任务九子承父业(继承和多态的使用).ppt

阜阳师范学院计算机与信息学院,Java程序设计,主讲教师：曹红兵,236,目录,任务一搭建环境（构建Java集成开发环境）,任务二Java欢迎你（开发简单Java应用程序,任务三小试牛刀（学习Java语言基础）,任务四挑战选择（使用分支控制流程）,任务五游戏人生（使用循环控制流程）,任务六回归自然（创建、使用类和对象）,任务七3G时代的消息传递(定义和使用类方法),任务八保护你的隐私（封装的使用）,任务九子承父业（继承和多态的使用）,任务十上帝万能之手（接口的使用）,336,任务十一用数组存储信息（使用数组）,任务十二使用字符串进行交流（使用字符串）,任务十三防患于未然（捕获并处理异常）,任务十四主动出击（抛出异常）,任务十五认识JavaApplet（Applet入门）,任务十六丰富多彩的Applet（在Applet中播放声音和显示图像）,任务十七进入Windows世界（设计图形用户界面）,任务十八布局规划（使用布局管理器）,任务十九事件委托处理（如何处理事件）,任务二十选择之道（使用选择控件和选择事件）,目录,436,任务二十一简明清晰的菜单(使用菜单和其他常用事件）,任务二十二访问数据（使用JDBC连接数据库）,任务二十三访问数据升级（数据库编程）,任务二十四文件管理（目录与文件管理）,任务二十五顺序进出之道（文件的顺序访问）,任务二十六随机进出之道（文件的随机访问）,任务二十七JAVA的分身术（创建和启动线程）,任务二十八线程的生命周期与优先级(线程的状态与调度),任务二十九基于连接的通信（Java中的套接字Socket）,任务三十基于无连接的通信（Java中的数据报编程）,目录,536,任务九子承父业（继承和多态的使用）,2,1,知识目标,能力目标,继承的概念；继承关键字；父类与子类之间的关系，super关键字。多态的概念；静态多态，动态多态；多态的实现。最终类和抽象类。,掌握继承的实现；掌握super关键字；掌握多态的实现。,636,内容提要,4,跟我做：汽车的分类关系,1,2,3,5,实现方案,代码分析,必备知识,动手做一做,736,9.1跟我做：汽车的分类关系,任务情景汽车是一般的交通工具，具有车类型、品牌、引擎数量、外观颜色等属性，能够发动、加速、刹车、停车等功能。汽车又可分为公共汽车、出租车、卡车等。公共汽车具有自己的第几路编号、最大载客数量属性，能够报站。出租车具有所属公司、最大载客数量属性，能够给乘客打发票。卡车具有最大载重量属性，能够卸货。请编写Vehicle汽车类、Bus公共汽车类。Taxi类和Truck类待学完本任务后自行完成。运行结果,第1章目录,836,问题分析回忆任务六中定义类的三个步骤，先定义类名，再编写类的属性，最后编写类的方法。本任务采用这三个步骤，编写好代码后，我们很快就会发现，Vehicle汽车类和Bus公共汽车类出现了许多相同的语句代码。在属性方面，都包含了车类型、品牌、引擎数量、外观颜色重复的信息定义，在功能上都有发动、加速、刹车、停车等重复的行为定义。汽车、公共汽车的成员变量和成员方法对照请见图9-2。现在，我们换个思路考虑。汽车是一般性的概念，它包含的成员变量和成员方法，在公共汽车、出租车、卡车中也具有，因为公共汽车是一种汽车，出租车、卡车也是一种汽车，只不过公共汽车、出租车、卡车是一种更具体的汽车，除了汽车的公共特性外，还有自己的特有性质。经过分析，采取如下措施，在定义类时，将公共汽车类、出租车类、卡车类中相同的属性和方法抽象出来，集中放在汽车类中，形成一种共享的机制，公共汽车类、出租车类、卡车类中只放自己特有的成员变量和成员方法，减少重复代码。这样的汽车类称为父类，公共汽车类、出租车类、卡车类称为子类。子类继承父类的非私有成员变量和成员方法。,第1章目录,9.2实现方案,936,解决步骤1.打开Eclipse，在study项目中创建包com.task09，再确定类名Vehicle，得到类的框架。packagecom.task09;publicclassVehicle2.然后，进行类的属性描述，只输入抽象出来的共有的成员变量Stringtype;Stringbrand;intengineNum;Stringcolor;3.接着，定义类的构造方法：publicVehicle()publicVehicle(Stringtype,Stringbrand,intengineNum,Stringcolor)4.再定义抽象出来的共有的方法：/发动、加速、刹车、停车publicvoidstart()publicvoidaccelerate()publicvoidbrake()publicvoidstop(),9.2实现方案,1036,5.定义Bus类。Bus类作为更具体的子类，只定义自己特有的性质。父类Vehicle类已有的成员变量和成员方法不再定义。publicclassBusextendsVehicle/加上extends关键字和父类名Vehicle/公共汽车具有自己的最大载客数量、第几路编号属性intmaxLoad;/特有的成员变量StringbusNo;/*构造方法*/publicBus()publicBus(intmaxLoad,StringbusNo)/报站publicvoidannounceBusStop()/特有的成员方法6.定义VehicleTest测试类，运行程序。对Vehicle类、Bus类的继承关系进行测试，Bus类能否访问父类的成员变量，能否调用父类的成员方法。Busbus=newBus(子类公共汽车,女神,2,白色,50,9路);bus.start();/调用父类的成员方法bus.announceBusStop();/公共汽车报站,9.2实现方案,1136,程序代码,第1章目录,9.3代码分析,1236,9.3代码分析,应用扩展Bus类继承了Vehicle类后，在发动、加速、刹车、停车功能上加上自己的特性，就要重写这四个方法。重写形成了多态。Bus类升级新增方法如下：/发动、加速、刹车、停车publicvoidstart()System.out.println(type+busNo+brand+engineNum+引擎+color+汽车发动);publicvoidaccelerate()System.out.println(type+busNo+brand+engineNum+引擎+color+汽车加速);publicvoidbrake()System.out.println(type+busNo+brand+engineNum+引擎+color+汽车刹车);publicvoidstop()System.out.println(type+busNo+brand+engineNum+引擎+color+汽车停车);,第1章目录,1336,9.4必备知识,9.4.1类的继承1.继承的概念由一个已有类定义一个新类，称为新类继承了已有类。已有类称为父类，新类称为子类。例如，汽车类是父类，公共汽车类、出租车类、卡车类是子类。通过子类继承父类，子类具有父类的一般特性，包括非私有的属性和行为。子类还可以增加自身特性，定义新的属性和行为，甚至可以重新定义父类中的属性和方法，扩展类的功能。例如，汽车类具有车类型、品牌、引擎数量、外观颜色，能够发动、加速、刹车、停车等一般特性。作为子类的公共汽车类、出租车类、卡车类继承了父类的这些特性，另外，新增了自己的特性，公共汽车具有自己的第几路编号、最大载客数量属性，能够报站。出租车具有所属公司、最大载客数量属性，能够给乘客打发票。卡车具有最大载重量属性，能够卸货。公共汽车类还重新定义了父类的发动、汽车公共汽车出租车卡车加速、刹车、停车功能。,第1章目录,图9-2汽车又可分为公共汽车、出租车、卡车,1436,怎样判断类与类之间具有继承关系呢？汽车具有一般特性，公共汽车、出租车、卡车是一种汽车，具有更具体的特性，符合is-a关系。根据这种原则，确定汽车是父类，公共汽车、出租车、卡车是子类。父类更通用、子类更具体。再看一看人、消费者和经销商关系。人具有姓名、年龄属性，能够说话。消费者、经销商是一种人，具有姓名、年龄属性，能够说话。消费者还能够购物、付费，经销商能够进货、收费，具有更具体的特性。符合is-a关系。所以，人是父类，消费者和经销商是子类。,第1章目录,9.4必备知识,1536,2.继承的意义在定义汽车类、公共汽车类、出租车类、卡车类时，通过分析了解到，汽车类和其他车类之间的重复代码太多，具有许多相同的成员变量和成员方法，既增加了程序员的工作量，降低编程效率，也违背了Java语言的“writeonce,onlyonce”的原则。如果把所有子类中相同的代码都抽取到父类中，建立继承关系，让子类自动继承父类的属性和方法，那么子类中就省去重复代码。例如，在汽车类、公共汽车类、出租车类、卡车类建立了继承关系后，公共汽车类、出租车类、卡车类中相同的代码，包括成员变量定义和方法的定义，抽取到汽车类中，子类中不再进行重复定义，程序的有效实现代码得到复用。因此，使用继承提高代码的复用性。,9.4必备知识,1636,3.继承的实现继承的实现分两个步骤：定义父类父类可以是系统类，也可以是自定义类。如果是系统类，该步骤可以省略。在父类中只定义一些通用的属性与方法，例如：Vehicle汽车类只定义了车类型、品牌、引擎数量、外观颜色属性，以及发动、加速、刹车、停车行为。Stringtype;/车类型、品牌、引擎数量、外观颜色属性Stringbrand;intengineNum;Stringcolor;publicvoidstart()/发动、加速、刹车、停车行为publicvoidaccelerate()publicvoidbrake()publicvoidstop(),9.4必备知识,1736,定义子类子类定义格式：类修饰符class子类名extends父类名extends关键字表示一个类继承了另一个类。例如，Bus公共汽车类继承Vehicle汽车类。publicclassBusextendsVehicle/父类名只能有一个然后，定义子类特有的成员变量和成员方法。例如，Bus公共汽车类作为子类，新增了自己的特性。intmaxLoad;/子类特有的属性StringbusNo;publicvoidannounceBusStop()/报站，子类特有的方法System.out.println(busNo+公共汽车报站);注意：一个子类只能继承一个父类，即单继承。但一个父类可以有多个子类。,9.4必备知识,1836,改错：下面继承定义有哪些错误？/*人（Person）具有姓名（name）、年龄属性（age），能够说话（talk）。*消费者（Customer）具有姓名（name）、年龄属性（age），能够说话（talk），还能够购物（shop）。*/publicclassPersonStringname;intage;publicvoidtalk()System.out.println(name+说话);publicclasspersonextendsCustomer,ShopStringname;publicvoidtalk()System.out.println(name+说话);privatevoidshop()System.out.println(name+购物);提示：有5个错误。,9.4必备知识,1936,4.子类与父类的关系定义子类之后，父类与子类之间就产生了一些特殊的关系，在代码编写上会受到影响，程序员必须清楚。子类自动继承父类的属性和方法，但不能继承访问权限为private的成员变量和成员方法。例如：父类Vehicle中有一私有成员变量和一私有成员方法：privateStringcolor;/父类中私有成员变量privatevoidstart()/父类中私有成员方法子类Bus中，按如下方式对父类成员变量和成员方法进行访问，将会出错。color=银灰色;/子类中访问父类中私有成员变量，出错start();/子类中调用父类中私有成员方法，出错当我们将父类Vehicle中private改为缺省时，子类Bus中访问顺利完成。Stringcolor;/父类中private改为缺省voidstart()/父类中private改为缺省子类中可以定义特定的属性和方法。例如，在子类Bus中，增加售票员（conductor）属性，和开门open()方法：Stringconductor;voidopen(),9.4必备知识,2036,子类中方法重写。所谓方法重写就是子类定义的方法和父类的方法具有相同的名称、参数列表、返回类型和访问修饰符。例如，父类Vehicle中有如下方法：publicvoidaccelerate()System.out.println(type+brand+engineNum+引擎+color+汽车加速);在子类Bus中，新增自己的加速accelerate()方法，这就是方法重写。publicvoidaccelerate()/方法重写super.accelerate();System.out.println(这是子类Bus中的重写方法);方法重写会隐藏父类的同名方法。也就是说，在子类Bus中，如果调用accelerate()方法，将不再是调用父类的accelerate()方法，而是子类Bus中的方法。子类的属性与父类的属性相同时，也会出现隐藏的现象。,9.4必备知识,2136,super关键字与this关键字出现隐藏现象后，如果需要使用父类的成员属性和成员方法，可以通过使用super关键字。例如，在子类Bus中，调用父类的accelerate()方法：super.accelerate();/super指当前对象的父对象如果用this关键字，则表示调用当前对象的accelerate()方法：this.accelerate();/this指当前对象通过使用super关键字与this关键字，可以很显式地区分开调用的是当前对象的成员，还是父对象的成员。另外，当方法体中定义的变量，或方法的形式参数与对象的成员变量名相同，也必须用this关键字指明当前对象的成员变量。,9.4必备知识,2236,子类的构造方法子类不能继承父类的构造方法，因为父类的构造方法用来创建父类对象，子类需定义自己的构造方法，创建子类对象。子类的构造方法中，通过super关键字调用父类的构造方法。例如，在子类Bus的构造方法中，用如下语句实现了对父类构造方法的调用：super();/调用父类的无参构造方法super(type,brand,engineNum,color);/调用父类的带参构造方法注意：super(参数);必须是子类构造方法的第一条语句。如果该语句省略，则会自动调用父类无参构造方法。因为子类创建对象时，先创建父类对象，再创建子类对象。如果需要调用当前类中的构造方法，用this关键字。例如，在子类Bus的构造方法中，用如下语句实现了对当前类中的构造方法的调用：this(40,“8路”);/调用当前类中的带参构造方法,9.4必备知识,2336,5.根类Object在Java中，所有的类都是通过直接或间接地继承java.lang.Object类得到的，Object类是一切类的祖先，称为根类。当定义类，而没有使用extends关键字时，表示所定义类的父类为Object类，这是Java中的一种特别约定。根类Object类的方法如clone()、equals(obj)、finalize()、getClass()、hashCode()、notify()、notifyAll()、toString()、wait()等，子类都可以通过继承，进行调用。关于toString()方法，在任务六的类的定义中，通过重写，已经多次使用了该方法。,9.4必备知识,2436,9.4.2类的多态1.多态的概念多态是指一个方法声明的多种实现状态，即在程序中同名的不同方法共存，调用者只需要使用同一个方法名，系统会根据不同情况，调用相应的方法，从而实现不同的功能。简而言之，多态性即“一个名字，多个方法”。例如，父类Vehicle中有如下方法：publicvoidaccelerate()在子类Bus中，也有accelerate()方法：publicvoidaccelerate()/方法重写在程序中同名的不同方法共存，形成了多态。2.多态的意义在面向对象程序设计中，多态是具有表现多种形态的能力的特征，有时需要利用方法的重名，提高程序的抽象度和简洁性，以及程序的可扩展性及可维护性。例如使用多态之后，当需要增加新的子类PoliceCar警车类时，无需更改父类Vehicle，代码得到了扩展，维护起来也方便。,9.4必备知识,2536,3.多态的分类多态分为静态多态和动态多态。静态多态指通过同一个类中的方法重载实现的多态，动态多态指通过类与类之间的方法重写实现的多态。方法重载参见8.4.4。方法重写参见本任务9.4.1类的继承4.子类与父类的关系子类中方法重写部分。静态多态是编译时多态，指程序会根据参数的不同来调用相应的方法，具体调用哪个被重载的方法，由编译器在编译阶段静态决定。动态多态是运行时多态，指在运行时根据调用该方法的实例的类型来决定调用哪个重写方法。静态多态对程序运行更有效率，动态多态更具有灵活性。4.多态的实现多态通过给同一个方法定义几个版本来实现的。例如，现有三个类，Grandfather类是Father类的父类，Father类是Child类的父类。三个类的代码如下：,9.4必备知识,2636,packagecom.task09;/*Grandfather.java*多态，本类作为Father的父类*/publicclassGrandfatherinti;intj;/*parami*paramj*/publicGrandfather(inti,intj)this.i=i;this.j=j;intsmoke()System.out.println(Grandfather的方法smoke():);returni+j;,9.4必备知识,2736,packagecom.task09;/*Father.java*多态，本类作为Grandfather的子类，本类作为Child的父类*/publicclassFatherextendsGrandfather/*parami*paramj*/publicFather(inti,intj)super(i,j);intdrink()System.out.println(Father的方法drink():);return0;,9.4必备知识,2836,packagecom.task09;/*Child.java*多态，本类作为Father的子类*/publicclassChildextendsFather/*parami*paramj*/publicChild(inti,intj)/子类的构造方法super(i,j);/调用父类的构造方法intdrink()/重写了父类的方法System.out.println(Child重写的方法drink():);returni*j;packagecom.task09;publicclassGrandfatherTest/*paramargs*/publicstaticvoidmain(Stringargs)/创建子类的对象，赋给父类对象变量fatherFatherfather=newChild(3,4);/调用子类Child重写的drink()方法System.out.println(father.getClass()+喝水杯数+father.drink();/调用父类Grandfather的smoke()方法(子类未重写)System.out.println(father.getClass()+抽烟支数+father.smoke();,9.4必备知识,2936,多态程序运行结果见图9-3。在GrandfatherTest测试类中，首先声明Father类型的变量father，然后建立Father类的子类Child类的一个实例，并把引用存储到father中。Java运行时，系统分析该引用是Child类型的一个实例，因此调用子类Child重写的drink()方法。因为方法smoke()未被子类Child重写，所以运行时系统调用继承的父类Father的父类Grandfather的smoke()方法。注意：因为子类通过继承具备了父类的所有属性（私有属性除外），所以，凡是要求使用父类对象的地方，都可以用子类对象来代替。对子类的一个实例，运行时系统到底调用哪一个方法呢？如果子类重写了父类的方法，则调用子类的方法；如果子类未重写父类的方法，则调用父类的方法。因此，父类对象可以通过引用子类的实例调用子类的方法。,9.4必备知识,3036,改错：下面关于多态定义有哪些错误？父类Grandfather中有如下方法：intsmoke()System.out.println(Grandfather的方法smoke():);returni+j;子类Father中定义了方法：intsmoke(inti)System.out.println(Father的方法smoke():);returni+j;提示：有1个错误。,9.4必备知识,3136,9.4.3最终类和抽象类1.最终类当一个类的定义使用了final关键字时，该类称为最终类。最终类不能有子类，也就是不能被继承。一般，用来完成某种标准功能的类，例如，系统类String、Byte和Double，或定义已经很完美，不需要生成子类的类，通常定义为最终类。最终类的声明格式：finalclass类名2.抽象类当一个类的定义使用了abstract关键字时，该类称为抽象类。抽象类是供子类继承却不能创建实例的类。抽象类中可以声明只有方法头没有方法体的抽象方法，方法体由子类实现。抽象类提供了方法声明与方法实现分离的机制，使各子类表现出共同的行为模式。抽象方法在不同的子类中表现出多态性。抽象类的声明格式：publicabstractclass类名,9.4必备知识,3236,在面向对象程序设计时，抽象类一般用于现实世界抽象的概念，例如，食物，水果、交通工具等，我们看不到他们的实例，只能看到他们子类，例如米饭、苹果、飞机等子类的实例。Java中的java.lang.Number类是抽象类，没有实例，它是integer和float具体数字类型的抽象父类。例如，有计算机类Computer和笔记本电脑类Notebook两个类。Computer为抽象类，Notebook为其实现子类。代码如下：,9.4必备知识,3336,packagecom.task09;/*Computer.java*抽象类，本类作为Notebook的父类*/publicabstractclassComputer/抽象类的定义要有abstract关键字Stringbrand;/成员变量abstractvoidshowBrand();/抽象方法，没有方法体packagecom.task09;/*Notebook.java*实现类，本类作为Computer的实现子类*/publicclassNotebookextendsComputerOverridevoidshowBrand()/实现抽象方法brand=Dell;System.out.println(品牌：+brand);,9.4必备知识,3436,/*paramargs*/publicstaticvoidmain(Stringargs)Computercomputer=newNotebook();/子类的对象赋给抽象类的变量computer.showBrand();,9.4必备知识,3536,改错：下面关于抽象类有哪些错误？publicabstractclassFoodprivateintstatus=0;intgetStatus()returnstatus;classEggextendsFoodpublicclassFoodTest()publicstaticvoidmain(Stringargs)Foodfood=newFood();food.getStatus();提示：有1个错误。牢记抽象类、抽象方法的定义和使用要求。,9.4必备知识,3636,9.5动手做一做,一、实训目的掌握继承的概念和实现；掌握多态的概念和实现。二、实训内容编写动物世界的继承关系代码。动物（Animal）包括山羊（Goat）和狼（Wolf），他们吃（eat）的行为不同，山羊吃草，狼吃肉，但走路（walk）的行为是一致的。通过继承实现以上需求，并编写AnimalTest测试类进行测试。三、简要提示山羊类和狼类具有共同的吃、走路行为，应该抽象出来，放在动物类中。但山羊吃草，狼吃肉，具体吃的行为各不相同，所以，在山羊类和狼类中要重写吃行为。四、程序代码参见本教材教学资源。五、实训思考1.继承如何实现？2.方法重写如何实现？3.理解测试类中的调用方法过程。,