Java三大特性

平平无奇小码手2025-02-16 19:02

一、封装encapsulation

封装：把抽象出的数据（属性）和对数据的操作（方法）封装在一起，数据被保护在内部，程序的其它部分只有通过被授权的操作，才能对数据进行操作。

  1. 隐藏实现细节
  2. 对数据进行验证，保证安全合理

1.封装的实现

  1. 将属性进行私有化，使其不能被直接修改
  2. 提供一个公共的set方法，用于对该属性赋值，且判断赋值是否合理
  3. 提供一个公共的get方法，用于获取属性的值

2.代码示例

新建com.aroma包，在包下新建 Person类

java 复制代码 
package com.aroma;

public class Person {
    public String name;
    private int age;
    private double salary;
    private String job;

    public Person() {
    }

    public Person(String name, int age, double salary, String job) {
        this.setName(name);
        this.setAge(age);
        this.setSalary(salary);
        this.setJob(job);
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        if (name.length() >=2 && name.length() <= 6) this.name = name;
        else{
            System.out.println("名字过长或过短，使用默认名字：无名客");
            this.name = "无名客";
        }
    }

    public void setAge(int age) {
        if (age <= 0 || age > 120){
            System.out.println("年龄不合理，使用默认年龄：18");
            this.age = 18;
        }
        else this.age = age;
    }

    public void setSalary(double salary) {
        this.salary = salary;
    }

    public void setJob(String job) {
        this.job = job;
    }

    public void showInfo() {
        System.out.println("姓名：" + this.name + "，年龄：" + this.age + "，薪水：" + this.salary + "，工作：" + this.job);
    }
}

在Main.java里测试：

java 复制代码 
import com.aroma.Person;

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Person person = new Person("aroma", 121, 10000, "IT");
        person.showInfo();
    }
}

结果如下：

二、继承extends

当多个类存在相同的属性和方法时，抽象一个父类，在该父类中定义这些相同的属性和方法，其所有子类不再需要重新定义这些属性和方法。

  • ctrl+H可以查看类的层级关系
java 复制代码 
class subClass extends parentClass {}
  • 子类subClass会自动拥有父类定义的属性和方法
  • 父类，又名 超类、基类
  • 子类，又名：派生类
  • 继承可以解决代码复用
  • 子类继承父类所有的属性和方法，但子类无法访问父类的私有private属性，可以通过公共的方法getXXX()来访问
  • 子类必须调用父类的构造器，完成父类的初始化

1.注意事项

  1. 当创建子类对象时，不管使用子类的哪个构造器，默认情况下总会调用父类的无参构造器。
  2. 若父类没有提供无参构造器（意思就是父类写了有参构造器，但是没有写无参构造器，而此时无参构造器已经被覆盖了，相当于没有无参构造器了），则必须在子类的构造器中用【super】去 指定使用父类的所拥有的构造器 来 完成对父类的初始化工作，否则编译不会通过。
  3. super(指定父类构造器的参数列表);必须放在子类构造器的第一行
  4. this();也只能放在第一行【this();用于调用本类的其他构造器】
  5. 所以，super和this不能放在同一个构造器中
  6. Object类是java所有类的基类，反过来就是java所有类都是Object类的子类
  7. 子类最多只能继承一个父类（指直接继承），即 Java中是单继承机制

2.super关键字

super代表父类的引用，用于访问父类的属性、方法和构造器。

  1. super.属性名：访问父类的属性，但不能访问父类的private属性
  2. super.方法名(参数列表)：访问父类的方法，但不能访问父类的private方法
  3. super(参数列表);：访问父类的构造器。该句只能放在构造器里的第一行，且只能出现一句。
  • super的访问不限于 直接父类，若爷爷类和本类中有同名的成员（属性和方法），也可以通过super去访问爷爷类的成员；如果多个基类中都有同名的成员，使用supper遵循就近原则。
区别点 this super
访问属性 访问本类中的属性，如果本类没有此属性则从父类中继续查找 访问父类中的属性
调用方法 访问本类中的方法，如果本类没有此方法则从父类中继续查找 访问父类中的方法
调用构造器 调用本类构造器，必须放在构造器的第一行 调用父类构造器，必须放在子类构造器的第一行
特殊 表示当前对象 子类中访问父类对象

3.方法重写/覆盖Override

  • 子类的方法的 【形参列表，方法名称】 和父类方法的【形参列表，方法名称】完全一样
  • 子类方法的返回类型和父类返回类型一样，或父类返回类型的子类。

例：父类返回类型是Object，子类返回类型是String

  • 子类方法不能缩小父类方法的访问权限（public > protected > 默认 > private）
名称 发生范围 方法名 参数列表 返回类型 修饰符
重载overload 同类 必须相同 返回类型、个数或顺序至少一个不同 无要求 无要求
重写override 父子类 必须相同 必须相同 相同或子类返回类型是父类的子类 子类修饰符不能比父类小

三、多态polymorphic

  • 为解决"代码复用性不高，不利于代码维护"，提出【多态】
  • 多态：方法或对象具有多种形态，多态是建立在封装和继承基础上的。
  1. 方法的多态：重写、重载

1.对象的多态

  1. 一个对象的编译类型和运行类型可以不一致
  2. 编译类型在定义对象时确定，不能更改
  3. 运行类型是可以变化的
  4. 编译类型：定义对象时"="左边；运行类型：定义对象时"="右边
java 复制代码 
Animal animal = new Dog(); // 编译类型是Animal，运行类型是Dog
animal = new Cat(); // 运行类型变成Cat，但编译类型仍是Animal

2.注意事项

  • 多态的前提：两个对象（类）存在继承关系
  • 属性没有重写之说，属性的值看编译类型
  • instanceOf（比较操作符）：用于判断对象的运行类型是否为XX类型或XX类型的子类

3.多态的向上转型

  1. 本质：父类的引用指向子类的对象
  2. 语法：父类类型 引用名 = new 子类类型();
  3. 编译类型：父类类型；运行类型：子类类型
  4. 特点：可以调用父类中的所有成员（须遵循访问权限）、不能调用子类中的特有成员、最终运行效果看子类的具体实现。
  5. 调用规则：

1）调用方法先在子类类型中查找，若没有需要的方法，则在父类类型里查找；

2）调用属性是看编译类型（父类）

4.多态的向下转型

  1. 语法：子类类型 引用名 = (子类类型) 父类引用;
  2. 要求父类引用必须指向的是当前目标类型的对象
  3. 编译类型：子类类型；运行类型：子类类型
  4. 只能强转父类的引用，不能强转父类的对象
  5. 当向下转型后，可以调用子类类型中所有的成员

⭐5.动态绑定机制

动态绑定机制（Dynamic Binding）

  1. 当调用对象【方法】时，该方法会和 该对象的内存地址/运行类型 绑定
  2. 当调用对象【属性】时，没有动态绑定机制，哪里声明，哪里使用
  • A a = new B();

定义对象a，其编译类型为A，运行类型为B

  • 【1】System.out.println(a.sum());

调用对象a的sum()方法，该方法与对象a的运行类型B绑定。

先找B类里的sum()方法：

1）有则执行B类的sum()

  • B类的sum()方法体为return i + 20;

调用属性 i，而属性没有动态绑定机制。方法是在B类里的，则此 i 在B类声明，故 i = 20。

2）无则继续向上找B的父类A类的sum()

  • A类的sum()方法体为return getI() + 10;

调用方法getI()，该方法也与对象a的运行类型B绑定。

先找B类里的getI()方法，有则执行B类的getI()

  • B类的getI()方法体为return i;

调用属性 i，而属性没有动态绑定机制。方法是在B类里的，则此 i 在B类声明，故 i = 20。

  • 【2】System.out.println(a.sum1());

调用对象a的sum1()方法，该方法与对象a的运行类型B绑定。

先找B类里的sum1()方法：

1）有则执行B类的sum1()

  • B类的sum1()方法体为return i + 10;

调用属性 i，而属性没有动态绑定机制。方法是在B类里的，则此 i 在B类声明，故 i = 20。

2）无则继续向上找B的父类A类的sum1()

  • A类的sum1()方法体为return i + 10;

调用属性 i，而属性没有动态绑定机制。方法是在A类里的，则此 i 在A类声明，故 i = 10。

java 复制代码 
import com.aroma.Account;
import com.aroma.Person;

public class Hello {
    public static void main(String[] args) {
        // 对象a - 编译类型：A； 运行类型：B
        A a = new B();
        // 对象调用方法先找该对象的运行类（该方法与该对象的运行类型绑定）
        System.out.println(a.sum()); // 运行类B有sum()方法，在方法体里执行 i + 20
        System.out.println(a.sum1()); // 运行类B有sum1()方法，在方法体里执行 i + 10
        // 方法体里调用属性（此时A类和B类均有所需要的属性），没有动态绑定机制，则i是在运行类型B类里声明的，则使用i = 20
    }
}

class A {
    public int i = 10;

    public int sum() {
        return getI() + 10;
    }

    public int sum1() {
        return i + 10;
    }

    public int getI() {
        return i;
    }
}

class B extends A {
    public int i = 20;

    public int sum() {
        return i + 20;
    }

    public int sum1() {
        return i + 10;
    }

    public int getI() {
        return i;
    }
}
java 复制代码 
import com.aroma.Account;
import com.aroma.Person;

public class Hello {
    public static void main(String[] args) {
        // 对象a - 编译类型：A； 运行类型：B
        A a = new B();

        // 1.对象调用方法先找该对象的运行类，而此种情况下运行类型B里没有sum()和sum1()方法
        // 2.找B类的父类A类，此时A类里有sum()和sum1()方法
        System.out.println(a.sum()); // 执行A类里的sum()，方法体为getI() + 10
        // 3.方法体里又调用getI()方法【方法和该对象的运行类型绑定，所以先找运行类B类里的getI()
        // 4.运行类B类里有getI()，return i;
        // 5.这里的属性i是在B类声明的，则i = 20，则getI() = 20，a.sum() = 20 + 10 = 30
        System.out.println(a.sum1()); // 执行A类里的sum1()，方法体为i + 10
        // 6.这里的属性i是在A类声明的，则i = 10，则a.sum1() = 10 + 10 = 20
    }
}

class A {
    public int i = 10;

    public int sum() {
        return getI() + 10;
    }

    public int sum1() {
        return i + 10;
    }

    public int getI() {
        return i;
    }
}

class B extends A {
    public int i = 20;

    public int getI() {
        return i;
    }
}

6.应用：多态数组

多态数组：数组的定义类型为父类类型，里面保存的实际元素类型为子类类型

1）应用实例：要求创建1个Person对象，2个Student对象和2个Teacher对象，统一放在数组中，并调用每个对象的say()

java 复制代码 
package test;

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Person[] persons = new Person[5];
        persons[0] = new Person("jack", 20);
        persons[1] = new Student("aroma", 22, 100);
        persons[2] = new Student("kira", 23, 60);
        persons[3] = new Teacher("nancy", 32, 3000);
        persons[4] = new Teacher("vicky", 35, 4000);
        System.out.println("姓名    年龄 成绩/薪水");
        for (int i = 0; i < persons.length; i++) {
            System.out.println(persons[i].say()); // 动态绑定机制：persons[i]的运行类型会根据实际情况进行改变
        }
    }
}

class Person {
    private String name;
    private int age;

    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;
    }

    public String say() {
        return name + "\t" + age;
    }
}

class Student extends Person {
    private double score;

    public Student(String name, int age, double score) {
        super(name, age);
        this.score = score;
    }

    public double getScore() {
        return score;
    }

    public void setScore(int score) {
        this.score = score;
    }

    public String say() {
        return super.say() + " " + score;
    }
}

class Teacher extends Person {
    private double salary;

    public Teacher(String name, int age, double salary) {
        super(name, age);
        this.salary = salary;
    }

    public double getSalary() {
        return salary;
    }

    public void setSalary(double salary) {
        this.salary = salary;
    }

    public String say() {
        return super.say() + " " + salary;
    }
}

2）应用示例：Teacher类有teach()，Student类有study()，如何调用子类特有的方法

java 复制代码 
package test;

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Person[] persons = new Person[5];
        persons[0] = new Person("jack", 20);
        // 多态的向上转型：此时对象是无法调用运行类型特有的方法
        persons[1] = new Student("aroma", 22, 100);
        persons[2] = new Student("kira", 23, 60);
        persons[3] = new Teacher("nancy", 32, 3000);
        persons[4] = new Teacher("vicky", 35, 4000);
        System.out.println("姓名    年龄 成绩/薪水");
        for (int i = 0; i < persons.length; i++) {
            System.out.println(persons[i].say()); // 动态绑定机制：persons[i]的运行类型会根据实际情况进行改变
            // 判断对象的运行类型，利用多态的向下转型，再调用运行类型特有的方法
            if (persons[i] instanceof Teacher) {
                ((Teacher) persons[i]).teach();
            }else if (persons[i] instanceof Student) {
                ((Student) persons[i]).study();
            } else if (persons[i] instanceof Person) {
                System.out.println("该对象类型为Person，不做任何处理");
            } else {
                System.out.println("该对象的类型有误，请检查代码");
            }
        }
    }
}

class Person {
    private String name;
    private int age;

    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;
    }

    public String say() {
        return name + "\t" + age;
    }
}

class Student extends Person {
    private double score;

    public Student(String name, int age, double score) {
        super(name, age);
        this.score = score;
    }

    public double getScore() {
        return score;
    }

    public void setScore(int score) {
        this.score = score;
    }

    public String say() {
        return super.say() + " " + score;
    }

    public void study() {
        System.out.println("学生" + getName() + "正在学习...");
    }
}

class Teacher extends Person {
    private double salary;

    public Teacher(String name, int age, double salary) {
        super(name, age);
        this.salary = salary;
    }

    public double getSalary() {
        return salary;
    }

    public void setSalary(double salary) {
        this.salary = salary;
    }

    public String say() {
        return super.say() + " " + salary;
    }

    public void teach() {
        System.out.println("老师" + getName() + "正在授课...");
    }
}

7. 应用：多态参数

多态参数：方法定义的形参类型为父类类型，实参类型允许为子类类型

1）应用示例：主人给动物（猫、狗）喂食（鱼、骨头）

java 复制代码 
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Master master = new Master("aroma");
        Cat cat = new Cat("牛奶");
        Dog dog = new Dog("大黄");
        Fish fish = new Fish("鱼罐头");
        Bone bone = new Bone("骨头罐头");
        master.feed(cat, fish);
        master.feed(dog, bone);
    }
}

class Master {
    private String name;

    public Master() {
    }

    public Master(String name) {
        this.name = name;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public void feed(Animal animal, Food food) {
        System.out.println("主人" + name + "给" + animal.getName() + "吃" + food.getFoodName());
    }
}

class Animal {
    private String name;

    public Animal(String name) {
        this.name = name;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
}

class Cat extends Animal {
    public Cat(String name) {
        super(name);
    }
}

class Dog extends Animal{
    public Dog(String name) {
        super(name);
    }
}

class Food {
    private String foodName;

    public Food() {
    }

    public Food(String foodName) {
        this.foodName = foodName;
    }

    public String getFoodName() {
        return foodName;
    }

    public void setFoodName(String foodName) {
        this.foodName = foodName;
    }
}

class Fish extends Food{
    public Fish(String foodName) {
        super(foodName);
    }
}

class Bone extends Food{
    public Bone(String foodName) {
        super(foodName);
    }
}

2）应用示例：

  1. 定义员工类Employee，包含姓名和月工资（private），计算年工资getAnnual()；
  2. 普通员工和经理继承员工类，普通员工类有work()，经理类有奖金bonus属性和管理manage()；
  3. 普通员工和经理类要求分别重写getAnnual()；
  4. 测试类中添加方法①showEmployeeAnnual(Employee e)来获取任何员工对象的年工资，②testWork()：如果是普通员工，则调用work()，如果是经理，则调用manage()
java 复制代码 
package test;

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        Staff staff = new Staff("kira", 10000);
        Manager manager = new Manager("aroma", 20000, 2000);
        Test t = new Test();
        t.showEmployeeAnnual(staff);
        t.showEmployeeAnnual(manager);
        t.testWork(staff);
        t.testWork(manager);
    }

    public void showEmployeeAnnual(Employee e) {
        System.out.println("该员工年工资：" + e.getAnnual());
    }

    public void testWork(Employee e) {
        if (e instanceof Manager) {
            ((Manager) e).manage();
        }else if (e instanceof Staff) {
            ((Staff) e).work();
        }else {
            System.out.println("类型有误，请检查代码");
        }
    }
}

class Employee {
    private String name;
    private double monthSalary;

    public Employee(String name, double monthSalary) {
        this.name = name;
        this.monthSalary = monthSalary;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public double getMonthSalary() {
        return monthSalary;
    }

    public void setMonthSalary(double monthSalary) {
        this.monthSalary = monthSalary;
    }

    public double getAnnual() {
        return monthSalary * 12;
    }
}

class Staff extends Employee {
    public Staff(String name, double monthSalary) {
        super(name, monthSalary);
    }

    public void work() {
        System.out.println("普通员工" + getName() + "正在工作...");
    }

    @Override
    public double getAnnual() {
        return super.getAnnual();
    }
}

class Manager extends Employee {
    private double bonus;

    public Manager(String name, double monthSalary,double bonus) {
        super(name, monthSalary);
        this.bonus = bonus;
    }

    public void manage() {
        System.out.println("经理" + getName() + "正在管理...");
    }

    public double getAnnual() {
        return super.getAnnual() + bonus;
    }
}
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