多态练习的分析

代码示例：

//动物类（父类）
public class Animal {
    private int age;
    private String color;


    public Animal() {
    }

    public Animal(int age, String color) {
        this.age = age;
        this.color = color;
    }

    public int getAge() {
        return age;
    }

    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }

    public String getColor() {
        return color;
    }

    public void setColor(String color) {
        this.color = color;
    }

    public void eat(String something){
        System.out.println("动物在吃" + something);
    }
}

//猫类（子类）
public class Cat extends Animal {

    public Cat() {
    }

    public Cat(int age, String color) {
        super(age, color);
    }

    @Override
    public void eat(String something) {
        System.out.println(getAge() + "岁的" + getColor() + "颜色的猫眯着眼睛侧着头吃" + something);
    }

    public void catchMouse(){
        System.out.println("猫抓老鼠");
    }

}

//狗类（子类）
public class Dog extends Animal {
    public Dog() {
    }

    public Dog(int age, String color) {
        super(age, color);
    }

    //行为
    //eat(String something)(something表示吃的东西)
    //看家lookHome方法(无参数)
    @Override
    public void eat(String something) {
        System.out.println(getAge() + "岁的" + getColor() + "颜色的狗两只前腿死死的抱住" + something + "猛吃");
    }

    public void lookHome(){
        System.out.println("狗在看家");
    }
}


//饲养员类
public class Person {
    private String name;
    private int age;

    public Person() {
    }

    public Person(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = 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;
    }

    //饲养狗
   /* public void keepPet(Dog dog, String something) {
        System.out.println("年龄为" + age + "岁的" + name + "养了一只" + dog.getColor() + "颜色的" + dog.getAge() + "岁的狗");
        dog.eat(something);
    }

    //饲养猫
    public void keepPet(Cat cat, String something) {
        System.out.println("年龄为" + age + "岁的" + name + "养了一只" + cat.getColor() + "颜色的" + cat.getAge() + "岁的猫");
        cat.eat(something);
    }*/


    //想要一个方法，能接收所有的动物，包括猫，包括狗
    //方法的形参：可以写这些类的父类 Animal
    public void keepPet(Animal a, String something) {
        if(a instanceof Dog d){
            System.out.println("年龄为" + age + "岁的" + name + "养了一只" + a.getColor() + "颜色的" + a.getAge() + "岁的狗");
            d.eat(something);
        }else if(a instanceof Cat c){
            System.out.println("年龄为" + age + "岁的" + name + "养了一只" + c.getColor() + "颜色的" + c.getAge() + "岁的猫");
            c.eat(something);
        }else{
            System.out.println("没有这种动物");
        }
    }
}

//测试类
public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        //创建对象并调用方法
       /* Person p1 = new Person("老王",30);
        Dog d = new Dog(2,"黑");
        p1.keepPet(d,"骨头");


        Person p2 = new Person("老李",25);
        Cat c = new Cat(3,"灰");
        p2.keepPet(c,"鱼");*/


        //创建饲养员的对象
        Person p = new Person("老王",30);
        Dog d = new Dog(2,"黑");
        Cat c = new Cat(3,"灰");
        p.keepPet(d,"骨头");
        p.keepPet(c,"鱼");

    }
}

第二章包

2.1 包

包在操作系统中其实就是一个文件夹。包是用来分门别类的管理技术，不同的技术类放在不同的包下，方便管理和维护。

在IDEA项目中，建包的操作如下：

包名的命名规范：

1 2	路径名.路径名.xxx.xxx // 例如：com.itheima.oa

包名一般是公司域名的倒写。例如：黑马是www.itheima.com,包名就可以定义成com.itheima.技术名称。
包名必须用”.“连接。
包名的每个路径名必须是一个合法的标识符，而且不能是Java的关键字。

2.2 导包

什么时候需要导包？

情况一：在使用Java中提供的非核心包中的类时

情况二：使用自己写的其他包中的类时

什么时候不需要导包？

情况一：在使用Java核心包（java.lang）中的类时

情况二：在使用自己写的同一个包中的类时

2.3 使用不同包下的相同类怎么办？

假设demo1和demo2中都有一个Student该如何使用？

代码示例：

//使用全类名的形式即可。
//全类名：包名 + 类名
//拷贝全类名的快捷键：选中类名crtl + shift + alt + c 或者用鼠标点copy，再点击copy Reference
com.itheima.homework.demo1.Student s1 = new com.itheima.homework.demo1.Student();
com.itheima.homework.demo2.Student s2 = new com.itheima.homework.demo2.Student();

第三章权限修饰符

3.1 权限修饰符

在Java中提供了四种访问权限，使用不同的访问权限修饰符修饰时，被修饰的内容会有不同的访问权限，我们之前已经学习过了public 和 private，接下来我们研究一下protected和默认修饰符的作用。

public：公共的，所有地方都可以访问。
protected：本类，本包，其他包中的子类都可以访问。
默认（没有修饰符）：本类，本包可以访问。

注意：默认是空着不写，不是default
private：私有的，当前类可以访问。
public > protected > 默认 > private

3.2 不同权限的访问能力

	public	protected	默认	private
同一类中	√	√	√	√
同一包中的类	√	√	√
不同包的子类	√	√
不同包中的无关类	√

可见，public具有最大权限。private则是最小权限。

编写代码时，如果没有特殊的考虑，建议这样使用权限：

成员变量使用private ，隐藏细节。
构造方法使用 public ，方便创建对象。
成员方法使用public ，方便调用方法。

小贴士：不加权限修饰符，就是默认权限

第四章 final关键字

4.1 概述

学习了继承后，我们知道，子类可以在父类的基础上改写父类内容，比如，方法重写。

如果有一个方法我不想别人去改写里面内容，该怎么办呢？

Java提供了final 关键字，表示修饰的内容不可变。

final：不可改变，最终的含义。可以用于修饰类、方法和变量。
- 类：被修饰的类，不能被继承。
- 方法：被修饰的方法，不能被重写。
- 变量：被修饰的变量，有且仅能被赋值一次。

4.2 使用方式

4.2.1 修饰类

final修饰的类，不能被继承。

格式如下：

1 2	final class 类名 { }

代码:

1
2
3

final class Fu {
}
// class Zi extends Fu {} // 报错,不能继承final的类

查询API发现像 public final class String 、public final class Math 、public final class Scanner 等，很多我们学习过的类，都是被final修饰的，目的就是供我们使用，而不让我们所以改变其内容。

4.2.2 修饰方法

final修饰的方法，不能被重写。
格式如下：

1
2
3

修饰符 final 返回值类型 方法名(参数列表){
    //方法体
}

代码:

class Fu2 {
	final public void show1() {
		System.out.println("Fu2 show1");
	}
	public void show2() {
		System.out.println("Fu2 show2");
	}
}

class Zi2 extends Fu2 {
//	@Override
//	public void show1() {
//		System.out.println("Zi2 show1");
//	}
	@Override
	public void show2() {
		System.out.println("Zi2 show2");
	}
}

4.2.3 修饰变量-局部变量

局部变量——基本类型
基本类型的局部变量，被final修饰后，只能赋值一次，不能再更改。代码如下：

public class FinalDemo1 {
    public static void main(String[] args) {
        // 声明变量，使用final修饰
        final int a;
        // 第一次赋值 
        a = 10;
        // 第二次赋值
        a = 20; // 报错,不可重新赋值

        // 声明变量，直接赋值，使用final修饰
        final int b = 10;
        // 第二次赋值
        b = 20; // 报错,不可重新赋值
    }
}

思考，下面两种写法，哪种可以通过编译？

写法1：

final int c = 0;
for (int i = 0; i < 10; i++) {
    c = i;
    System.out.println(c);
}

写法2：

for (int i = 0; i < 10; i++) {
    final int c = i;
    System.out.println(c);
}

根据 final 的定义，写法1报错！写法2，为什么通过编译呢？因为每次循环，都是一次新的变量c。这也是大家需要注意的地方。

4.2.4 修饰变量-成员变量

成员变量涉及到初始化的问题，初始化方式有显示初始化和构造方法初始化，只能选择其中一个：

显示初始化(在定义成员变量的时候立马赋值)（常用）；

1
2
3

public class Student {
    final int num = 10;
}

构造方法初始化(在构造方法中赋值一次)（不常用，了解即可）。

注意：每个构造方法中都要赋值一次！

public class Student {
    final int num = 10;
    final int num2;

    public Student() {
        this.num2 = 20;
//     this.num2 = 20;
    }
    
     public Student(String name) {
        this.num2 = 20;
//     this.num2 = 20;
    }
}

被final修饰的常量名称，一般都有书写规范，所有字母都大写。

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今日内容

教学目标

第一章多态

1.1 多态的形式

1.2 多态的使用场景

1.3 多态的定义和前提

1.4 多态的运行特点

1.5 多态的弊端

1.6 引用类型转换

1.6.1 为什么要转型

1.6.2 向上转型（自动转换）

1.6.3 向下转型（强制转换）

1.6.4 案例演示

1.6.5 转型的异常

1.6.6 instanceof关键字

1.6.7 instanceof新特性

1.7 综合练习

第二章包

2.1 包

2.2 导包

2.3 使用不同包下的相同类怎么办？

第三章权限修饰符

3.1 权限修饰符

3.2 不同权限的访问能力

第四章 final关键字

4.1 概述

4.2 使用方式

4.2.1 修饰类

4.2.2 修饰方法

4.2.3 修饰变量-局部变量

4.2.4 修饰变量-成员变量

Categories

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今日内容

教学目标

第一章 多态

1.1 多态的形式

1.2 多态的使用场景

1.3 多态的定义和前提

1.4 多态的运行特点

1.5 多态的弊端

1.6 引用类型转换

1.6.1 为什么要转型

1.6.2 向上转型（自动转换）

1.6.3 向下转型（强制转换）

1.6.4 案例演示

1.6.5 转型的异常

1.6.6 instanceof关键字

1.6.7 instanceof新特性

1.7 综合练习

第二章 包

2.1 包

2.2 导包

2.3 使用不同包下的相同类怎么办？

第三章 权限修饰符

3.1 权限修饰符

3.2 不同权限的访问能力

第四章 final关键字

4.1 概述

4.2 使用方式

4.2.1 修饰类

4.2.2 修饰方法

4.2.3 修饰变量-局部变量

4.2.4 修饰变量-成员变量

第一章多态

第二章包

第三章权限修饰符