day14-面向对象进阶(多态&包&final&权限修饰符&代码块)
目录
- 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
（15min）
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：
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。
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。
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();
⭐️⭐️补充
package com.itheima.a02polymorphismdemo2;
public class Test {
public static void main(String[] args) {
//创建对象（多态方式）
//Fu f = new Zi();
Animal a = new Dog();
//调用成员变量：编译看左边，运行也看左边
//编译看左边：javac编译代码的时候，会看左边的父类中有没有这个变量，如果有，编译成功，如果没有编译失败。
//运行也看左边：java运行代码的时候，实际获取的就是左边父类中成员变量的值
System.out.println(a.name);//动物
//调用成员方法：编译看左边，运行看右边
//编译看左边：javac编译代码的时候，会看左边的父类中有没有这个方法，如果有，编译成功，如果没有编译失败。
//运行看右边：java运行代码的时候，实际上运行的是子类中的方法。
a.show();///Dog --- show方法
//理解：
//Animal a = new Dog();
//现在用a去调用变量和方法的呀？是的
//而a是Animal类型的，所以默认都会从Animal这个类中去找
//成员变量：在子类的对象中，会把父类的成员变量也继承下的。父：name 子：name
//成员方法：如果子类对方法进行了重写，那么在虚方法表中是会把父类的方法进行覆盖的。
}
}
class Animal{
String name = "动物";
public void show(){
System.out.println("Animal --- show方法");
}
}
class Dog extends Animal{
String name = "狗";
@Override
public void show() {
System.out.println("Dog --- show方法");
}
}
class Cat extends Animal{
String name = "猫";
@Override
public void show() {
System.out.println("Cat --- show方法");
}
}
⭐️⭐️补充：多态调用成员的内存图解
1.测试类的字节码文件加载进方法区中，虚拟机会自动地调用main方法，main方法加载到栈，然后先加载父类的字节码文件，再加载子类的字节码文件。在子类里对show方法重写了，所以在子类的虚方法表中将show方法覆盖。
2.用a调用变量name，用多态方式调用成员变量，（编译看左边，运行看左边），父类有name不报错，所以把父类里面的“动物”获取出来进行打印。
3.用a调用方法show，用多态方式调用成员方法，（编译看左边，运行看右边），父类的虚方法表有show不报错，所以子类的show方法进栈。
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
}
}
⭐️⭐️补充：多态的优势
- 在多态形式下，右边对象可以实现解耦合，便于扩展和维护。
Person p = new Student ();
p.work()；//业务逻辑发生改变时，后续代码无需修改
- 定义方法的时候，使用父类型作为参数，可以接收所有子类对象，体现多态的扩展性与便利。
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：
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：
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
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。
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：
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：
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：
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();
⭐️⭐️补充：总结
1．包的作用?
包就是文件夹，用来管理各种不同功能的Java类
2．包名书写的规则？
公司域名反写 + 包的作用，需要全部英文小写，见名知意
3．什么是全类名?
包名+类名
4.什么时候需要导包？什么时候不需要导包？
使用同一个包中的类时，不需要导包。
使用java.lang包中的类时，不需要导包。
其他情况都需要导包。
如果同时使用两个包中的同名类，需要用全类名。
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（☁️可以修饰成员变量、方法、构造方法、内部类）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
⭐️⭐️权限修饰符protected
代码示例：
demo1
package com.itheima.demo1;
public class Animal {
protected String name;
public void show(){
System.out.println(name);
}
}
package com.itheima.demo1;
public class Test {
public static void main(String[] args) {
Animal a = new Animal();
System.out.println(a.name); // 同一个包中的其他类 可以用
}
}
demo2：
package com.itheima.demo2;
import com.itheima.demo1.Animal;
public class Dog extends Animal {
public void show() {
System.out.println(name); // 不同包下的子类 可以用
}
}
package com.itheima.demo2;
import com.itheima.demo1.Animal;
public class Test {
public static void main(String[] args) {
Animal a = new Animal();
// System.out.println(a.name); // 不同包下的无关类不能用，报错
}
}
⭐️⭐️补充：权限修饰符的使用规则
实际开发中，一般只用private和public
- 成员变量私有
- 方法公开
特例：如果方法中的代码是抽取其他方法中共性代码，这个方法一般也私有。
⭐️⭐️补充：代码块
⭐️静态代码块
格式：static{)
特点：需要通过static关键字修饰，随着类的加载而加载，并且自动触发、只执行一次
使用场景：在类加载的时候，做一些数据初始化的时候使用。
1.代码块的分类：
局部代码块，构造代码块，静态代码块
2.局部代码块的作用
提前结束变量的生命周期（已淘汰）
3.构造代码块的作用
抽取构造方法中的重复代码（不够灵活）
4.静态代码块的作用
数据的初始化（重点）
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：
final class 类名 {
}
代码:
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：
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）；
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。
⭐️⭐️补充：常量
实际开发中，常量一般作为系统的配置信息，方便维护，提高可读性。
常量的命名规范：
- 单个单词：全部大写
- 多个单词：全部大写，单词之间用下划线隔开
细节：
final修饰的变量是基本类型：那么变量存储的数据值不能发生改变。
final修饰的变量是引用类型：那么变量存储的地址值不能发生改变，对象内部的可以改变。
代码示例：
package com.itheima.test2;
public class Test {
public static void main(String[] args) {
/*
final 修改基本数据类型：记录的值不能发生改变
final 修饰引用数据类型：记录的地址值不能发生改变，内部的属性值还是可以改变的
核心：
常量记录的数据是不能发生改变的。
*/
final double PI = 3.14;
//创建对象
final Student S = new Student("zhangsan",23);
//记录的地址值不能发生改变，内部的属性值还是可以改变的
//S = new Student();
S.setName("李四");
S.setAge(24);
System.out.println(S.getName() + ", " + S.getAge());
//数组
final int[] ARR = {1,2,3,4,5};
//ARR = new int[10];
ARR[0] = 10;
ARR[1] = 20;
//遍历数组
for (int i = 0; i < ARR.length; i++) {
System.out.println(ARR[i]);
}
}
}