Java基础 - 继承

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Java基础 - 继承

1. 继承

1.1 继承的实现（掌握）

继承的概念
- 继承是面向对象三大特征之一，可以使得子类具有父类的属性和方法，还可以在子类中重新定义，以及追加属性和方法
实现继承的格式
- 继承通过extends实现
- 格式：class 子类 extends 父类
  - 举例：class Dog extends Animal
继承带来的好处
- 继承可以让类与类之间产生关系，子父类关系，产生子父类后，子类则可以使用父类中非私有的成员。

示例代码

public class Fu {
    public void show() {
        System.out.println("show方法被调用");
    }
}
public class Zi extends Fu {
    public void method() {
        System.out.println("method方法被调用");
    }
}
public class Demo {
    public static void main(String[] args) {
        //创建对象，调用方法
        Fu f = new Fu();
        f.show();

        Zi z = new Zi();
        z.method();
        z.show();
    }
}

1.2 继承的好处和弊端（理解）

继承好处
- 提高了代码的复用性(多个类相同的成员可以放到同一个类中)
- 提高了代码的维护性(如果方法的代码需要修改，修改一处即可)
继承弊端
- 继承让类与类之间产生了关系，类的耦合性增强了，当父类发生变化时子类实现也不得不跟着变化，削弱了子类的独立性
继承的应用场景：
- 使用继承，需要考虑类与类之间是否存在is..a的关系，不能盲目使用继承
  - is..a的关系：谁是谁的一种，例如：老师和学生是人的一种，那人就是父类，学生和老师就是子类

1.3. Java中继承的特点（掌握）

Java中继承的特点
1. Java中类只支持单继承，不支持多继承
  - 错误范例：class A extends B, C
2. Java中类支持多层继承

多层继承示例代码：

public class Granddad {

    public void drink() {
        System.out.println("爷爷爱喝酒");
    }

}

public class Father extends Granddad {

    public void smoke() {
        System.out.println("爸爸爱抽烟");
    }

}

public class Mother {

    public void dance() {
        System.out.println("妈妈爱跳舞");
    }

}
public class Son extends Father {
	// 此时，Son类中就同时拥有drink方法以及smoke方法
}

2. 继承中的成员访问特点

2.1 继承中变量的访问特点（掌握）

在子类方法中访问一个变量，采用的是就近原则。

子类局部范围找
子类成员范围找
父类成员范围找
如果都没有就报错(不考虑父亲的父亲…)

示例代码

class Fu {
    int num = 10;
}
class Zi {
    int num = 20;
    public void show(){
        int num = 30;
        System.out.println(num);
    }
}
public class Demo1 {
    public static void main(String[] args) {
        Zi z = new Zi();
        z.show();	// 输出show方法中的局部变量30
    }
}

2.2 super（掌握）

this&super关键字：
- this：代表本类对象的引用
- super：代表父类存储空间的标识(可以理解为父类对象引用)
this和super的使用分别
- 成员变量：
  - this.成员变量 - 访问本类成员变量
  - super.成员变量 - 访问父类成员变量
- 成员方法：
  - this.成员方法 - 访问本类成员方法
  - super.成员方法 - 访问父类成员方法
构造方法：
- this(…) - 访问本类构造方法
- super(…) - 访问父类构造方法

2.3 继承中构造方法的访问特点（理解）

注意：子类中所有的构造方法默认都会访问父类中无参的构造方法

子类会继承父类中的数据，可能还会使用父类的数据。所以，子类初始化之前，一定要先完成父类数据的初始化，原因在于，每一个子类构造方法的第一条语句默认都是：super()

问题：如果父类中没有无参构造方法，只有带参构造方法，该怎么办呢？

1. 通过使用super关键字去显示的调用父类的带参构造方法
2. 子类通过this去调用本类的其他构造方法,本类其他构造方法再通过super去手动调用父类的带参的构造方法

注意: this(…)super(…) 必须放在构造方法的第一行有效语句，并且二者不能共存

2.4 继承中成员方法的访问特点（掌握）

通过子类对象访问一个方法

子类成员范围找
父类成员范围找
如果都没有就报错(不考虑父亲的父亲…)

2.5 super内存图（理解）

对象在堆内存中，会单独存在一块super区域，用来存放父类的数据
01_super内存图

2.6 方法重写（掌握）

1、方法重写概念
- 子类出现了和父类中一模一样的方法声明（方法名一样，参数列表也必须一样）
2、方法重写的应用场景
- 当子类需要父类的功能，而功能主体子类有自己特有内容时，可以重写父类中的方法，这样，即沿袭了父类的功能，又定义了子类特有的内容
3、Override注解
- 用来检测当前的方法，是否是重写的方法，起到【校验】的作用

2.7 方法重写的注意事项（掌握）

方法重写的注意事项

私有方法不能被重写(父类私有成员子类是不能继承的)
子类方法访问权限不能更低(public > 默认 > 私有)
静态方法不能被重写,如果子类也有相同的方法,并不是重写的父类的方法

示例代码

public class Fu {
    private void show() {
        System.out.println("Fu中show()方法被调用");
    }

    void method() {
        System.out.println("Fu中method()方法被调用");
    }
}

public class Zi extends Fu {

    /* 编译【出错】，子类不能重写父类私有的方法*/
    @Override
    private void show() {
        System.out.println("Zi中show()方法被调用");
    }
   
    /* 编译【出错】，子类重写父类方法的时候，访问权限需要大于等于父类 */
    @Override
    private void method() {
        System.out.println("Zi中method()方法被调用");
    }

    /* 编译【通过】，子类重写父类方法的时候，访问权限需要大于等于父类 */
    @Override
    public void method() {
        System.out.println("Zi中method()方法被调用");
    }
}

2.8 权限修饰符 (理解)

2.9 黑马信息管理系统使用继承改进 (掌握)

需求
把学生类和老师类共性的内容向上抽取,抽取到出一个 Person 父类,让学生类和老师类继承 Person 类
实现步骤
1. 抽取Person类
2. 优化StudentController类中，inputStudentInfo方法，将setXxx赋值方式，改进为构造方法初始化
  注意：直接修改这种操作方式，不符合我们开发中的一个原则
  开闭原则 ( 对扩展开放对修改关闭 ) : 尽量在不更改原有代码的前提下以完成需求
  解决：重新创建一个OtherStudentController类
  编写新的inputStudentInfo方法
3. 根据StudentController类、OtherStudentController类，向上抽取出BaseStudentController类
  再让StudentController类、OtherStudentController类，继承BaseStudentController类

代码实现

Person类及学生类和老师类

public class Person {
    private String id;
    private String name;
    private String age;
    private String birthday;

    public Person() {
    }

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

    public String getId() {
        return id;
    }

    public void setId(String id) {
        this.id = id;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

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

    public String getAge() {
        return age;
    }

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

    public String getBirthday() {
        return birthday;
    }

    public void setBirthday(String birthday) {
        this.birthday = birthday;
    }
}
// Student类
public class Student extends Person {
    public Student() {
    }

    public Student(String id, String name, String age, String birthday) {
        super(id, name, age, birthday);
    }
}
// Teacher类
public class Teacher extends Person {
    public Teacher() {
    }

    public Teacher(String id, String name, String age, String birthday) {
        super(id, name, age, birthday);
    }
}

BaseStudentController类

public abstract class BaseStudentController {
    // 业务员对象
    private StudentService studentService = new StudentService();

    private Scanner sc = new Scanner(System.in);

    // 开启学生管理系统, 并展示学生管理系统菜单
    public void start() {
        //Scanner sc = new Scanner(System.in);
        studentLoop:
        while (true) {
            System.out.println("--------欢迎来到 <学生> 管理系统--------");
            System.out.println("请输入您的选择: 1.添加学生  2.删除学生  3.修改学生  4.查看学生  5.退出");
            String choice = sc.next();
            switch (choice) {
                case "1":
                    // System.out.println("添加");
                    addStudent();
                    break;
                case "2":
                    // System.out.println("删除");
                    deleteStudentById();
                    break;
                case "3":
                    // System.out.println("修改");
                    updateStudent();
                    break;
                case "4":
                    // System.out.println("查询");
                    findAllStudent();
                    break;
                case "5":
                    System.out.println("感谢您使用学生管理系统, 再见!");
                    break studentLoop;
                default:
                    System.out.println("您的输入有误, 请重新输入");
                    break;
            }
        }
    }

    // 修改学生方法
    public void updateStudent() {
        String updateId = inputStudentId();
        Student newStu = inputStudentInfo(updateId);
        studentService.updateStudent(updateId, newStu);

        System.out.println("修改成功!");
    }

    // 删除学生方法
    public void deleteStudentById() {
        String delId = inputStudentId();
        // 3. 调用业务员中的deleteStudentById根据id, 删除学生
        studentService.deleteStudentById(delId);
        // 4. 提示删除成功
        System.out.println("删除成功!");
    }

    // 查看学生方法
    public void findAllStudent() {
        // 1. 调用业务员中的获取方法, 得到学生的对象数组
        Student[] stus = studentService.findAllStudent();
        // 2. 判断数组的内存地址, 是否为null
        if (stus == null) {
            System.out.println("查无信息, 请添加后重试");
            return;
        }
        // 3. 遍历数组, 获取学生信息并打印在控制台
        System.out.println("学号\t\t姓名\t年龄\t生日");
        for (int i = 0; i < stus.length; i++) {
            Student stu = stus[i];
            if (stu != null) {
                System.out.println(stu.getId() + "\t" + stu.getName() + "\t" + stu.getAge() + "\t\t" + stu.getBirthday());
            }
        }
    }

    // 添加学生方法
    public void addStudent() {
        // StudentService studentService = new StudentService();
        // 1. 键盘接收学生信息
        String id;
        while (true) {
            System.out.println("请输入学生id:");
            id = sc.next();
            boolean flag = studentService.isExists(id);
            if (flag) {
                System.out.println("学号已被占用, 请重新输入");
            } else {
                break;
            }
        }

        Student stu = inputStudentInfo(id);

        // 3. 将学生对象,传递给StudentService(业务员)中的addStudent方法
        boolean result = studentService.addStudent(stu);
        // 4. 根据返回的boolean类型结果, 在控制台打印成功\失败
        if (result) {
            System.out.println("添加成功");
        } else {
            System.out.println("添加失败");
        }
    }

    // 键盘录入学生id
    public String inputStudentId() {
        String id;
        while (true) {
            System.out.println("请输入学生id:");
            id = sc.next();
            boolean exists = studentService.isExists(id);
            if (!exists) {
                System.out.println("您输入的id不存在, 请重新输入:");
            } else {
                break;
            }
        }
        return id;
    }

    // 键盘录入学生信息
    // 开闭原则: 对扩展内容开放, 对修改内容关闭
  public Student inputStudentInfo(String id){
    return null;
  }
}

StudentController类

public class StudentController extends BaseStudentController {

    private Scanner sc = new Scanner(System.in);

    // 键盘录入学生信息
    // 开闭原则: 对扩展内容开放, 对修改内容关闭
    @Override
    public Student inputStudentInfo(String id) {
        System.out.println("请输入学生姓名:");
        String name = sc.next();
        System.out.println("请输入学生年龄:");
        String age = sc.next();
        System.out.println("请输入学生生日:");
        String birthday = sc.next();
        Student stu = new Student();
        stu.setId(id);
        stu.setName(name);
        stu.setAge(age);
        stu.setBirthday(birthday);
        return stu;
    }
}

OtherStudentController类

public class OtherStudentController extends BaseStudentController {

    private Scanner sc = new Scanner(System.in);

    // 键盘录入学生信息
    // 开闭原则: 对扩展内容开放, 对修改内容关闭
    @Override
    public Student inputStudentInfo(String id) {
        System.out.println("请输入学生姓名:");
        String name = sc.next();
        System.out.println("请输入学生年龄:");
        String age = sc.next();
        System.out.println("请输入学生生日:");
        String birthday = sc.next();
        Student stu = new Student(id,name,age,birthday);
        return stu;
    }
}

3. 抽象类

3.1 抽象类的概述（理解）

当我们在做子类共性功能抽取时，有些方法在父类中并没有具体的体现，这个时候就需要抽象类了！

在Java中，一个没有方法体的方法应该定义为抽象方法，而类中如果有抽象方法，该类必须定义为抽象类！

3.2 抽象类的特点（记忆）

抽象类和抽象方法必须使用 abstract 关键字修饰

//抽象类的定义
public abstract class 类名 {}

//抽象方法的定义
public abstract void eat();

抽象类中不一定有抽象方法，有抽象方法的类一定是抽象类
抽象类不能实例化
抽象类可以有构造方法
抽象类的子类
要么重写抽象类中的所有抽象方法
要么是抽象类

3.3 抽象类的案例（应用）

案例需求
定义猫类(Cat)和狗类(Dog)
猫类成员方法：eat（猫吃鱼）drink（喝水…）
狗类成员方法：eat（狗吃肉）drink（喝水…）
实现步骤
1. 猫类和狗类中存在共性内容，应向上抽取出一个动物类（Animal）
2. 父类Animal中，无法将 eat 方法具体实现描述清楚，所以定义为抽象方法
3. 抽象方法需要存活在抽象类中，将Animal定义为抽象类
4. 让 Cat 和 Dog 分别继承 Animal，重写eat方法
5. 测试类中创建 Cat 和 Dog 对象，调用方法测试

代码实现

动物类

public abstract class Animal {
    public void drink(){
        System.out.println("喝水");
    }

    public Animal(){

    }

    public abstract void eat();
}

猫类

public class Cat extends Animal {
    @Override
    public void eat() {
        System.out.println("猫吃鱼");
    }
}

狗类

public class Dog extends Animal {
    @Override
    public void eat() {
        System.out.println("狗吃肉");
    }
}

测试类

public static void main(String[] args) {
        Dog d = new Dog();
        d.eat();
        d.drink();

        Cat c = new Cat();
        c.drink();
        c.eat();

        //Animal a = new Animal();
        //a.eat();
    }

3.4 模板设计模式

设计模式
设计模式（Design pattern）是一套被反复使用、多数人知晓的、经过分类编目的、代码设计经验的总结。
使用设计模式是为了可重用代码、让代码更容易被他人理解、保证代码可靠性、程序的重用性。
模板设计模式
把抽象类整体就可以看做成一个模板，模板中不能决定的东西定义成抽象方法
让使用模板的类（继承抽象类的类）去重写抽象方法实现需求
模板设计模式的优势
模板已经定义了通用结构，使用者只需要关心自己需要实现的功能即可

示例代码

模板类

/*
    作文模板类
 */
public abstract class CompositionTemplate {

    public final void write(){
        System.out.println("<<我的爸爸>>");

        body();

        System.out.println("啊~ 这就是我的爸爸");

    }

    public abstract void body();
}

实现类A

public class Tom extends CompositionTemplate {

    @Override
    public void body() {
        System.out.println("那是一个秋天, 风儿那么缠绵,记忆中, " +
                "那天爸爸骑车接我放学回家,我的脚卡在了自行车链当中, 爸爸蹬不动,他就站起来蹬...");
    }
}

实现类B

public class Tony extends CompositionTemplate {
    @Override
    public void body() {

    }

    /*public void write(){

    }*/
}

测试类

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        Tom t = new Tom();
        t.write();
    }
}

3.5 final（应用）

fianl关键字的作用
- final代表最终的意思，可以修饰成员方法，成员变量，类
final修饰类、方法、变量的效果
- fianl修饰类：该类不能被继承（不能有子类，但是可以有父类）
- final修饰方法：该方法不能被重写
- final修饰变量：表明该变量是一个常量，不能再次赋值
  - 变量是基本类型,不能改变的是值
  - 变量是引用类型,不能改变的是地址值,但地址里面的内容是可以改变的
  - 举例
```
public static void main(String[] args){
    final Student s = new Student(23);
  	s = new Student(24);  // 错误
 	s.setAge(24);  // 正确
}
```

3.6 黑马信息管理系统使用抽象类改进 (应用)

需求
1. 使用抽象类的思想，将BaseStudentController 中的 inputStudentInfo 方法，定义为抽象方法
2. 将不希望子类重写的方法，使用 final 进行修饰

代码实现

BaseStudentController类

public abstract class BaseStudentController {
    // 业务员对象
    private StudentService studentService = new StudentService();

    private Scanner sc = new Scanner(System.in);

    // 开启学生管理系统, 并展示学生管理系统菜单
    public final void start() {
        //Scanner sc = new Scanner(System.in);
        studentLoop:
        while (true) {
            System.out.println("--------欢迎来到 <学生> 管理系统--------");
            System.out.println("请输入您的选择: 1.添加学生  2.删除学生  3.修改学生  4.查看学生  5.退出");
            String choice = sc.next();
            switch (choice) {
                case "1":
                    // System.out.println("添加");
                    addStudent();
                    break;
                case "2":
                    // System.out.println("删除");
                    deleteStudentById();
                    break;
                case "3":
                    // System.out.println("修改");
                    updateStudent();
                    break;
                case "4":
                    // System.out.println("查询");
                    findAllStudent();
                    break;
                case "5":
                    System.out.println("感谢您使用学生管理系统, 再见!");
                    break studentLoop;
                default:
                    System.out.println("您的输入有误, 请重新输入");
                    break;
            }
        }
    }

    // 修改学生方法
    public final void updateStudent() {
        String updateId = inputStudentId();
        Student newStu = inputStudentInfo(updateId);
        studentService.updateStudent(updateId, newStu);

        System.out.println("修改成功!");
    }

    // 删除学生方法
    public final void deleteStudentById() {
        String delId = inputStudentId();
        // 3. 调用业务员中的deleteStudentById根据id, 删除学生
        studentService.deleteStudentById(delId);
        // 4. 提示删除成功
        System.out.println("删除成功!");
    }

    // 查看学生方法
    public final void findAllStudent() {
        // 1. 调用业务员中的获取方法, 得到学生的对象数组
        Student[] stus = studentService.findAllStudent();
        // 2. 判断数组的内存地址, 是否为null
        if (stus == null) {
            System.out.println("查无信息, 请添加后重试");
            return;
        }
        // 3. 遍历数组, 获取学生信息并打印在控制台
        System.out.println("学号\t\t姓名\t年龄\t生日");
        for (int i = 0; i < stus.length; i++) {
            Student stu = stus[i];
            if (stu != null) {
                System.out.println(stu.getId() + "\t" + stu.getName() + "\t" + stu.getAge() + "\t\t" + stu.getBirthday());
            }
        }
    }

    // 添加学生方法
    public final void addStudent() {
        // StudentService studentService = new StudentService();
        // 1. 键盘接收学生信息
        String id;
        while (true) {
            System.out.println("请输入学生id:");
            id = sc.next();
            boolean flag = studentService.isExists(id);
            if (flag) {
                System.out.println("学号已被占用, 请重新输入");
            } else {
                break;
            }
        }

        Student stu = inputStudentInfo(id);

        // 3. 将学生对象,传递给StudentService(业务员)中的addStudent方法
        boolean result = studentService.addStudent(stu);
        // 4. 根据返回的boolean类型结果, 在控制台打印成功\失败
        if (result) {
            System.out.println("添加成功");
        } else {
            System.out.println("添加失败");
        }
    }

    // 键盘录入学生id
    public String inputStudentId() {
        String id;
        while (true) {
            System.out.println("请输入学生id:");
            id = sc.next();
            boolean exists = studentService.isExists(id);
            if (!exists) {
                System.out.println("您输入的id不存在, 请重新输入:");
            } else {
                break;
            }
        }
        return id;
    }

    // 键盘录入学生信息
    // 开闭原则: 对扩展内容开放, 对修改内容关闭
  public abstract Student inputStudentInfo(String id);
}

4. 代码块

4.1 代码块概述 (理解)

在Java中，使用 { } 括起来的代码被称为代码块

4.2 代码块分类 (理解)

局部代码块

位置: 方法中定义
作用: 限定变量的生命周期，及早释放，提高内存利用率

示例代码

public class Test {
    /*
        局部代码块
            位置：方法中定义
            作用：限定变量的生命周期，及早释放，提高内存利用率
     */
    public static void main(String[] args) {
        {
            int a = 10;
            System.out.println(a);
        }

       // System.out.println(a);
    }
}

构造代码块

位置: 类中方法外定义
特点: 每次构造方法执行的时，都会执行该代码块中的代码，并且在构造方法执行前执行
作用: 将多个构造方法中相同的代码，抽取到构造代码块中，提高代码的复用性

示例代码

public class Test {
    /*
        构造代码块:
            位置：类中方法外定义
            特点：每次构造方法执行的时，都会执行该代码块中的代码，并且在构造方法执行前执行
            作用：将多个构造方法中相同的代码，抽取到构造代码块中，提高代码的复用性
     */
    public static void main(String[] args) {
        Student stu1 = new Student();
        Student stu2 = new Student(10);
    }
}

class Student {

    {
        System.out.println("好好学习");
    }

    public Student(){
        System.out.println("空参数构造方法");
    }

    public Student(int a){
        System.out.println("带参数构造方法...........");
    }
}

静态代码块

位置: 类中方法外定义
特点: 需要通过static关键字修饰，随着类的加载而加载，并且只执行一次
作用: 在类加载的时候做一些数据初始化的操作

示例代码

public class Test {
    /*
        静态代码块:
            位置：类中方法外定义
            特点：需要通过static关键字修饰，随着类的加载而加载，并且只执行一次
            作用：在类加载的时候做一些数据初始化的操作
     */
    public static void main(String[] args) {
        Person p1 = new Person();
        Person p2 = new Person(10);
    }
}

class Person {
    static {
        System.out.println("我是静态代码块, 我执行了");
    }

    public Person(){
        System.out.println("我是Person类的空参数构造方法");
    }

    public Person(int a){
        System.out.println("我是Person类的带...........参数构造方法");
    }
}

4.3 黑马信息管理系统使用代码块改进 (应用)

需求
使用静态代码块，初始化一些学生数据
实现步骤
1. 在StudentDao类中定义一个静态代码块，用来初始化一些学生数据
2. 将初始化好的学生数据存储到学生数组中

示例代码

StudentDao类

public class StudentDao {
    // 创建学生对象数组
    private static Student[] stus = new Student[5];

    static {
        Student stu1 = new Student("heima001","张三","23","1999-11-11");
        Student stu2 = new Student("heima002","李四","24","2000-11-11");

        stus[0] = stu1;
        stus[1] = stu2;
    }

    // 添加学生方法
    public boolean addStudent(Student stu) {

        // 2. 添加学生到数组
        //2.1 定义变量index为-1，假设数组已经全部存满，没有null的元素
        int index = -1;
        //2.2 遍历数组取出每一个元素，判断是否是null
        for (int i = 0; i < stus.length; i++) {
            Student student = stus[i];
            if(student == null){
                index = i;
                //2.3 如果为null，让index变量记录当前索引位置，并使用break结束循环遍历
                break;
            }
        }

        // 3. 返回是否添加成功的boolean类型状态
        if(index == -1){
            // 装满了
            return false;
        }else{
            // 没有装满, 正常添加, 返回true
            stus[index] = stu;
            return true;
        }
    }
    // 查看学生方法
    public Student[] findAllStudent() {
        return stus;
    }

    public void deleteStudentById(String delId) {
        // 1. 查找id在容器中所在的索引位置
        int index = getIndex(delId);
        // 2. 将该索引位置,使用null元素进行覆盖
        stus[index] = null;
    }

    public int getIndex(String id){
        int index = -1;
        for (int i = 0; i < stus.length; i++) {
            Student stu = stus[i];
            if(stu != null && stu.getId().equals(id)){
                index = i;
                break;
            }
        }
        return index;
    }

    public void updateStudent(String updateId, Student newStu) {
        // 1. 查找updateId, 在容器中的索引位置
        int index = getIndex(updateId);
        // 2. 将该索引位置, 使用新的学生对象替换
        stus[index] = newStu;
    }
}

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