JavaSE面向对象之包和继承详解
包
包 (package) 是组织类的一种方式.
使用包的主要目的是保证类的唯一性.
例如, 你在代码中写了一个 Test 类. 然后你的同事也可能写一个 Test 类. 如果出现两个同名的类, 就会冲突, 导致代码不能编译通过.
导入包中的类
Java 中已经提供了很多现成的类供我们使用. 例如
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());
}
}
可以使用java.util.Date 这种方式引入 java.util 这个包中的 Date 类。
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.*
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());
}
}
但是我们更建议显式的指定要导入的类名. 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());
}
}
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
在这种情况下需要使用完整的类名
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());
}
}
注意事项: 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
静态导入
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
1、在文件的最上方加上一个 package 语句指定该代码在哪个包中.
2、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).
3、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 com/bit/demo1 来存储代码.
3、如果一个类没有 package 语句, 则该类被放到一个默认包中.
上面的流程就是我们在com.bit.demo1新建了了Main类。
包的访问权限
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, Main 是其他包中.
package com.bit.demo1;
public class Demo1 {
int value = 0;
}
package com.bit.demo1;
public class Demo2 {
public static void Main(String[] args) {
Demo1 demo = new Demo1();
System.out.println(demo.value);
}
}
import com.bit.demo1.Demo1;
public class Main {
public static void main(String[] args) {
Demo1 demo = new Demo1();
System.out.println(demo.value);
}
}
常见的系统包
常见的系统包
- java.lang:系统常用基础类(String、Object),此包从JDK1.1后自动导入。
- java.lang.reflect:java 反射编程包;
- java.net:进行网络编程开发包。
- java.sql:进行数据库开发的支持包。
- java.util:是java提供的工具程序包。(集合类等) 非常重要
- java.io:I/O编程开发包。
继承
背景
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:
1、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.
2、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.
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,或者派生类
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.
语法规则
class 子类 extends 父类 {
}
使用 extends 指定父类.
1、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).
2、子类会继承父类的所有 public 的字段和方法.
3、对于父类的 private 的字段和方法, 子类中是无法访问的.
4、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.
需要注意的是：在构造之类时需要先帮助父类构造
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 ︿(￣︶￣)︿");
}
}
Error:(19, 32) java: name 在 Animal 中是 private 访问控制
protected 关键字
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.
1、对于类的调用者来说, protected 修饰的字段和方法是不能访问的
2、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
}
}
小结: Java 中对于字段和方法共有四种访问权限
1、private: 类内部能访问, 类外部不能访问
2、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.
3、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.
4、public : 类内部和类的调用者都能访问
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 {
...
}
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。
是用 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。