- ⭐包
- 导入包中的类
- 静态导入
- 将类放到包中
- 包的访问权限控制
- 常见的系统包
- ⭐继承
- 基本语法
- protected关键字
- 更复杂的继承关系
- final关键字
- ⭐组合
- ⭐多态
- 向上转型
- 动态绑定
- 方法重写
- 向下转型
- super关键字
- 总结
- ⭐抽象类
- 语法规则
- 抽象类的作用
- ⭐接口
Java 中已经提供了很多现成的类供我们使用. 例如
可以使用 java.util.Date 这种方式引入 java.util这个包中的 Date 类.
public class Test {
public static void main(String[] args) {
java.util.Date date = new java.util.Date();
// 得到一个毫秒级别的时间戳
System.out.println(date.getTime());
}
}
但是这种写法比较麻烦一些, 可以使用 import 语句导入包.
import java.util.Date;
public class Test {
public static void main(String[] args) {
Date date = new Date();
// 得到一个毫秒级别的时间戳
System.out.println(date.getTime());
}
}
如果需要使用 java.util 中的其他类, 可以使用 import java.util.* 这个 * 号叫通配符,用了它就可以使用包中的所有类
import java.util.*;
public class Test {
public static void main(String[] args) {
Date date = new Date();
// 得到一个毫秒级别的时间戳
System.out.println(date.getTime());
}
}
但是更建议导入包中的类的时候要指定要导入的类名. 否则还是容易出现冲突的情况.
import java.util.*;
import java.sql.*;
public class Test {
public static void main(String[] args) {
// util 和 sql 中都存在一个 Date 这样的类, 此时就会出现歧义, 编译出错
Date date = new Date();
System.out.println(date.getTime());
}
}
// 编译出错
Error:(5, 9) java: 对Date的引用不明确
java.sql 中的类 java.sql.Date 和 java.util 中的类 java.util.Date 都匹配
这时就需要用完整的类名
import java.util.*;
import java.sql.*;
public class Test {
public static void main(String[] args) {
java.util.Date date = new java.util.Date();
System.out.println(date.getTime());
}
}
静态导入注意事项:
① import 和 C++ 的 #include 差别很大. C++ 必须 #include 来引入其他文件内容, 但是 Java 不需要.import 只是为了写代码的时候更方便. import 更类似于 C++ 的 namespace 和 using
② 使用通配符导入包下所有的类,java并不是像include那样导入所有文件,而是处理的时候需要用哪个类,他才会去拿那个类
使用 import static 可以导入包中的静态的方法和字段.
import static java.lang.System.*;
public class Test {
public static void main(String[] args) {
out.println("hello");
}
}
使用这种方式可以更方便的写一些代码, 例如
import static java.lang.Math.*;
public class Test {
public static void main(String[] args) {
double x = 30;
double y = 40;
// 静态导入的方式写起来更方便一些.
// double result = Math.sqrt(Math.pow(x, 2) + Math.pow(y, 2));
double result = sqrt(pow(x, 2) + pow(y, 2));
System.out.println(result);
}
}
将类放到包中
基本规则
- 在文件的最上方加上一个 package 语句指定该代码在哪个包中.
- 包名需要尽量指定成唯一的名字, 通常会用公司的域名的颠倒形式(例如 com.bit.demo1 )
- 包名要和代码路径相匹配. 例如创建 com.bit.demo1 的包, 那么会存在一个对应的路径ecom/bit/demo1 来存储代码.
- 如果一个类没有 package 语句, 则该类被放到一个默认包中.
- 包名必须小写
包的访问权限控制操作步骤
1) 在 IDEA 中先新建一个包: 右键 src -> 新建 -> 包
2) 在弹出的对话框中输入包名, 例如 kobe.nba
3) 在包中创建类, 右键包名 -> 新建 -> 类, 然后输入类名即可.
4) 此时可以看到我们的磁盘上的目录结构已经被 IDEA 自动创建出来了
5) 同时我们也看到了, 在新创建的 Test.java 文件的最上方, 就出现了一个 package 语句
我们已经了解了类中的 public 和 private. private 中的成员只能被类的内部使用.
如果某个成员不包含 public 和 private 关键字, 此时这个成员可以在包内部的其他类使用, 但是不能在包外部的类使用.
下面的代码给了一个示例. Demo1 和 Demo2 是同一个包中, Test 是其他包中
Demo1.java
package com.bit.demo;
public class Demo1 {
int value = 0; }
Demo2.java
package com.bit.demo;
public class Demo2 {
public static void Main(String[] args) {
Demo1 demo = new Demo1();
System.out.println(demo.value);
}
}
// 执行结果, 能够访问到 value 变量
10
Test.java
import com.bit.demo.Demo1;
public class Test {
public static void main(String[] args) {
Demo1 demo = new Demo1();
System.out.println(demo.value);
}
}
// 编译出错
Error:(6, 32) java: value在com.bit.demo.Demo1中不是公共的; 无法从外部程序包中对其进行访问
常见的系统包
⭐继承1. java.lang:系统常用基础类(String、Object),此包从JDK1.1后自动导入。
2. java.lang.reflect:java 反射编程包;
3. java.net:进行网络编程开发包。
4. java.sql:进行数据库开发的支持包。
5. java.util:是java提供的工具程序包。(集合类等) 非常重要
6. java.io:I/O编程开发包。
代码中创建的类, 主要是为了抽象现实中的一些事物(包含属性和方法).
有的时候客观事物之间就存在一些关联关系, 那么在表示成类和对象的时候也会存在一定的关联
例如, 设计一个类表示动物
注意, 我们可以给每个类创建一个单独的 java 文件. 类名必须和 .java 文件名匹配(大小写敏感)
// Animal.java
public class Animal {
public String name;
public Animal(String name) {
this.name = name;
}
public void eat(String food) {
System.out.println(this.name + "正在吃" + food);
}
}
// Cat.java
class Cat {
public String name;
public Cat(String name) {
this.name = name;
}
public void eat(String food) {
System.out.println(this.name + "正在吃" + food);
}
}
// Bird.java
class Bird {
public String name;
public Bird(String name) {
this.name = name;
}
public void eat(String food) {
System.out.println(this.name + "正在吃" + food);
}
public void fly() {
System.out.println(this.name + "正在飞 ︿( ̄︶ ̄)︿");
}
}
这个代码我们发现其中存在了大量的冗余代码.
仔细分析, 我们发现 Animal 和 Cat 以及 Bird 这几个类中存在一定的关联关系:
- 这三个类都具备一个相同的 eat 方法, 而且行为是完全一样的.
- 这三个类都具备一个相同的 name 属性, 而且意义是完全一样的.
- 从逻辑上讲, Cat 和 Bird 都是一种 Animal (is - a 语义).
此时我们就可以让 Cat 和 Bird 分别继承 Animal 类, 来达到代码重用的效果
基本语法此时, Animal 这样被继承的类, 我们称为 父类, 基类 或 超类, 对于像 Cat 和 Bird 这样的类, 我们称为 子类, 派生类和现实中的儿子继承父亲的财产类似, 子类也会继承父类的字段和方法, 以达到代码重用的效果.
class 子类 extends 父类 { }
- 使用 extends 指定父类.
- Java 中一个子类只能继承一个父类 (而C++/Python等语言支持多继承).
- 子类会继承父类的所有 public 的字段和方法.
- 对于父类的 private 的字段和方法, 子类中是无法访问的.
- 子类的实例中, 也包含着父类的实例. 可以使用 super 关键字得到父类实例的引用.
对于上面的代码, 可以使用继承进行改进. 此时我们让Cat 和 Bird 继承自 Animal 类, 那么 Cat 在定义的时候就不必再写 name 字段和 eat 方法.
class Animal {
public String name;
public Animal(String name) {
this.name = name;
}
public void eat(String food) {
System.out.println(this.name + "正在吃" + food);
}
}
class Cat extends Animal {
public Cat(String name) {
// 使用 super 调用父类的构造方法.
super(name);
}
}
class Bird extends Animal {
public Bird(String name) {
super(name);
}
public void fly() {
System.out.println(this.name + "正在飞 ︿( ̄︶ ̄)︿");
}
}
public class Test {
public static void main(String[] args) {
Cat cat = new Cat("小黑");
cat.eat("猫粮");
Bird bird = new Bird("圆圆");
bird.fly();
}
}
extends 英文原意指 “扩展”. 而我们所写的类的继承, 也可以理解成基于父类进行代码上的 “扩展”.
例如我们写的 Bird 类, 就是在 Animal 的基础上扩展出了 fly 方法.
protected关键字如果我们把 name 改成 private, 那么此时子类就不能访问了.
class Bird extends Animal { public Bird(String name) { super(name); } public void fly() { System.out.println(this.name + "正在飞 ︿( ̄︶ ̄)︿"); } } // 编译出错 Error:(19, 32) java: name 在 Animal 中是 private 访问控制
刚才我们发现, 如果把字段设为 private, 子类不能访问. 但是设成 public, 又违背了我们 “封装” 的初衷.
两全其美的办法就是 protected 关键字.
对于类的调用者来说, protected 修饰的字段和方法是不能访问的
对于类的 子类 和 同一个包的其他类 来说, protected 修饰的字段和方法是可以访问的
// Animal.java
public class Animal {
protected String name;
public Animal(String name) {
this.name = name;
}
public void eat(String food) {
System.out.println(this.name + "正在吃" + food);
}
}
// Bird.java
public class Bird extends Animal {
public Bird(String name) {
super(name);
}
public void fly() {
// 对于父类的 protected 字段, 子类可以正确访问
System.out.println(this.name + "正在飞 ︿( ̄︶ ̄)︿");
}
}
// Test.java 和 Animal.java 不在同一个 包 之中了.
public class Test {
public static void main(String[] args) {
Animal animal = new Animal("小动物");
System.out.println(animal.name); // 此时编译出错, 无法访问 name
}
}
更复杂的继承关系小结: Java 中对于字段和方法共有四种访问权限
- private: 类内部能访问, 类外部不能访问
- 默认(也叫包访问权限): 类内部能访问, 同一个包中的类可以访问, 其他类不能访问.
- protected: 类内部能访问, 子类和同一个包中的类可以访问, 其他类不能访问.
- public : 类内部和类的调用者都能访问
什么时候下用哪一种呢?
我们希望类要尽量做到 “封装”, 即隐藏内部实现细节, 只暴露出 必要 的信息给类的调用者.
因此我们在使用的时候应该尽可能的使用 比较严格 的访问权限.
例如如果一个方法能用 private, 就尽量不要用public.另外, 还有一种 简单粗暴 的做法: 将所有的字段设为 private, 将所有的方法设为 public. 不过这种方式属于是对访问权限的滥用, 还是更希望大家能写代码的时候认真思考, 该类提供的字段方法到底给 “谁” 使用(是类内部自己用, 还是类的调用者使用, 还是子类使用).
刚才我们的例子中, 只涉及到 Animal, Cat 和 Bird 三种类. 但是如果情况更复杂一些呢?
针对 Cat 这种情况, 我们可能还需要表示更多种类的猫~
这个时候使用继承方式来表示, 就会涉及到更复杂的体系.
// Animal.java
public Animal {
...
}
// Cat.java
public Cat extends Animal {
...
}
// ChineseGardenCat.java
public ChineseGardenCat extends Cat {
...
}
// OrangeCat.java
public Orange extends ChineseGardenCat {
...
}
......
如刚才这样的继承方式称为多层继承, 即子类还可以进一步的再派生出新的子类.
final关键字时刻牢记, 我们写的类是现实事物的抽象. 而我们真正在公司中所遇到的项目往往业务比较复杂, 可能会涉及到一系列复杂的概念, 都需要我们使用代码来表示, 所以我们真实项目中所写的类也会有很多. 类之间的关系也会更加复杂.
但是即使如此, 我们并不希望类之间的继承层次太复杂. 一般我们不希望出现超过三层的继承关系.
如果继承层次太多, 就需要考虑对代码进行重构了.
如果想从语法上进行限制继承, 就可以使用 final 关键字
曾经我们学习过 final 关键字, 修饰一个变量或者字段的时候, 表示 常量 (不能修改).
final int a = 10; a = 20; // 编译出错
final 关键字也能修饰类, 此时表示被修饰的类就不能被继承.
final public class Animal {
...
}
public class Bird extends Animal {
...
}
// 编译出错
Error:(3, 27) java: 无法从最终com.bit.Animal进行继承
final 关键字的功能是 限制 类被继承
"限制" 这件事情意味着 “不灵活”. 在编程中, 灵活往往不见得是一件好事. 灵活可能意味着更容易出错.
使用 final 修饰的类被继承的时候, 就会编译报错, 此时就可以提示我们这样的继承是有悖这个类设计的初衷的
例如我们平时是用的 String 字符串类, 就是用 final 修饰的, 不能被继承.
⭐组合和继承类似, 组合也是一种表达类之间关系的方式, 也是能够达到代码重用的效果.
例如表示一个学校:
public class Student {
...
}
public class Teacher {
...
}
public class School {
public Student[] students;
public Teacher[] teachers;
}
组合并没有涉及到特殊的语法(诸如 extends 这样的关键字), 仅仅是将一个类的实例作为另外一个类的字段.
这是我们设计类的一种常用方式之一.
⭐多态 向上转型组合表示 has - a 语义
在刚才的例子中, 我们可以理解成一个学校中 “包含” 若干学生和教师.
继承表示 is - a 语义
在上面的 “动物和猫” 的例子中, 我们可以理解成一只猫也 “是” 一种动物.
要注意体会两种语义的区别.
形如下面的代码
Bird bird = new Bird("圆圆");
这个代码也可以写成这个样子
Bird bird = new Bird("圆圆");
Animal bird2 = bird;
或者写成下面的方式
Animal bird2 = new Bird("圆圆");
此时 bird2 是一个父类 (Animal) 的引用, 指向一个子类 (Bird) 的实例这种写法称为 向上转型.
【为啥叫 “向上转型”?】
在面向对象程序设计中, 针对一些复杂的场景(很多类, 很复杂的继承关系), 程序猿会画一种 UML 图的方式来表示类之间的关系. 此时父类通常画在子类的上方. 所以我们就称为 “向上转型” , 表示往父类的方向转.
向上转型发生的时机:
①直接赋值:
Bird bird = new Bird("圆圆");
②方法传参:
public class Test { public static void main(String[] args) { Bird bird = new Bird("圆圆"); feed(bird); } public static void feed(Animal animal) { animal.eat("谷子"); } } // 执行结果 圆圆正在吃谷子此时形参 animal 的类型是 Animal (父类), 实际上对应到 Bird(子类) 的实例.
动态绑定③方法返回:
public class Test { public static void main(String[] args) { Animal animal = findMyAnimal(); } public static Animal findMyAnimal() { Bird bird = new Bird("圆圆"); return bird; } }此时方法 findMyAnimal 返回的是一个 Animal(父类) 类型的引用, 但是实际上对应到 Bird(子类)的实例.
当子类和父类中出现同名方法的时候, 再去调用会出现什么情况呢?
对前面的代码稍加修改, 给 Bird 类也加上同名的 eat 方法, 并且在两个 eat 中分别加上不同的日志.
// Animal.java
public class Animal {
protected String name;
public Animal(String name) {
this.name = name;
}
public void eat(String food) {
System.out.println("我是一只小动物");
System.out.println(this.name + "正在吃" + food);
}
}
// Bird.java
public class Bird extends Animal {
public Bird(String name) {
super(name);
}
public void eat(String food) {
System.out.println("我是一只小鸟");
System.out.println(this.name + "正在吃" + food);
}
}
// Test.java
public class Test {
public static void main(String[] args) {
Animal animal1 = new Animal("圆圆");
animal1.eat("谷子");
Animal animal2 = new Bird("扁扁");
animal2.eat("谷子");
}
}
// 执行结果
我是一只小动物
圆圆正在吃谷子
我是一只小鸟
扁扁正在吃谷子
此时, 我们发现:
-
animal1 和 animal2 虽然都是 Animal 类型的引用, 但是 animal1 指向 Animal 类型的实例, animal2 指向Bird 类型的实例.
-
针对 animal1 和 animal2 分别调用 eat 方法, 发现 animal1.eat() 实际调用了父类的方法, 而animal2.eat() 实际调用了子类的方法.
因此, 在 Java 中, 调用某个类的方法, 究竟执行了哪段代码 (是父类方法的代码还是子类方法的代码) , 要看究竟这个引用指向的是父类对象还是子类对象. 这个过程是程序运行时决定的(而不是编译期), 因此称为 动态绑定.
方法重写针对刚才的 eat 方法来说:
子类实现父类的同名方法, 并且参数的类型和个数完全相同, 这种情况称为 覆写/重写/覆盖(Override).
关于重写的注意事项
1. 重写和重载完全不一样. 不要混淆(思考一下, 重载的规则是啥?)
2. 普通方法可以重写, static 修饰的静态方法不能重写.
3. 重写中子类的方法的访问权限不能低于父类的方法访问权限.
4. 重写的方法返回值类型不一定和父类的方法相同(但是建议最好写成相同, 特殊情况除外,如协变类型).
方法权限示例: 将子类的 eat 改成 private
// Animal.java
public class Animal {
public void eat(String food) {
...
}
}
// Bird.java
public class Bird extends Animal {
// 将子类的 eat 改成 private
private void eat(String food) {
...
}
}
// 编译出错
Error:(8, 10) java: com.bit.Bird中的eat(java.lang.String)无法覆盖com.bit.Animal中的
eat(java.lang.String)
正在尝试分配更低的访问权限; 以前为public
另外, 针对重写的方法, 可以使用 @Override 注解来显式指定.
// Bird.java
public class Bird extends Animal {
@Override
private void eat(String food) {
...
}
}
有了这个注解能帮我们进行一些合法性校验. 例如不小心将方法名字拼写错了 (比如写成 aet), 那么此时编译器就会发现父类中没有 aet 方法, 就会编译报错, 提示无法构成重写.
个人强烈推荐在代码中进行重写方法时显式加上 @Override 注解.
向下转型重写和重载的区别
向上转型是子类对象转成父类对象, 向下转型就是父类对象转成子类对象. 相比于向上转型来说, 向下转型没那么常见,但是也有一定的用途.
// Animal.java
public class Animal {
protected String name;
public Animal(String name) {
this.name = name;
}
public void eat(String food) {
System.out.println("我是一只小动物");
System.out.println(this.name + "正在吃" + food);
}
}
// Bird.java
public class Bird extends Animal {
public Bird(String name) {
super(name);
}
public void eat(String food) {
System.out.println("我是一只小鸟");
System.out.println(this.name + "正在吃" + food);
}
public void fly() {
System.out.println(this.name + "正在飞");
}
}
接下来是我们熟悉的操作
Animal animal = new Bird("圆圆");
animal.eat("谷子");
// 执行结果
圆圆正在吃谷子
接下来我们尝试让圆圆飞起来
animal.fly(); // 编译出错 找不到 fly 方法
注意事项
编译过程中, animal 的类型是 Animal, 此时编译器只知道这个类中有一个 eat 方法, 没有 fly 方法.虽然 animal 实际引用的是一个 Bird 对象, 但是编译器是以 animal 的类型来查看有哪些方法的.对于 Animal animal = new Bird(“圆圆”) 这样的代码,
- 编译器检查有哪些方法存在, 看的是 Animal 这个类型
- 执行时究竟执行父类的方法还是子类的方法, 看的是 Bird 这个类型.
那么想实现刚才的效果, 就需要向下转型.
// (Bird) 表示强制类型转换 Bird bird = (Bird)animal; bird.fly(); // 执行结果 圆圆正在飞
但是这样的向下转型有时是不太可靠的. 例如
Animal animal = new Cat("小猫");
Bird bird = (Bird)animal;
bird.fly();
// 执行结果, 抛出异常
Exception in thread "main" java.lang.ClassCastException: Cat cannot be cast to Bird
at Test.main(Test.java:35)
animal 本质上引用的是一个 Cat 对象, 是不能转成 Bird 对象的. 运行时就会抛出异常.
super关键字所以, 为了让向下转型更安全, 我们可以先判定一下看看 animal 本质上是不是一个 Bird 实例, 再来转换
Animal animal = new Cat("小猫"); if (animal instanceof Bird) { Bird bird = (Bird)animal; bird.fly(); }instanceof 可以判定一个引用是否是某个类的实例. 如果是, 则返回 true. 这时再进行向下转型就比较安全了.
前面的代码中由于使用了重写机制, 调用到的是子类的方法. 如果需要在子类内部调用父类方法怎么办? 可以使用super 关键字.
super 表示获取到父类实例的引用. 涉及到两种常见用法.
1) 使用了 super 来调用父类的构造器(这个代码前面已经写过了)
public Bird(String name) { super(name); }
2) 使用 super 来调用父类的普通方法
public class Bird extends Animal { public Bird(String name) { super(name); } @Override public void eat(String food) { // 修改代码, 让子调用父类的接口. super.eat(food); System.out.println("我是一只小鸟"); System.out.println(this.name + "正在吃" + food); } }在这个代码中, 如果在子类的 eat 方法中直接调用 eat (不加super), 那么此时就认为是调用子类自己的 eat (也就是递归了). 而加上 super 关键字, 才是调用父类的方法.
注意 super 和 this 功能有些相似, 但是还是要注意其中的区别.
多态是面向对象程序设计中比较难理解的部分. 我们会在后面的抽象类和接口中进一步体会多态的使用. 重点是多态带来的编码上的好处.
另一方面, 如果抛开 Java, 多态其实是一个更广泛的概念, 和 “继承” 这样的语法并没有必然的联系.
- C++ 中的 “动态多态” 和 Java 的多态类似. 但是 C++ 还有一种 “静态多态”(模板), 就和继承体系没有关系了.
- Python 中的多态体现的是 “鸭子类型”, 也和继承体系没有关系.
- Go 语言中没有 “继承” 这样的概念, 同样也能表示多态.
无论是哪种编程语言, 多态的核心都是让调用者不必关注对象的具体类型. 这是降低用户使用成本的一种重要方式
⭐抽象类 语法规则比如,在一个图形编辑软件的分析设计过程中,就会发现问题领域存在着圆、三角形这样一些具体概念,它们是不同的,但是它们又都属于形状这样一个概念,形状这个概念在问题领域并不是直接存在的,它就是一个抽象概念。而正是因为抽象的概念在问题领域没有对应的具体概念,所以用以表征抽象概念的抽象类是不能够实例化的。
像这种没有实际工作的方法, 我们可以把它设计成一个 抽象方法(abstractmethod), 包含抽象方法的类我们称为 抽象类(abstract class).
abstract class Shape {
abstract public void draw();
}
- 在 draw 方法前加上 abstract 关键字, 表示这是一个抽象方法. 同时抽象方法没有方法体(没有 { }, 不能执行具体代码).
- 对于包含抽象方法的类, 必须加上 abstract 关键字表示这是一个抽象类.
抽象类的作用注意事项
1) 抽象类不能直接实例化.Shape shape = new Shape(); // 编译出错 Error:(30, 23) java: Shape是抽象的; 无法实例化2) 抽象方法不能是 private 的
abstract class Shape { abstract private void draw(); } // 编译出错 Error:(4, 27) java: 非法的修饰符组合: abstract和private3) 抽象类中可以包含其他的非抽象方法, 也可以包含字段. 这个非抽象方法和普通方法的规则都是一样的, 可以被重写,也可以被子类直接调用
abstract class Shape { abstract public void draw(); void func() { System.out.println("func"); } } class Rect extends Shape { ... } public class Test { public static void main(String[] args) { Shape shape = new Rect(); shape.func(); } } // 执行结果 func
抽象类存在的最大意义就是为了被继承.
抽象类本身不能被实例化, 要想使用, 只能创建该抽象类的子类. 然后让子类重写抽象类中的抽象方法.
有些同学可能会说了, 普通的类也可以被继承呀, 普通的方法也可以被重写呀, 为啥非得用抽象类和抽象方法呢?
确实如此. 但是使用抽象类相当于多了一重编译器的校验.
使用抽象类的场景就如上面的代码, 实际工作不应该由父类完成, 而应由子类完成. 那么此时如果不小心误用成父类了,
使用普通类编译器是不会报错的. 但是父类是抽象类就会在实例化的时候提示错误, 让我们尽早发现问题.
⭐接口很多语法存在的意义都是为了 “预防出错”, 例如我们曾经用过的 final 也是类似. 创建的变量用户不去修改, 不就相当于常量嘛? 但是加上 final 能够在不小心误修改的时候, 让编译器及时提醒我们.
充分利用编译器的校验, 在实际开发中是非常有意义的.
❤接口的内容我打算放到下一篇专门整理接口的博客,有需要请随时关注最新文章❤
❤原创不易,如有错误,欢迎评论区留言指出,感激不尽❤
❤ 如果觉得内容不错,给个三连不过分吧~ ❤
❤ 看到会回访~ ❤



