任務(wù)九子承父業(yè)(繼承和多態(tài)的使用).ppt

阜陽師范學(xué)院計算機與信息學(xué)院,Java程序設(shè)計,主講教師：曹紅兵,236,目 錄,任務(wù)一 搭建環(huán)境（構(gòu)建Java集成開發(fā)環(huán)境）,任務(wù)二 Java歡迎你（開發(fā)簡單Java應(yīng)用程序,任務(wù)三 小試牛刀（學(xué)習Java語言基礎(chǔ)）,任務(wù)四 挑戰(zhàn)選擇（使用分支控制流程）,任務(wù)五 游戲人生（使用循環(huán)控制流程）,任務(wù)六 回歸自然（創(chuàng)建、使用類和對象）,任務(wù)七 3G時代的消息傳遞(定義和使用類方法),任務(wù)八 保護你的隱私（封裝的使用）,任務(wù)九 子承父業(yè)（繼承和多態(tài)的使用）,任務(wù)十 上帝萬能之手（接口的使用）,336,任務(wù)十一 用數(shù)組存儲信息（使用數(shù)組）,任務(wù)十二 使用字符串進行交流（使用字符串）,任務(wù)十三 防患于未然（捕獲并處理異常）,任務(wù)十四 主動出擊（拋出異常）,任務(wù)十五 認識Java Applet（Applet入門）,任務(wù)十六 豐富多彩的Applet（在Applet中播放聲音和顯示圖像）,任務(wù)十七 進入Windows世界（設(shè)計圖形用戶界面）,任務(wù)十八 布局規(guī)劃（使用布局管理器）,任務(wù)十九 事件委托處理（如何處理事件）,任務(wù)二十 選擇之道（使用選擇控件和選擇事件）,目 錄,436,任務(wù)二十一 簡明清晰的菜單(使用菜單和其他常用事件）,任務(wù)二十二 訪問數(shù)據(jù)（使用JDBC連接數(shù)據(jù)庫）,任務(wù)二十三 訪問數(shù)據(jù)升級（數(shù)據(jù)庫編程）,任務(wù)二十四 文件管理（目錄與文件管理）,任務(wù)二十五 順序進出之道（文件的順序訪問）,任務(wù)二十六 隨機進出之道（文件的隨機訪問）,任務(wù)二十七 JAVA的分身術(shù)（創(chuàng)建和啟動線程）,任務(wù)二十八 線程的生命周期與優(yōu)先級(線程的狀態(tài)與調(diào)度),任務(wù)二十九 基于連接的通信（Java中的套接字Socket）,任務(wù)三十 基于無連接的通信（Java中的數(shù)據(jù)報編程）,目 錄,536,任務(wù)九 子承父業(yè)（繼承和多態(tài)的使用）,2,1,知識目標,能力目標,繼承的概念；繼承關(guān)鍵字；父類與子類之間的關(guān)系，super關(guān)鍵字。多態(tài)的概念；靜態(tài)多態(tài)，動態(tài)多態(tài)；多態(tài)的實現(xiàn)。最終類和抽象類。,掌握繼承的實現(xiàn)；掌握super關(guān)鍵字；掌握多態(tài)的實現(xiàn)。,636,內(nèi)容提要,4,跟我做：汽車的分類關(guān)系,1,2,3,5,實現(xiàn)方案,代碼分析,必備知識,動手做一做,736,9.1 跟我做：汽車的分類關(guān)系,任務(wù)情景 汽車是一般的交通工具，具有車類型、品牌、引擎數(shù)量、外觀顏色等屬性，能夠發(fā)動、加速、剎車、停車等功能。汽車又可分為公共汽車、出租車、卡車等。公共汽車具有自己的第幾路編號、最大載客數(shù)量屬性，能夠報站。出租車具有所屬公司、最大載客數(shù)量屬性，能夠給乘客打發(fā)票?？ㄜ嚲哂凶畲筝d重量屬性，能夠卸貨。請編寫Vehicle汽車類、Bus公共汽車類。Taxi類和Truck類待學(xué)完本任務(wù)后自行完成。 運行結(jié)果,第1章目錄,836,問題分析 回憶任務(wù)六中定義類的三個步驟，先定義類名，再編寫類的屬性，最后編寫類的方法。本任務(wù)采用這三個步驟，編寫好代碼后，我們很快就會發(fā)現(xiàn)，Vehicle汽車類和Bus公共汽車類出現(xiàn)了許多相同的語句代碼。在屬性方面，都包含了車類型、品牌、引擎數(shù)量、外觀顏色重復(fù)的信息定義，在功能上都有發(fā)動、加速、剎車、停車等重復(fù)的行為定義。汽車、公共汽車的成員變量和成員方法對照請見圖9-2。 現(xiàn)在，我們換個思路考慮。汽車是一般性的概念，它包含的成員變量和成員方法，在公共汽車、出租車、卡車中也具有，因為公共汽車是一種汽車，出租車、卡車也是一種汽車，只不過公共汽車、出租車、卡車是一種更具體的汽車，除了汽車的公共特性外，還有自己的特有性質(zhì)。 經(jīng)過分析，采取如下措施，在定義類時，將公共汽車類、出租車類、卡車類中相同的屬性和方法抽象出來，集中放在汽車類中，形成一種共享的機制，公共汽車類、出租車類、卡車類中只放自己特有的成員變量和成員方法，減少重復(fù)代碼。這樣的汽車類稱為父類，公共汽車類、出租車類、卡車類稱為子類。子類繼承父類的非私有成員變量和成員方法。,第1章目錄,9.2 實現(xiàn)方案,936,解決步驟 1.打開Eclipse，在study項目中創(chuàng)建包com.task09，再確定類名Vehicle，得到類的框架。 package com.task09; public class Vehicle 2.然后，進行類的屬性描述，只輸入抽象出來的共有的成員變量 String type; String brand; int engineNum; String color; 3.接著，定義類的構(gòu)造方法： public Vehicle() public Vehicle(String type,String brand, int engineNum, String color) 4.再定義抽象出來的共有的方法： /發(fā)動、加速、剎車、停車 public void start() public void accelerate() public void brake() public void stop(),9.2 實現(xiàn)方案,1036,5.定義Bus類。Bus類作為更具體的子類，只定義自己特有的性質(zhì)。父類Vehicle類已有的成員變量和成員方法不再定義。 public class Bus extends Vehicle /加上extends關(guān)鍵字和父類名Vehicle /公共汽車具有自己的最大載客數(shù)量、第幾路編號屬性 int maxLoad; /特有的成員變量 String busNo; /* * 構(gòu)造方法 */ public Bus() public Bus(int maxLoad,String busNo) /報站 public void announceBusStop() /特有的成員方法 6.定義VehicleTest測試類，運行程序。對Vehicle類、Bus類的繼承關(guān)系進行測試，Bus類能否訪問父類的成員變量，能否調(diào)用父類的成員方法。 Bus bus=new Bus(“子類公共汽車“,“女神“, 2, “白色“,50,“9路“); bus.start(); /調(diào)用父類的成員方法 bus.announceBusStop(); /公共汽車報站,9.2 實現(xiàn)方案,1136,程序代碼,第1章目錄,9.3 代碼分析,1236,9.3 代碼分析,應(yīng)用擴展 Bus類繼承了Vehicle類后，在發(fā)動、加速、剎車、停車功能上加上自己的特性，就要重寫這四個方法。重寫形成了多態(tài)。Bus類升級新增方法如下： /發(fā)動、加速、剎車、停車 public void start() System.out.println(type+busNo+brand+engineNum+“引擎“+color+“汽車發(fā)動“); public void accelerate() System.out.println(type+busNo+brand+engineNum+“引擎“+color+“汽車加速“); public void brake() System.out.println(type+busNo+brand+engineNum+“引擎“+color+“汽車剎車“); public void stop() System.out.println(type+busNo+brand+engineNum+“引擎“+color+“汽車停車“); ,第1章目錄,1336,9.4 必備知識,9.4.1 類的繼承 1. 繼承的概念 由一個已有類定義一個新類，稱為新類繼承了已有類。已有類稱為父類，新類稱為子類。例如，汽車類是父類，公共汽車類、出租車類、卡車類是子類。通過子類繼承父類，子類具有父類的一般特性，包括非私有的屬性和行為。子類還可以增加自身特性，定義新的屬性和行為，甚至可以重新定義父類中的屬性和方法，擴展類的功能。 例如，汽車類具有車類型、品牌、引擎數(shù)量、外觀顏色，能夠發(fā)動、加速、剎車、停車等一般特性。作為子類的公共汽車類、出租車類、卡車類繼承了父類的這些特性，另外，新增了自己的特性，公共汽車具有自己的第幾路編號、最大載客數(shù)量屬性，能夠報站。出租車具有所屬公司、最大載客數(shù)量屬性，能夠給乘客打發(fā)票?？ㄜ嚲哂凶畲筝d重量屬性，能夠卸貨。公共汽車類還重新定義了父類的發(fā)動、汽車公共汽車出租車卡車 加速、剎車、停車功能。,第1章目錄,圖9-2 汽車又可分為公共汽車、出租車、卡車,1436,怎樣判斷類與類之間具有繼承關(guān)系呢？汽車具有一般特性，公共汽車、出租車、卡車是一種汽車，具有更具體的特性，符合is-a關(guān)系。根據(jù)這種原則，確定汽車是父類，公共汽車、出租車、卡車是子類。父類更通用、子類更具體。 再看一看人、消費者和經(jīng)銷商關(guān)系。人具有姓名、年齡屬性，能夠說話。消費者、經(jīng)銷商是一種人，具有姓名、年齡屬性，能夠說話。消費者還能夠購物、付費，經(jīng)銷商能夠進貨、收費，具有更具體的特性。符合is-a關(guān)系。所以，人是父類，消費者和經(jīng)銷商是子類。,第1章目錄,9.4 必備知識,1536,2. 繼承的意義 在定義汽車類、公共汽車類、出租車類、卡車類時，通過分析了解到，汽車類和其他車類之間的重復(fù)代碼太多，具有許多相同的成員變量和成員方法，既增加了程序員的工作量，降低編程效率，也違背了Java語言的“write once, only once”的原則。 如果把所有子類中相同的代碼都抽取到父類中，建立繼承關(guān)系，讓子類自動繼承父類的屬性和方法，那么子類中就省去重復(fù)代碼。 例如，在汽車類、公共汽車類、出租車類、卡車類建立了繼承關(guān)系后，公共汽車類、出租車類、卡車類中相同的代碼，包括成員變量定義和方法的定義，抽取到汽車類中，子類中不再進行重復(fù)定義，程序的有效實現(xiàn)代碼得到復(fù)用。因此，使用繼承提高代碼的復(fù)用性。,9.4 必備知識,1636,3. 繼承的實現(xiàn) 繼承的實現(xiàn)分兩個步驟： 定義父類 父類可以是系統(tǒng)類，也可以是自定義類。如果是系統(tǒng)類，該步驟可以省略。 在父類中只定義一些通用的屬性與方法，例如：Vehicle汽車類只定義了車類型、品牌、引擎數(shù)量、外觀顏色屬性，以及發(fā)動、加速、剎車、停車行為。 String type; /車類型、品牌、引擎數(shù)量、外觀顏色屬性 String brand; int engineNum; String color; public void start() /發(fā)動、加速、剎車、停車行為 public void accelerate() public void brake() public void stop(),9.4 必備知識,1736,定義子類 子類定義格式： 類修飾符 class 子類名 extends 父類名 extends關(guān)鍵字表示一個類繼承了另一個類。例如，Bus公共汽車類繼承Vehicle汽車類。 public class Bus extends Vehicle /父類名只能有一個 然后，定義子類特有的成員變量和成員方法。例如，Bus公共汽車類作為子類，新增了自己的特性。 int maxLoad; /子類特有的屬性 String busNo; public void announceBusStop() /報站，子類特有的方法 System.out.println(busNo+“公共汽車報站“); 注意：一個子類只能繼承一個父類，即單繼承。但一個父類可以有多個子類。,9.4 必備知識,1836,改錯： 下面繼承定義有哪些錯誤？ /* *人（Person）具有姓名（name）、年齡屬性（age），能夠說話（talk）。 *消費者（Customer）具有姓名（name）、年齡屬性（age），能夠說話（talk），還能夠購物（ shop）。 */ public class Person String name; int age; public void talk() System.out.println(name +“說話“ ); public class person extends Customer, Shop String name; public void talk() System.out.println(name +“說話“ ); private void shop () System.out.println(name +“購物“); 提示：有5個錯誤。,9.4 必備知識,1936,4. 子類與父類的關(guān)系 定義子類之后，父類與子類之間就產(chǎn)生了一些特殊的關(guān)系，在代碼編寫上會受到影響，程序員必須清楚。 子類自動繼承父類的屬性和方法，但不能繼承訪問權(quán)限為private的成員變量和成員方法。例如： 父類Vehicle中有一私有成員變量和一私有成員方法： private String color; /父類中私有成員變量 private void start() /父類中私有成員方法 子類Bus中，按如下方式對父類成員變量和成員方法進行訪問，將會出錯。 color=“銀灰色“; /子類中訪問父類中私有成員變量，出錯 start(); /子類中調(diào)用父類中私有成員方法，出錯 當我們將父類Vehicle中private改為缺省時，子類Bus中訪問順利完成。 String color; /父類中private改為缺省 void start() /父類中private改為缺省 子類中可以定義特定的屬性和方法。例如，在子類Bus中，增加售票員（conductor）屬性，和開門open()方法： String conductor; void open() ,9.4 必備知識,2036,子類中方法重寫。所謂方法重寫就是子類定義的方法和父類的方法具有相同的名稱、參數(shù)列表、返回類型和訪問修飾符。例如，父類Vehicle中有如下方法： public void accelerate() System.out.println(type+brand+engineNum+“引擎“+color+“汽車加速“); 在子類Bus中，新增自己的加速accelerate()方法，這就是方法重寫。 public void accelerate() /方法重寫 super.accelerate(); System.out.println(“這是子類Bus中的重寫方法“); 方法重寫會隱藏父類的同名方法。也就是說，在子類Bus中，如果調(diào)用accelerate()方法，將不再是調(diào)用父類的accelerate()方法，而是子類Bus中的方法。 子類的屬性與父類的屬性相同時，也會出現(xiàn)隱藏的現(xiàn)象。,9.4 必備知識,2136,super關(guān)鍵字與this關(guān)鍵字 出現(xiàn)隱藏現(xiàn)象后，如果需要使用父類的成員屬性和成員方法，可以通過使用super關(guān)鍵字。例如，在子類Bus中，調(diào)用父類的accelerate()方法： super.accelerate(); /super指當前對象的父對象 如果用this關(guān)鍵字，則表示調(diào)用當前對象的accelerate()方法： this.accelerate(); /this指當前對象 通過使用super關(guān)鍵字與this關(guān)鍵字，可以很顯式地區(qū)分開調(diào)用的是當前對象的成員，還是父對象的成員。 另外，當方法體中定義的變量，或方法的形式參數(shù)與對象的成員變量名相同，也必須用this關(guān)鍵字指明當前對象的成員變量。,9.4 必備知識,2236,子類的構(gòu)造方法 子類不能繼承父類的構(gòu)造方法，因為父類的構(gòu)造方法用來創(chuàng)建父類對象，子類需定義自己的構(gòu)造方法，創(chuàng)建子類對象。 子類的構(gòu)造方法中，通過super關(guān)鍵字調(diào)用父類的構(gòu)造方法。例如，在子類Bus的構(gòu)造方法中，用如下語句實現(xiàn)了對父類構(gòu)造方法的調(diào)用： super(); /調(diào)用父類的無參構(gòu)造方法 super(type,brand, engineNum, color); /調(diào)用父類的帶參構(gòu)造方法 注意：super(參數(shù));必須是子類構(gòu)造方法的第一條語句。如果該語句省略，則會自動調(diào)用父類無參構(gòu)造方法。因為子類創(chuàng)建對象時，先創(chuàng)建父類對象，再創(chuàng)建子類對象。 如果需要調(diào)用當前類中的構(gòu)造方法，用this關(guān)鍵字。例如，在子類Bus的構(gòu)造方法中，用如下語句實現(xiàn)了對當前類中的構(gòu)造方法的調(diào)用： this(40,“8路”); /調(diào)用當前類中的帶參構(gòu)造方法,9.4 必備知識,2336,5. 根類Object 在Java 中，所有的類都是通過直接或間接地繼承java.lang.Object類得到的，Object類是一切類的祖先，稱為根類。 當定義類，而沒有使用extends關(guān)鍵字時，表示所定義類的父類為Object類，這是Java中的一種特別約定。根類Object類的方法如clone()、equals(obj)、finalize()、getClass()、hashCode()、notify()、notifyAll()、toString()、wait()等，子類都可以通過繼承，進行調(diào)用。 關(guān)于toString()方法，在任務(wù)六的類的定義中，通過重寫，已經(jīng)多次使用了該方法。,9.4 必備知識,2436,9.4.2 類的多態(tài) 1. 多態(tài)的概念 多態(tài)是指一個方法聲明的多種實現(xiàn)狀態(tài)，即在程序中同名的不同方法共存，調(diào)用者只需要使用同一個方法名，系統(tǒng)會根據(jù)不同情況，調(diào)用相應(yīng)的方法，從而實現(xiàn)不同的功能。簡而言之，多態(tài)性即“一個名字，多個方法”。例如，父類Vehicle中有如下方法： public void accelerate() 在子類Bus中，也有accelerate()方法： public void accelerate() /方法重寫 在程序中同名的不同方法共存，形成了多態(tài)。 2. 多態(tài)的意義 在面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計中，多態(tài)是具有表現(xiàn)多種形態(tài)的能力的特征，有時需要利用方法的重名，提高程序的抽象度和簡潔性，以及程序的可擴展性及可維護性。例如使用多態(tài)之后，當需要增加新的子類PoliceCar警車類時，無需更改父類Vehicle，代碼得到了擴展，維護起來也方便。,9.4 必備知識,2536,3.多態(tài)的分類 多態(tài)分為靜態(tài)多態(tài)和動態(tài)多態(tài)。靜態(tài)多態(tài)指通過同一個類中的方法重載實現(xiàn)的多態(tài)，動態(tài)多態(tài)指通過類與類之間的方法重寫實現(xiàn)的多態(tài)。方法重載參見8.4.4。方法重寫參見本任務(wù)9.4.1 類的繼承4.子類與父類的關(guān)系 子類中方法重寫部分。 靜態(tài)多態(tài)是編譯時多態(tài)，指程序會根據(jù)參數(shù)的不同來調(diào)用相應(yīng)的方法，具體調(diào)用哪個被重載的方法，由編譯器在編譯階段靜態(tài)決定。 動態(tài)多態(tài)是運行時多態(tài)，指在運行時根據(jù)調(diào)用該方法的實例的類型來決定調(diào)用哪個重寫方法。 靜態(tài)多態(tài)對程序運行更有效率，動態(tài)多態(tài)更具有靈活性。 4.多態(tài)的實現(xiàn) 多態(tài)通過給同一個方法定義幾個版本來實現(xiàn)的。例如，現(xiàn)有三個類，Grandfather類是Father類的父類，F(xiàn)ather類是Child類的父類。三個類的代碼如下：,9.4 必備知識,2636,package com.task09; /* * Grandfather.java * 多態(tài)，本類作為Father的父類 */ public class Grandfather int i; int j; /* * param i * param j */ public Grandfather(int i, int j) this.i = i; this.j = j; int smoke() System.out.println(“Grandfather的方法smoke():“); return i+j; ,9.4 必備知識,2736,package com.task09; /* * Father.java * 多態(tài)，本類作為Grandfather的子類，本類作為Child的父類 */ public class Father extends Grandfather /* * param i * param j */ public Father(int i, int j) super(i, j); int drink() System.out.println(“Father的方法drink():“); return 0; ,9.4 必備知識,2836,package com.task09; /* * Child.java * 多態(tài)，本類作為Father的子類 */ public class Child extends Father /* * param i * param j */ public Child(int i, int j) /子類的構(gòu)造方法 super(i, j); /調(diào)用父類的構(gòu)造方法 int drink() /重寫了父類的方法 System.out.println(“Child重寫的方法drink():“); return i*j; package com.task09; public class GrandfatherTest /* * param args */ public static void main(String args) /創(chuàng)建子類的對象，賦給父類對象變量father Father father=new Child(3,4); /調(diào)用子類Child重寫的drink()方法 System.out.println(father.getClass()+“喝水杯數(shù)“+father.drink(); /調(diào)用父類Grandfather的smoke()方法(子類未重寫) System.out.println(father.getClass()+“抽煙支數(shù)“+father.smoke(); ,9.4 必備知識,2936,多態(tài)程序運行結(jié)果見圖9-3。 在GrandfatherTest測試類中，首先聲明Father類型的變量father，然后建立Father類的子類Child類的一個實例，并把引用存儲到father中。Java運行時，系統(tǒng)分析該引用是Child類型的一個實例，因此調(diào)用子類Child重寫的drink()方法。因為方法smoke()未被子類Child重寫，所以運行時系統(tǒng)調(diào)用繼承的父類Father的父類Grandfather的smoke()方法。 注意：因為子類通過繼承具備了父類的所有屬性（私有屬性除外），所以，凡是要求使用父類對象的地方，都可以用子類對象來代替。 對子類的一個實例，運行時系統(tǒng)到底調(diào)用哪一個方法呢？如果子類重寫了父類的方法，則調(diào)用子類的方法；如果子類未重寫父類的方法，則調(diào)用父類的方法。因此，父類對象可以通過引用子類的實例調(diào)用子類的方法。,9.4 必備知識,3036,改錯： 下面關(guān)于多態(tài)定義有哪些錯誤？ 父類Grandfather中有如下方法： int smoke() System.out.println(“Grandfather的方法smoke():“); return i+j; 子類Father中定義了方法： int smoke(int i) System.out.println(“Father的方法smoke():“); return i+j; 提示：有1個錯誤。,9.4 必備知識,3136,9.4.3 最終類和抽象類 1.最終類 當一個類的定義使用了final關(guān)鍵字時，該類稱為最終類。最終類不能有子類，也就是不能被繼承。一般，用來完成某種標準功能的類，例如，系統(tǒng)類String、Byte和Double，或定義已經(jīng)很完美，不需要生成子類的類，通常定義為最終類。 最終類的聲明格式： final class 類名 2.抽象類 當一個類的定義使用了abstract 關(guān)鍵字時，該類稱為抽象類。抽象類是供子類繼承卻不能創(chuàng)建實例的類。抽象類中可以聲明只有方法頭沒有方法體的抽象方法，方法體由子類實現(xiàn)。抽象類提供了方法聲明與方法實現(xiàn)分離的機制，使各子類表現(xiàn)出共同的行為模式。抽象方法在不同的子類中表現(xiàn)出多態(tài)性。 抽象類的聲明格式： public abstract class 類名 ,9.4 必備知識,3236,在面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計時，抽象類一般用于現(xiàn)實世界抽象的概念，例如，食物，水果、交通工具等，我們看不到他們的實例，只能看到他們子類，例如米飯、蘋果、飛機等子類的實例。 Java中的java.lang.Number類是抽象類，沒有實例，它是integer和float具體數(shù)字類型的抽象父類。 例如，有計算機類Computer和筆記本電腦類Notebook兩個類。Computer為抽象類，Notebook為其