Java基础——继承和多态

　　面向对象的编程允许从已经存在的类中定义新的类，这称为继承。

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　　面向过程的范式重点在于方法的设计，而面向对象的范式将数据和方法结合在对象中。面向对象范式的软件设计着重于对象以及对象上的操作。面向对象的方法结合了面向过程范式的强大之处，并且进一步将数据和操作集成在对象中。

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　　继承可以使得你可以定义一个通用的类（即父类），之后扩充该类为一个更加特定的类（即子类）。在Java术语中，如果类C1扩展自另一个类C2，那么就将C1称为次类，将C2称为超类。 超类也称为父类或基类，次类又称为子类、拓展类或派生类。

　　子类从它的父类中继承可访问的数据域和方法，还可以添加新数据域和新方法。

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　　如果父类中有私有的数据域，这个类被继承后，父类中的私有数据域是不能被子类访问的，唯一能读取和改变它们的方法就是通过它们的get和set方法。

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　　和传统的理解不同，子类并不是父类的一个子集。实际上，一个子类通常比它的父类包含更多的信息和方法。

　　父类中的私有数据域在该类之外是不可访问的。因此，不能在子类中直接使用。但是，如果父类中定义了公共的访问器/修改器方法，那么可以通过这些公共的访问器/修改器来访问和修改它们。

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　　不是所有的“是一种”关系都该用继承来建模。继承是用来为“是一种”关系建模的。不要仅仅为了重用方法这个原因而盲目地扩展一个类。

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　　某些程序设计语言是允许从几个类派生出一个子类的。这种能力成为多重继承。但是在Java中是不允许多重继承的。一个Java类只可能直接继承自一个父类。这种限制称为单一继承。如果使用extends关键字来定义一个子类，它只允许有一个父类。然而，多重继承是可以通过接口来实现的。

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　　关键字super指代父类，可以用于调用父类中的普通方法和构造方法。

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　　构造方法用于构建一个类的实例。不同于属性和普通方法，父类的构造方法不会被子类继承。它们只能使用关键字super从子类的构造方法中调用。调用父类构造方法的语法是：super()，或者super(parameters)；语句super()调用父类的无参构造方法，而语句super(arguments)调用与参数匹配的父类的构造方法。语句super()和super(arguments)必须出现在子类构造方法的第一行，这是显示调用父类构造方法的唯一方式。

　　要调用父类的构造方法就必须使用关键字super，而且这个调用必须是构造方法的第一条语句。在子类中调用父类构造方法的名字会引起一个语法错误。

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　　构造方法可以调用重载的构造方法或父类的构造方法。如果它们都没有被显示地调用，编译器就会自动地将super()作为构造方法的第一条语句。

　　子类必须使用super调用父类的构造方法，如果没有显示调用的话，就会使用super()，调用父类不带参数的构造方法，如果父类没有不带参数的构造方法，则必须显示地用带参数的super(parameters)调用父类的构造方法。

　　一般情况下，最好能为每个类提供一个无参构造方法，以便于对该类进行扩展，同时避免错误。

　　在任何情况下，构造一个类的实例时，将会调用沿着继承链的所有父类的构造方法。当构造一个子类的对象时，子类构造方法会在完成自己的任务之前，首先调用它的父类的构造方法。如果父类继承自其他类，那么父类构造方法又会在完成自己的任务之前，调用它自己的父类的构造方法。这个过程持续到沿着这个继承体系结构的最后一个构造方法被调用为止。这就是构造方法链。

　　关键字super不仅可以引用父类的构造方法，还可以引用父类的方法。

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　　子类从父类中继承方法。有时，子类需要修改父类中定义的方法的实现，这称作方法重写。

　　方法重写：要重写一个方法，需要在子类中使用和父类一样的签名以及一样的返回值类型来对该方法进行定义。

　　仅当实例方法是可访问的，它才能被覆盖。因为私有方法在它本身以外是不能访问的，所以它不能被覆盖。如果子类中定义的方法在父类中是私有的，那么这两个方法完全没有关系。

　　与实例方法一样，静态方法也能被继承。但是，静态方法不能被覆盖。如果父类中定义的静态方法在子类中被重新定义，那么在父类中定义的静态方法将被隐藏。可以使用语法：父类名.静态方法名调用隐藏的静态方法。

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　　重载意味着使用同样的名字但是不同的签名来定义多个方法。重载意味着在子类中提供一个对方法的新的实现。

　　方法重写发生在通过继承而相关的不同类中；方法重载可以发生在同一个类中。也可以发生在由于继承而相关的不同类中。

　　方法重写具有同样的签名和返回值类型；方法重载具有相同的名字，但是不同的参数列表。

　　重载方法使得可以使用同样的名字来定义不同方法，只要它们的签名是不同的。（方法名和参数列表共同构成方法签名，这里方法名相同，则重载方法要求参数列表不同。）

　　被重载的方法必须具有不同的参数列表。不能基于不同修饰符或返回值类型来重载方法。

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　　Java中的所有类都继承自java.lang.Object类。

　　如果在定义一个类时没有指定继承性，那么这个类的父类就被默认为是Objec。

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 　　多态意味着父类的变量可以指向子类对象。

　　面向对象程序设计的三大支柱是封装、继承和多态。

　　一个类实际上定义了一种类型。子类定义的类型称为子类型，而父类定义的类型称为父类型。

　　继承关系使一个子类继承父类的特征，并且附加一些新特征。子类是它的父类的特殊化，每个子类的实例都是其父类的实例，但是反过来就不成立。例如：每个圆都是一个几何对象，但并非每个几何对象都是圆。

　　使用父类对象的地方都可以使用子类对象，这就是通常所说的多态。简单来说，多态意味着父类型的变量可以引用子类型的对象。

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　　动态绑定：方法可以在沿着继承链的多个类中实现，JVM决定运行时调用哪个方法。

　　声明类型和实际类型：一个变量必须被声明为某种类型。变量的这个类型称为它的声明类型。一个引用类型变量可以是一个null值或者是一个对声明类型实例的引用。实例可以使用声明类型或它的子类型的构造方法创建。变量的实际类型是被变量引用的对象的实际类。

　　动态绑定工作机制如下：假设对象o是类C1的实例，存在类C1，C2，...，Cn-1，Cn，其中C1是C2的子类，C2是C3的子类，...，Cn-1是Cn的子类，也就是说，Cn是最通用的类，C1是最特殊的类。在Java中，Cn是Object类。如果对象o调用一个方法p，那么JVM会依次在类C1，C2，...，Cn-1，Cn中查找方法p的实现，直到找到为止，一旦找到一个实现，就停止查找，然后调用这个首先找到的实现。

　　匹配方法的签名和绑定方法的实现是两个不同的问题。引用变量的声明类型决定了编译时匹配哪个方法。在编译时，编译器会根据参数类型、参数个数和参数顺序找到匹配的方法。一个方法可能在沿着继承链的多个类中实现。Java虚拟机在运行时动态绑定方法的实现，这是由变量的实际类型决定的。

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　　对象的引用可以类型转换为对另一种对象的引用，这称为对象转换。　

　　Object o = new Student（）；

　　由于Student的实例也是Object的实例，所以，语句Object o=new Student（）是合法的，它称为隐式转换。

　　假设经过上面的一步想使用下面的语句把对象引用o赋值给Student类型的变量：

　　Student b=o；

　　这种情况下，将会发生编译错误。因为Student对象总是Object的实例，但是，Object对象不一定是Student的实例。即使可以看到o实际上是一个Student对象，但是编译器还没有聪明到知道这一点。为了告诉编译器o就是一个Student对象，就要使用显示转换。它的语法与基本类型转换的语法很类似，用圆括号把目标对象的类型括住，然后放到要转换的对象前面：

　　Student b = （Student）o；

　　总是可以将一个子类的实例转换为一个父类的变量，称为向上转换，因为子类的实例永远是它的父类实例。

　　当把一个父类的实例转换为它的子类变量（称为向下转换）时，必须使用转换记号“（子类名）”进行显示转换，向编译器表明意图。为使转换成功，必须确保要转换的对象是子类的一个实例。如果父类对象不是子类的一个实例，就会出现一个运行异常ClassCastException。例如：如果一个对象不是Student的实例，它就不能转换成Student类型的变量。因此，一个好的经验是，在尝试转换之前确保该对象是另一个对象的实例。这是可以利用instanceof来实现的。

　　声明类型决定了在编译时匹配哪个方法。

　　为了更好地理解类型转换，可以认为它们类似于水果、苹果、橘子之间的关系，其中水果类Fruit是苹果类Apple和橘子类Orange的父类。苹果是水果，所以，总是可以将Apple的实例安全地赋值给Fruit变量。但是，水果不一定是苹果，所以必须进行显示转换才能将Fruit的实例赋值给Apple变量。

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　　比较运算符==用来比较两个基本数据类型的值是否相等，或者判断两个对象是否具有相同的引用。如果想让equals方法能够判断两个对象是否具有相同的内容，可以在定义这些对象时，重写equals方法。

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　　ArrayList对象可以用于存储一个对象列表：之前可以创建一个数组存储对象，但是这个数组一旦创建，它的大小就固定了。Java提供ArrayList类来存储不限定个数的对象。ArrayList是一种泛型类，具有一个泛型类型E。创建一个ArrayList时，可以指定一个具体的类型来替换E。

　　ArrayList<AConcreteType> list = new ArrayList<AConcreteType>（）；可以简化为：

　　ArrayList<AConcreteType> list = new ArrayList<>（）；

　　要创建一个用于存储整数的ArrayList，由于存储在ArrayList中的元素必须是一种对象，所以不能使用诸如int的基本类型来替代一个泛型类型，可以使用如下的声明方式：

　　ArrayList<Integer> list = new ArrayList<>（）；

　　ArrayList的大小是灵活的，所以无须提前给定它的大小。而当创建一个数组时，它的大小必须给定。

　　ArrayList包含许多有用的方法。比如contains方法来测试某个元素是否在列表中。

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　　一个类中的受保护成员可以从子类中访问。

• 　　可见性递增
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• 　　私有、默认、被保护、公共成员

　　私有成员只能在类内访问，而共有成员可以被任意的其他类访问。

　　经常需要允许子类访问定义在父类中的数据域和方法，但不允许非子类访问这些数据域和方法。可以使用关键字protected完成该功能。父类中被保护的数据域和方法可以在它的子类中访问。

　　使用private修饰符可以完全隐藏类的成员，这样，就不能从类外直接访问他们。不使用修饰符就表示允许同一个包里的任何类直接访问类的成员，但是其他包中的类不可以访问。使用protected修饰符允许任何包中的子类或同一包中的类访问类的成员。使用public修饰符允许任意类访问类的成员。

　　类可以以两种方式使用，一种是用于创建该类的实例；另一种是通过扩展该类创建它的子类。如果不想从类的外部使用类的成员，就把成员声明成private。如果想让该类的用户都能使用类的成员，就把成员声明成public。如果想让该类的扩展者使用数据和方法，而不想让该类的用户使用，则把成员声明成protected。

　　修饰符private和protected只能用于类的成员，public修饰符和默认修饰符既可以用于类的成员，也可以用于类。一个没有修饰符的类是不能被其他包中的类访问的。

　　子类可以重写它的父类的protected方法，并把它的可见性改为public。但是，子类不能削弱父类中定义的方法的可访问性。例如：如果一个方法在父类中定义为public，在子类中也必须定义为public。

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