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Java 面向对象一览

发布于2021-06-12 15:27     阅读(952)     评论(0)     点赞(1)     收藏(1)



作者:白色蜗牛 

公众号:蜗牛互联网

本文大纲:

前言

学 Java 的朋友都知道,Java 是一门典型的面向对象的高级程序设计语言,但有些朋友可能不清楚面向对象在 Java 中是怎么体现的。这篇文章就向大家分享下 Java 在面向对象方面的一些知识。

Java 语言简介

Java 语言特点

首先我们看下 Java 的语言特点,如图所示。

Java 是纯粹的面向对象语言,它因统一的字节码文件和差异化的 JDK 而具有平台无关的特性。

Java 内置丰富的类库,使开发者效率大为提升。它支持 web,广泛应用于各大互联网企业的网站后台,像阿里美团都在使用。

Java 的安全性也很出众,通过沙箱安全模型保证其安全性,能够有效防止代码攻击。

Java 也具备很强的健壮性,比如它是强类型的,支持自动化的垃圾回收器,有完善的异常处理机制和安全检查机制。

与 C++ 比较

同样是面向对象的编程语言,Java 和 C++ 存在异同。

比较点C++Java
语言类型编译型语言解释编译混合型语言
执行速度
是否跨平台
面向对象面向对象和面向过程混合纯面向对象
指针
多继承支持不支持
内存管理手动自动

从语言类型上看,C++ 的代码编译好,就能被计算机直接执行,它是编译型语言,而 Java 经过 javac 把 java 文件编译成 class 文件后,还需要 JVM 从 class 文件读一行解释执行一行,它是解释编译混合型语言。也就是中间多了 JVM 这一道,Java 也具备了跨平台特性,而 C++ 就没有这个优势。

从面向对象的角度上看,C++ 是在 C 的基础上的新的探索和延伸,因此它是面向对象和面向过程混合的,而 Java 就是纯粹的面向对象。

此外,C++ 有指针的概念,Java 没有。C++ 支持多继承,Java 不支持。C++ 需要手动进行内存管理,Java 通过垃圾回收机制实现了内存的自动管理。

面向对象思想

我们总在提面向对象,那面向对象究竟是个什么东西呢?在面向对象出现之前的面向过程又是怎么回事呢?

其实无论是面向对象还是面向过程,都是我们在编程时解决问题的一种思维方式。

只是在最初,人们分析解决问题的时候,会把所需要的步骤都列出来,然后通过计算机中的函数把这些步骤挨个实现,这种过程化的叙事思维,就是面向过程思想。

你比如,把一头大象放进冰箱,通常会怎么做呢?

我们的习惯性思维是会分为三步,第一步,把冰箱门打开,第二步,把大象推进去,第三步,把冰箱门关闭(假设大象很乖,冰箱很大,门能关住)。


这种方式固然可行,但当场景发生变化时,比如大象变成猪,冰箱变成衣柜,类似的步骤用面向过程编码的话就要再写一遍。这样就导致代码开发变成了记流水账,久而久之就成为面条代码。

我们仔细分析面向过程的这些步骤,会发现都是命令式的动宾结构:开冰箱门,推大象,场景切换下就是开衣柜门,推猪。你会发现从这两种场景下是可以找到共性的,就是冰箱门和衣柜门都有打开和关闭的特点,大象和猪都能走路,所以能被人推进去。

当我们的视角不再是流程,而是操作对象的时候,冰箱门和衣柜门都可以抽象成门,有打开和关闭的特点,大象和猪都可以抽象成动物,有走路的特点。按这个思路,我们可以把这件事简化成主谓结构:门打开,动物走进去,门关闭。

这种把事情分解成各个对象,描述对象在整个事情中的行为,就是面向对象思想。

你会发现,面向过程更讲事情的步骤,面向对象更讲对象的行为

面向对象可以基于对象的共性做抽象,为软件工程的复用和扩展打好了坚实的基础。这也是为什么在很多大型软件开发选型上,大多会使用面向对象语言编程。

面向对象基础

Java 作为纯面向对象语言,我们有必要了解下面向对象的基础知识。

面向对象有四大特征,是抽象封装继承多态。也有很多人认为是三大特征,不包括抽象,但我觉得抽象才是面向对象思想最为核心的特征,其他三个特征无非是抽象这个特征的实现或扩展。

我总结了下这四大特征在面向对象领域分别解决了什么问题,再逐一介绍:

  • 抽象:解决了模型的定义问题。

  • 封装:解决了数据的安全问题。

  • 继承:解决了代码的重用问题。

  • 多态:解决了程序的扩展问题。

抽象

抽象是面向对象的核心特征,良好的业务抽象和建模分析能力是后续封装、继承和多态的基础。

面向对象思维中的抽象分为归纳演绎两种。

归纳是从具体到本质,从个性到共性,将一类对象的共同特征进行归一化的逻辑思维过程。比如我们把见到的像大象,老虎,猪这些能动的有生命的对象,归纳成动物。

演绎是从本质到具体,从共性到个性,将对象逐步形象化的过程。比如从生物到动物,从动物到鸟类。演绎的结果不一定是具体的对象,也可以是像鸟类这种抽象结果,因此演绎仍然是抽象思维,而非具象思维。

Java 中的 Object 类是任何类的默认父类,是对万物的抽象。这就是我们常说的:万物皆对象

看一看 java.lang.Object 类的源码,我们基本能看到 Java 世界里对象的共同特征。

getClass() 说明了对象是谁,toString() 是对象的名片,clone() 是繁殖对象的方式, finalize() 是销毁对象的方式,hashCode()equals() 是判断当前对象与其他对象是否相等的方式,wait()notify() 是对象间通信与协作的方式。

类的定义

除了 JDK 中提供的类之外,我们也可以基于自己业务场景的抽象定义类。

我们看下 Java 语法中的 class(类)是怎么构成的。

以下是概览图,我们按图介绍。

我们先关注图中的黄色区块,在 Java 里就叫 class(类)。

好比一个事物有属性和能力一样,比如人有名字,人能吃饭。对应到 Java class 里就是变量和方法,即红色区块和紫色区块。

变量分为成员变量静态变量局部变量三种,方法分为构造方法实例方法静态方法三种。

我们举个例子来说明下,假设全世界的面包数量就 100 个,并且生产已经停滞,而且只有蜗牛和小白两个人能吃到,我们就可以按以下的代码来描述这两个人吃面包的过程以及面包的情况。

  1. package cn.java4u.oo;
  2. /**
  3.  * @author 蜗牛
  4.  * @from 公众号:蜗牛互联网
  5.  */
  6. public class Person {
  7.     /**
  8.      * [成员变量]需要被实例化后使用,每个实例都有独立空间,通过 对象.成员变量名 访问
  9.      * 名字
  10.      */
  11.     String name;
  12.     /**
  13.      * [静态变量]用 static 修饰,无需实例化即可使用,每个实例共享同一个空间,通过 类名.静态变量名 访问
  14.      * 面包数量
  15.      */
  16.     static int breadNum;
  17.     /**
  18.      * [方法]
  19.      * 吃一个面包
  20.      *
  21.      * @param num 方法入参,要吃面包的个数
  22.      */
  23.     void eatBread(int num) {
  24.         //  num 是[局部变量]
  25.         breadNum = breadNum - num;
  26.         System.out.println(name + "吃了 " + num + " 个面包,全世界的面包还剩 " + breadNum + " 个!");
  27.     }
  28.     /**
  29.      * [构造方法]
  30.      * 参数为空
  31.      */
  32.     public Person() {
  33.     }
  34.     /**
  35.      * [构造方法]
  36.      *
  37.      * @param name 此为构造方法的输入参数,和成员变量有关
  38.      */
  39.     public Person(String name) {
  40.         this.name = name;
  41.     }
  42.     /**
  43.      * [静态方法]
  44.      */
  45.     static void testStaticMethod() {
  46.         // 通过构造方法,初始化名字叫蜗牛的人
  47.         Person woniu = new Person("蜗牛");
  48.         // 通过构造方法,初始化名字叫小白的人
  49.         Person xiaobai = new Person("小白");
  50.         // 假设全世界的面包数量就 100 个,并且生产已经停滞
  51.         Person.breadNum = 100;
  52.         // 蜗牛吃五个面包
  53.         woniu.eatBread(5);
  54.         // 小白吃六个面包
  55.         xiaobai.eatBread(6);
  56.         // 打印成员变量和静态变量的值
  57.         System.out.println(woniu.name + "和" + xiaobai.name + "吃饱后,世界只剩 " + Person.breadNum + " 个面包了!");
  58.     }
  59. }

变量

首先定义了一个名字叫 Person 的类,表示人,然后定义了一个成员变量 name ,表示人的名字。成员变量也叫实例变量,实例变量的特点就是,每个实例都有独立的变量,各个实例之间的同名变量互不影响。

其次定义了一个静态变量 breadNum ,表示面包的数量,静态变量用 static 修饰。静态变量相对于成员变量就不一样了,它是共享的,所有实例会共享这个变量。

方法

再接着定义了一个返回值为空,只有一个入参的方法 eatBread(int num) ,方法入参 num 作为局部变量参与了内部的运算,通过和它的运算,静态变量breadNum 的值得到了更新,并打印了一行操作信息。方法的语法结构如下:

  1. 修饰符 返回类型 方法名(方法参数列表) {
  2.     方法语句;
  3.     return 方法返回值;
  4. }

另外定义了 Person 的构造方法,你会发现构造方法和实例方法的区别就在于它是没有返回值的,因为它的目的很纯粹,就是用来初始化对象实例的,和 new 搭配使用,所以它的方法名就是类名,它的入参也都和成员变量有关。

到这里,你会发现 Java 方法的返回值并不是那么重要,甚至没有都可以!是的,Java 方法签名只包括名称和参数列表,它们是 JVM 标识方法的唯一索引,是不包含返回值的,更不包括各种修饰符或者异常类型。

请注意,任何 class 都是有构造方法的,即便你代码里不写,Java 也会在编译 class 文件的时候,默认生成一个无参构造方法。但是只要你手动定义了构造方法,编译器就不会再生成。也就是说如果你仅定义了一个有参的构造方法,那么编译后的 class 是不会有无参构造方法的。

最后就是静态方法了,名字叫testStaticMethod ,方法内部我们先用 new 的语法调用构造方法,初始化了蜗牛和小白的Person 对象。这两个对象就是 Person 这个类的实例,这两个实例都有独立空间,name 这个成员变量也只能在被实例化后使用,可以通过 对象.成员变量名 访问。

接着我们通过 Person.breadNum 也就是 类名.静态变量名  的方式,更新了面包数量这个值。你会发现 breadNum 这个静态变量无需实例化就能使用,因为就这个变量而言,Person 的每个实例都会共享同一个空间。这意味着,每个实例的修改,都会影响到这个变量值的变化。

然后我们通过调用方法  eatBread 并传参的方式,影响到了面包数的值。

  1. package cn.java4u.oo;
  2. /**
  3.  * @author 蜗牛
  4.  * @from 公众号:蜗牛互联网
  5.  */
  6. public class MainTest {
  7.     public static void main(String[] args) {
  8.         // 静态方法,通过 类名.静态方法名 访问
  9.         Person.testStaticMethod();
  10.     }
  11. }

最后我们新定义一个触发调用的入口函数,通过 Person.testStaticMethod() 这样 类名.静态方法名 的方式就能访问到静态方法了。

抽象类与接口

抽象类顾名思义,就是会对同类事物做抽象,通常包括抽象方法、实例方法和成员变量。被抽象类和抽象类之间是 is-a 关系,这种关系要符合里氏替换原则,即抽象类的所有行为都适用于被抽象类,比如大象是一种动物,动物能做的事,大象都能做。代码定义也很简单,就是在 class 和抽象方法上加 abstract 修饰符。

  1. package cn.java4u.oo;
  2. /**
  3.  * 抽象类
  4.  *
  5.  * @author 蜗牛
  6.  * @from 公众号:蜗牛互联网
  7.  */
  8. public abstract class AbstractClass {
  9.     String name;
  10.     /**
  11.      * 实例方法
  12.      *
  13.      * @return name
  14.      */
  15.     public String getName() {
  16.         return name;
  17.     }
  18.     /**
  19.      * 抽象方法-操作
  20.      *
  21.      * @return 结果
  22.      */
  23.     public abstract String operate();
  24. }

如果一个抽象类只有一个抽象方法,那它就等于一个接口。接口是要求被普通类实现的,接口在被实现时体现的是 can-do 关系,它表达了对象具备的能力。鸟有飞的能力,宇宙飞船也有飞的能力,那么可以把飞的能力抽出来,有单独的一个抽象方法。代码定义也比较简单,class 的关键字用 interface 来替换。

  1. package cn.java4u.oo;
  2. /**
  3.  * 可飞翔
  4.  *
  5.  * @author 蜗牛
  6.  * @from 公众号:蜗牛互联网
  7.  */
  8. public interface Flyable {
  9.     /**
  10.      * 飞
  11.      */
  12.     void fly();
  13. }

内部类

在 Java 源代码文件中,只能定义一个类目与文件名完全一致的公开类。如果想在一个文件里定义另外一个类,在面向对象里也是支持的,那就是内部类。

内部类分为以下四种:

  • 静态内部类:static class StaticInnerClass {}

  • 成员内部类:private class InstanceInnerClass {}

  • 局部内部类:class MethodClass {} ,定义在方法或者表达式内部

  • 匿名内部类:(new Thread() {}).start();

示例代码如下:

  1. package cn.java4u.oo.innerclass;
  2. /**
  3.  * 内部类演示
  4.  *
  5.  * @author 蜗牛
  6.  * @from 公众号:蜗牛互联网
  7.  */
  8. public class InnerClassDemo {
  9.     /**
  10.      * 成员内部类
  11.      */
  12.     private class InstanceInnerClass {}
  13.     /**
  14.      * 静态内部类
  15.      */
  16.     static class StaticInnerClass {}
  17.     public static void main(String[] args) {
  18.         // 两个匿名内部类
  19.         (new Thread() {}).start();
  20.         (new Thread() {}).start();
  21.         // 方法内部类
  22.         class MethodClass {}
  23.     }
  24. }

编译后得到的 class 文件如下:

我们会发现,无论什么类型的内部类,都会编译生成一个独立的 .class 文件,只是内部类文件的命名会通过 $ 连接在外部类后面,如果是匿名内部类,会使用编号来标识。

类关系

关系是指事物之间有没有单向或者相互作用或者影响的状态。

类和类之间的关系分为 6 种:

  • 继承:extends(is-a)

  • 实现:implements(can-do)

  • 组合:类是成员变量(contains-a)

  • 聚合:类是成员变量(has-a)

  • 依赖:单向弱关系(使用类属性,类方法、作为方法入参、作为方法出参)

  • 关联:互相平等的依赖关系(links-a)

序列化

内存中的数据对象只有转换为二进制流才可以进行数据持久化网络传输

将数据对象转换成二进制流的过程称为对象的序列化(Serialization)。

将二进制流恢复为数据对象的过程称为反序列化(Deserialization)。

常见的序列化使用场景是 RPC 框架的数据传输。

常见的序列化方式有三种:

  1. Java 原生序列化。特点是兼容性好,不支持跨语言,性能一般。

  2. Hessian 序列化。特点是支持跨语言,性能高效。

  3. JSON 序列化。特点是可读性好,但有安全风险。

封装

封装是在抽象基础上决定信息是否公开,以及公开等级,核心问题是以什么样的方式暴露哪些信息。

抽象是要找到成员和行为的共性,成员是行为的基本生产资料,具有一定的敏感性,不能直接对外暴露。封装的主要任务是对成员、数据、部分内部敏感行为实现隐藏

对成员的访问与修改必须通过定义公共的接口来进行,另外某些敏感方法或者外部不需要感知的复杂逻辑处理,一般也会进行封装。

像智能音箱,与用户交互的唯一接口就是语音输入,封装了内部的实现细节和相关数据。

设计模式七大原则之一的迪米特法则也说明了封装的要求,A 接口使用 B 接口,对 B 知道的要尽可能少

包(package)这个名称就很明显体现了封装的含义,它能起到把一个模块封装到一起,并由几个接口开放给使用方。使用方只能看到接口信息,而看不到接口实现。另外包解决重名问题,相同类名在相同路径下是不允许的,切换包路径就可以起相同的类名。

访问权限控制

我们编写的程序要想让使用方,能看到一些信息,又不能看到另外一些信息,这就涉及到信息隐藏了。

信息隐藏是面向对象程序设计的重要特点之一,它可以防止类的使用者意外损坏数据,对任何实现细节所作的修改不会影响到使用该类的其它代码,也使类更易于使用。

那在 Java 里,实现信息隐藏的就是访问权限控制机制了。Java 的访问权限控制有 4 个访问修饰符:publicprotectedprivate 和缺省。可以使用这四个访问修饰符修饰类的成员,它们在不同位置的可访问性如下表所示。

位置\访问修饰符publicprotected缺省private
本类可以可以可以可以
本包可以可以可以不可以
子类可以可以不可以不可以
所有可以不可以不可以不可以

你会发现 public 不受任何限制,本类和非本类都可以随意访问(全局友好)。protected 本类及其子类可以访问(父子友好),同一个包中的其它类也可以访问(包内友好)。而缺省的时候,只有相同包中的类可以访问(包内友好)。private 只有本类可以访问,其余都不可以(类内友好)。

除了为类成员添加访问权限控制外,也可以在定义类的时候,为类添加访问修饰符,对类进行访问权限控制。不过对类使用的访问修饰符只有 public 和缺省两种,访问范围也分别是全局友好和包内友好。

getter 与 setter

为了让类成员不对外直接暴露,我们经常把成员变量的访问权限设置成 private,而成员值的访问与修改使用相应的 getter/setter 方法。而不是对 public 的成员进行读取和修改。

  1. package cn.java4u.oo.packagedemo;
  2. /**
  3.  * getter 和 setter 演示
  4.  * @author 蜗牛
  5.  * @from 公众号:蜗牛互联网
  6.  */
  7. public class GetterSetterDemo {
  8.     /**
  9.      * 成员变量私有化
  10.      */
  11.     private String name;
  12.     /**
  13.      * 公开方法获取成员变量值
  14.      *
  15.      * @return 名称
  16.      */
  17.     public String getName() {
  18.         return name;
  19.     }
  20.     /**
  21.      * 公开方法设置成员变量值
  22.      *
  23.      * @param name 名称
  24.      */
  25.     public void setName(String name) {
  26.         this.name = name;
  27.     }
  28. }

继承

类继承

class 了解之后,我们考虑一个问题。如果两个 class,它们的变量和方法基本相同,仅仅是其中一个 class 会有一些自己特有的变量和方法,那么相同的那些变量和方法真的需要在两个 class 里都写一遍么?

比如一个表示学生的 class Student ,它相对于 class Person 只是多了一个分数 score  的成员变量,那还需要像下面这样,把 name 字段也定义一下么?

  1. /**
  2.  * 学生
  3.  *
  4.  * @author 蜗牛
  5.  * @from 公众号:蜗牛互联网
  6.  */
  7. public class Student {
  8.     /**
  9.      * 名字
  10.      */
  11.     String name;
  12.     /**
  13.      * 分数
  14.      */
  15.     int score;
  16. }

这很明显带来了代码重复使用的问题!那能不能在 Student 中不写重复代码?

Java 里的继承这时候就派上用场了,继承是面向对象编程的一种强大机制,能够让子类继承父类的特征和行为,使得子类对象能够具有父类的实例变量和方法。

子类继承父类,父类派生子类。父类也叫基类,子类也叫派生类。

通常来讲,类的层次划分总是下一层比上一层更具体,并且包含上一层的特征,这样下层的类就能自动享有上层类的特点和性质。继承就是派生类自动地共享基类中成员变量和成员方法的机制。

在 Java 中,通过 extends 关键字实现继承,并且所有的类都是继承于 java.lang.Object ,所以这就是万物皆对象在 Java 里的真实写照。你可能会疑惑,自定义的类并没有 extends 关键字为什么还能继承 Object 呢?这是因为这个类在 java.lang 包里,Java 已经默认支持了。

  1. package cn.java4u.oo;
  2. /**
  3.  * 学生
  4.  *
  5.  * @author 蜗牛
  6.  * @from 公众号:蜗牛互联网
  7.  */
  8. public class Student extends Person {
  9.     /**
  10.      * 分数
  11.      */
  12.     int score;
  13. }

知道了继承的基础概念后,我们看下继承有啥作用?

首先,继承是能够自动传播代码和重用代码的有力工具。它能在已有类上扩充新类,减少代码的重复冗余,也因为冗余度降低,一致性就得到了增强,从而提升了程序的可维护性。

其次,继承可以清晰体现出类与类之间的层次结构关系,提升了代码的可读性。

另外,继承是单方向的,即派生类可以继承和访问基类成员,但反过来就不行。而且 Java 只允许单一继承,也就是一个派生类不能同时继承多个基类,这和 C++ 是不同的。

在使用继承的时候,还要考虑到基类成员的访问控制权限。可以参考封装那块内容的访问权限控制介绍。

子类实例化过程

特别要说明的是,父类的构造方法是不能被子类继承的,即便它是 public 的。父类的构造方法负责初始化属于它的成员变量,而子类的构造方法只需考虑自己特有的成员变量即可,不必关注父类状况。

  1. package cn.java4u.oo.inherit;
  2. /**
  3.  * 定义父类
  4.  *
  5.  * @author 蜗牛
  6.  * @from 公众号:蜗牛互联网
  7.  */
  8. public class Parent {
  9.     /**
  10.      * 构造方法
  11.      */
  12.     public Parent() {
  13.         System.out.println("这是父类 Parent 的构造方法");
  14.     }
  15. }
  16. package cn.java4u.oo.inherit;
  17. /**
  18.  * 定义子类
  19.  *
  20.  * @author 蜗牛
  21.  * @from 公众号:蜗牛互联网
  22.  */
  23. public class Child extends Parent {
  24.     /**
  25.      * 构造方法
  26.      */
  27.     public Child() {
  28.         System.out.println("这是子类 Child 的构造方法");
  29.     }
  30. }
  31. package cn.java4u.test;
  32. import cn.java4u.oo.inherit.Child;
  33. /**
  34.  * @author 蜗牛
  35.  * @from 公众号:蜗牛互联网
  36.  */
  37. public class InheritTest {
  38.     public static void main(String[] args) {
  39.         Child child = new Child();
  40.     }
  41. }

因此,在实例化子类的对象时,Java 先是执行父类的构造方法,然后执行子类的构造方法。如果父类还有更上级的父类,就会先调用更高父类的构造方法,再逐个依次地将所有继承关系的父类构造方法全部执行。如果父类的构造方法执行失败,则子类的对象也将无法实例化。

上边的代码运行后,会输出:

  1. 这是父类 Parent 的构造方法
  2. 这是子类 Child 的构造方法

this 与 super

如果调用父类构造方法涉及到有参构造方法,可以使用 super 关键字来调用父类构造方法并传递参数。

说的 super,它还有一个能力,就是父类和子类的成员如果同名了,子类中默认只能访问自己的那个成员,想要访问父类成员,就可以通过 super.成员名 的语法实现。但这有个前提,就是父类的这个成员不能是 private 的。

super 相对的关键字是 thissuper 是指向当前对象的父类,而 this 是指向当前对象自己。this 常用来区别成员变量和局部变量,比如下面这段代码,我加了个有参构造方法。

  1. public class Parent {
  2.     int a;
  3.     /**
  4.      * 构造方法
  5.      */
  6.     public Parent() {
  7.         System.out.println("这是父类 Parent 的构造方法");
  8.     }
  9.     public Parent(int a) {
  10.         this.a = a;
  11.     }
  12. }

多态

说完继承,我们再来聊聊多态!

多态字面上解释,就是程序可以有多个运行状态。

既然是运行状态,那其实更多的是强调方法的使用。

重载与覆写

方法在两种情况下使用会比较特别,一种是 overload(重载),overload 方法是本类内的新方法,方法名一样,但是参数的类型或数量不同。这种方法没有特殊的标识,通过类内方法是否重名判定。

另外一种就是 override(覆写),override 方法是继承关系下子类的新方法,方法签名和父类完全相同。这种方法都会有 @Override 注解的标识。

  1. package cn.java4u.oo.polymorphism;
  2. /**
  3.  * 动物
  4.  *
  5.  * @author 蜗牛
  6.  * @from 公众号:蜗牛互联网
  7.  */
  8. public class Animal {
  9.     /**
  10.      * 与 eat(String food) 重载
  11.      */
  12.     public void eat() {
  13.         System.out.println("Animal.eat");
  14.     }
  15.     /**
  16.      * 与 eat() 重载
  17.      *
  18.      * @param food 食物
  19.      */
  20.     public void eat(String food) {
  21.         System.out.println("Animal.eat: " + food);
  22.     }
  23.     /**
  24.      * 覆写
  25.      *
  26.      * @return 字符串
  27.      * @see java.lang.Object#toString
  28.      */
  29.     @Override
  30.     public String toString() {
  31.         return "Animal " + super.toString();
  32.     }
  33. }

举个例子,Animal 类里两个 eat 方法就互为重载方法,toString 方法就是相对于父类方法 java.lang.Object#toString 的覆写方法。

多态就发生在覆写这种场景下。针对某个类型的方法调用,它真正执行的方法取决于运行时期实际类型的方法。比如下面这段代码,当声明类型为 Object ,初始化类型为 Animal 时,你觉得输出的是 AnimaltoString 方法,还是 ObjecttoString 方法?

  1. package cn.java4u.oo.polymorphism;
  2. /**
  3.  * @author 蜗牛
  4.  * @from 公众号:蜗牛互联网
  5.  */
  6. public class PolymorphismTest {
  7.     /**
  8.      * 打印对象
  9.      *
  10.      * @param scene 打印场景
  11.      * @param obj   obj
  12.      */
  13.     public static void printObjectString(String scene, Object obj) {
  14.         System.out.println(scene + ": " + obj.toString());
  15.     }
  16.     public static void main(String[] args) {
  17.         // 父类引用初始化父类对象并打印
  18.         Object rootObj = new Object();
  19.         printObjectString("父类引用初始化父类对象", rootObj);
  20.         // 子类引用初始化子类对象并打印
  21.         Animal animal = new Animal();
  22.         printObjectString("子类引用初始化子类对象", animal);
  23.         // 父类引用初始化子类对象并打印
  24.         Object animalWhenParentRef = new Animal();
  25.         printObjectString("父类引用初始化子类对象", animal);
  26.         
  27.     }
  28. }

答案是子类 AnimaltoString 方法!

  1. 父类引用初始化父类对象: java.lang.Object@60e53b93
  2. 子类引用初始化子类对象: Animal cn.java4u.oo.polymorphism.Animal@5e2de80c
  3. 父类引用初始化子类对象: Animal cn.java4u.oo.polymorphism.Animal@5e2de80c

实际类型为 Animal 引用类型为 Object ,调用 toString 方法时,实际上是子类的。因此我们可以得出结论:Java 的实例方法调用是基于运行时的实际类型的动态调用,而非变量的声明类型。这种特性就是多态

你会发现 printObjectString 方法的第二个参数,即便声明的是 Object ,实际运行的时候,却可以是它的子类覆写方法。

至此,我们也理出了 Java 实现多态三要素,那就是 继承覆写向上转型。即两个类之间有继承关系,某个类覆写了父类的某个方法,方法的引用会指向子类的实现处。

总结

本文从 Java 的视角出发,分析了 Java 的语言特点,并和 C++ 进行了比较。针对这门典型的面向对象语言,我们又分析了面向对象的概念和思想。接着基于面向对象的特征:抽象、封装、继承和多态,我们又详细的分析了在 Java 中的体现方式,并伴有很多样例代码辅助学习。看完这篇文章,想必你对面向对象这个东西会有更全面的了解。

好啦,本期的分享就到这里,如果各位喜欢我的分享,请务必三连,点赞在看收藏,关注我,这会对我有非常大的帮助。

我们下期再见。 


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