[Java知识库]java的继承与多态

引入经理与员工的故事。

超类与子类

1. 使用extends关键词定义子类

   public class Manager extends Employee
   {
   added methods and fields
   }
   

在java中所有的继承都是公共继承（public）,而没有私有继承。
原类称为超类、基类或者父类，新类称为子类、派生类

2. 覆盖方法
   当子类的某个方法与超类的某个方法意义相同，但是具体实现时由于子类的特性，代码中需要修改一些东西，这时候就出现覆盖方法的需求。
   正确的代码覆盖方式

public double getSalary()
{
double baseSalary = super.getSalary();
return baseSalary + bonus;
}

注意其中super关键词的使用。覆盖方法子类方法不能低于超类方法的可见性。因为对于private类型来说，意思是只能被本类本身访问，但是super可以访问缺省类型的实例字段，具体可看如下

https://www.cnblogs.com/ffforward/p/15208333.html

3. 子类构造器

public Manager(String name, double salary, int year, int month, int day)
{
super(name, salary, year, month, day);
bonus = 0;
}

其中super(name,salary,year,month,day)是在调用超类Employee中的参数构造器。如果不显示使用super语句，则默认调用超类的无参数构造器。如果显式调用，则必须放在第一句。

4. 继承层次
   继承并不限于一个层次
   java中允许一个超类有多个子类，子类还可以扩展出子类。但是java中不允许有一个子类继承于多个超类,即java不支持多重继承，但是java提供了一种称为接口的东西实现多重继承的一些特性。

5. 多态
   java程序设计语言中，对象变量是多态的，一个x类型的变量既可以引用一个x类型的对象，也可以引用x类的任何一个子类的对象。子类的对象也是超类的对象，超类对象的任何地方都可以使用子类对象替换，但不是子类的地方是不能用超类随便替换的。见下图的staff[0]与boss。下图中Manager类是继承于Employee类的子类，变量**staff[0]**引用了Manager类的对象。

 var boss = new Manager("Carl Cracker", 80000, 1987, 12, 15);
      boss.setBonus(5000);
      var staff = new Employee[3];
      staff[0] = boss;

虽然**staff[0]**可以引用Manager类的对象，但是却不能直接调用Manager的方法。

   boss.setBonus(5000);\\正确
   staff[0].setBonus(5000);\\错误

多态：相同的消息给予不同的对象会引发不同的动作。
多态可分为变量多态与函数多态
变量多态：基类型的变量可以被赋值为基类型对象，也可以被赋值其子类的对象。
函数多态：相同的函数调用，传送给一个对象变量，可以有不用的行为，视该对象变量的对象类型而定。
成员变量覆盖无法实现像方法覆盖那样的多态性。
对象能够执行哪些方法是由引用的类型所决定的，而对象具体怎样去执行某个方法，却是由对象自己决定的。
在对象进行向下转型时，必须首先发生对象向上转型，否则将出现对象转换异常。
6. 理解方法调用
方法调用的执行有两个过程，第一: 找候选寻找该类以及该类的超类中（只有超类的公共方法才能被调用）名字为该方法名的方法。第二：匹配：重载解析
第三：特殊方法的静态绑定调用 private、static方法、final方法采用静态绑定的方式调用。
第四：一般方法的动态绑定调用，java虚拟机将生成方法表进行查找
静态绑定（前期绑定）：在程序运行前就知道方法是属于那个类的，在编译的时候就可以链接到类中，定位到这个方法
动态绑定（后期绑定）：程序运行过程中，根据具体实例对象才能具体确定是那个方法。

7. 阻止继承：final类和方法
   不允许扩展的类称为final类（注意：此处是用来修饰类的），前面我们只见过final修饰字段或者方法，如果类中的方法使用final修饰符，子类就不能覆盖这个方法。
   如果一个类被声明为final类，那么它的方法会自动成为final方法，但是字段的性质不发生改变。
   一旦阻止继承，就不能使用多态的有关性质了。

8. 强制类型转换
   普通的基本类型的强制类型转换，类的强制类型转换：将某个类的对象引用转化为另一个类的对象引用

Manager boss=(Mannger)staff[0];
Manager boss=(Manager)staff[1];
//运行之前的检查
if(staff[i] instanceof Manager)
{
boss=(Manager) staff[1];
}
String c=(String) staff[1];

将一个子类的引用赋值给一个超类，可以，但是不可以把一个超类的引用强制类型转换给一个子类。
类的强制类型转换原则：
只能在继承原则中进行强制类型转换
在将超类转换为子类之前，应该使用 instanceof进行检查。

10. 抽象类
    关键字：abstract
    高层次抽象类的必要性
    抽象方法（有抽象方法的类必须定义为抽象的）
    抽象类不能实例化，不能创建对象，但可以有类变量引用非抽象子类的对象

//其中Person为抽象类，Student为Person的非抽象子类
new Person("Vince Vu");//错误
Person p=new Student("Vince Vu","Economics");//正确

抽象方法将会用在“接口”中

11. 受保护访问
    关键字：protected
    java中，保护字段只能有一个包中的类访问。限制某个方法的使用可以使用protected字段。

12. Object:所有类的超类
    java中的每个类都是Object继承来的。
    Object对象可以引用任何类型的对象。在java中，数组类型都扩展了Object类。
    equals方法
    特性：
    自反性
    对称性
    传递性
    一致性
    hashCode方法
    散列码是由对象导出的一个整型值，散列码没有规律。
    相等的对象要求给返回相等的散列码。
    因为Object中定义了hashCode()方法，所以任何对象都具有hashCode方法。Object中的hashCode方法是通过对象的存储地址导出散列码。
    String类重新定义了hashCode方法，使得其根据字符串的内容导出散列码
    重新定义了equals方法就必须重新定义hashCode方法。

toString方法
返回对象值的一个字符串。
对象与一个字符串通过操作符“+”连接起来，java编译器就会自动的调用toString方法来获得这个对象的字符串描述
一般来说，我们直接输出一个对象，会输出对象的类名以及散列码，因为我们的类中并没有覆盖toString方法。
举个例子：数组类型继承了Object类的toString方法，且没有对其进行覆盖，如果我们要输出正常的数组值，是调用静态方法Arrays.toString。
作用：toString方法使得用户能够获取对象状态的有用信息。

13. 泛型数组列表
    java允许在运行时确定数组的大小

int actualSize=...;
var staff=new Employee[actualSize];

java中的ArrayList类（一个有类型参数的泛型类），类似于数组，但在添加或者删除元素时，能够自动的调整数组的容量，而不需要为此编写任何代码。
数组列表的声明

var staff=new ArrayList<Employee>();\\正确
ArrayList<Employee> staff=new ArrayList<>();\\正确
var staff=new ArrayList<>();\\错误，会生成Arraylist<Object>类
staff.size()\\获取列表的真实大小
staff.ensureCapacity(100);\\预先分配数组的大小
staff.trimTosize()\\削减数组的多余空间，回收多余的空间

ArrayList类不能用[]语法格式访问或改变数组的元素，而是要用get和set方法

staff.set(i,harry)//将第i位设置为harray，前提是第i位有值
Employee e=staff.get(i);
//add的另一种调用方式
int n=staff.size()/2;
staff.add(n,e)//在元素中间插入
staff.remove(n)//在元素中间删除

ArrayList插入与删除元素的操作效率很低，如果多次的在中间插入、删除，就应该考虑使用链表
由于java在发展的过程中，不加类型参数的原始数组列表的存在，我们需要与原始数组列表进行交互，在进行相互赋值的时候会出现警告错误。

15. 对象包装器与自动装箱
    所有的基本数据类型都有一个与之对应的类，这些类称为包装器，包装类是不可变的，且包装类都为final修饰，不可派生其子类。
    具有类型参数的泛型类类型参数部分不能使用基本类型
    自动装箱与自动拆箱使得一些简单的操作得以方便的实现。
    装箱与拆箱是编译器要做的工作，而不是虚拟机。
    如果在一个表达式中，混合使用Integer与Double，那么Integer会自动拆箱提升为double

//将一个字符串转换成数值
int x=Integer.parseInt(s);

17. 反射
    反射库可以用来编写能够动态操纵java代码的程序。
    能够分析类能力的程序称为反射

18. 参数数量可变的方法
    这些方法称为变参方法(System类的构造方法是private的,所以无法创建该类的对象,也就是无法实例化该类。他的属性和方法都是static的,所以也可以很方便的进行调用。调用方式 就是 类型.属性名称/方法名)

https://www.yunlibook.com/article/1412722316089098240

public class PrintStream
{
	public PrintStream printf(String fmt, Object ... args){ return format(fmt,args);}
}

其中省略号…表明这个方法可以接受任意数量的对象。

System.out.println("%d %s",n,"widgets");
//上面的语句相当于下面的
System.out.printf("%d %s",new Object[]{new Integer(n),"widgets"});

自己定义参数可变的方法，类型可以是基本类型

20. 枚举类
    枚举类不可能构造新的对象，其构造函数被设计为private的

//RED、GREEN、BLUE不是枚举Color的属性，而是它的对象
enum Color {
    //只有对象列表，可省略最后一个对象后的;
    //对象后面没有“(参数列表)”就是调用无参构造
    RED, GREEN, BLUE
}
public enum Size
{
//Size枚举类只有4个对象
SMALL("S"),MEDIUM("M"),LARGE("L"),EXTRA_LARGE("XL");
private String abbreviation;
private Size(String abbreviation){this.abbreviation=abbreviation;}
public String getAbbreviation()
{
return abbreviation;
}
}

22. 设计技巧
    将公共操作和字段放在超类中
    不要使用受保护的字段
    使用多态，而不要用类型信息

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