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《Java从小白到大牛》纸质版已经上架了！！！
类的继承性是面向对象语言的基本特性，多态性前提是继承性。Java支持继承性和多态性。这一章讨论Java继承性和多态性。
为了了解继承性，先看这样一个场景：一位面向对象的程序员小赵，在编程过程中需要描述和处理个人信息，于是定义了类Person，如下所示：
//Person.java文件
package com.a51work6;
import java.util.Date;
public class Person {
// 名字
private String name;
// 年龄
private int age;
// 出生日期
private Date birthDate;
public String getInfo() {
return "Person [name=" + name
+ ", age=" + age
+ ", birthDate=" + birthDate + "]";
}
}一周以后，小赵又遇到了新的需求，需要描述和处理学生信息，于是他又定义了一个新的类Student，如下所示：
//Student.java文件
package com.a51work6;
import java.util.Date;
public class Student {
// 所在学校
public String school;
// 名字
private String name;
// 年龄
private int age;
// 出生日期
private Date birthDate;
public String getInfo() {
return "Person [name=" + name
+ ", age=" + age
+ ", birthDate=" + birthDate + "]";
}
}很多人会认为小赵的做法能够理解并相信这是可行的，但问题在于Student和Person两个类的结构太接近了，后者只比前者多了一个属性school，却要重复定义其他所有的内容，实在让人“不甘心”。Java提供了解决类似问题的机制，那就是类的继承，代码如下所示：
//Student.java文件
package com.a51work6;
import java.util.Date;
public class Student extends Person {
// 所在学校
private String school;
}Student类继承了Person类中的所有成员变量和方法，从上述代码可以见继承使用的关键字是extends，extends后面的Person是父类。
如果在类的声明中没有使用extends关键字指明其父类，则默认父类为Object类，java.lang.Object类是Java的根类，所有Java类包括数组都直接或间接继承了Object类，在Object类中定义了一些有关面向对象机制的基本方法，如equals()、toString()和finalize()等方法。
提示 一般情况下，一个子类只能继承一个父类，这称为“单继承”，但有的情况下一个子类可以有多个不同的父类，这称为“多重继承”。在Java中，类的继承只能是单继承，而多重继承可以通过实现多个接口实现。也就是说，在Java中，一个类只能继承一个父类，但是可以实现多个接口。
提示 面向对象分析与设计（OOAD）时，会用到UML图[^11]，其中类图非常重要，用来描述系统静态结构。Student继承Person的类图如图12-1所示。类图中的各个元素说明如图12-2所示，类用矩形表示，一般分为上、中、下三个部分，上部分是类名，中部分是成员变量，下部分是成员方法。实线+空心箭头表示继承关系，箭头指向父类，箭头末端是子类。UML类图中还有很多关系，如图12-3所示，如图虚线＋空心箭头表示实线关系，箭头指向接口, 箭头末端是实线类。
[^11]: UML是Unified Modeling Language的缩写，既统一标准建模语言。它集成了各种优秀的建模方法学发展而来的。UML图常用的有例图、协作图、活动图、序列图、部署图、构件图、类图、状态图。
当子类实例化时，不仅需要初始化子类成员变量，也需要初始化父类成员变量，初始化父类成员变量需要调用父类构造方法，子类使用super关键字调用父类构造方法。
下面看一个示例，现有父类Person和子类Student，它们类图如图12-4所示。
父类Person代码如下：
//Person.java文件
package com.a51work6;
import java.util.Date;
public class Person {
// 名字
private String name;
// 年龄
private int age;
// 出生日期
private Date birthDate;
// 三个参数构造方法
public Person(String name, int age, Date d) {
this.name = name;
this.age = age;
birthDate = d;
}
public Person(String name, int age) {
// 调用三个参数构造方法
this(name, age, new Date());
}
...
}子类Student代码如下：
//Student.java文件
package com.a51work6;
import java.util.Date;
public class Student extends Person {
// 所在学校
private String school;
public Student(String name, int age, Date d, String school) {
super(name, age, d); ①
this.school = school;
}
public Student(String name, int age, String school) {
// this.school = school;//编译错误
super(name, age); ②
this.school = school;
}
public Student(String name, String school) { // 编译错误 ③
// super(name, 30);
this.school = school;
}
}在Student子类代码第①行和第②行是调用父类构造方法，代码第①行super(name, age, d)语句是调用父类的Person(String name, int age, Date d)构造方法，代码第②行super(name, age)语句是调用父类的Person(String name, int age)构造方法。
提示 super语句必须位于子类构造方法的第一行。
代码第③行构造方法由于没有super语句，编译器会试图调用父类默认构造方法（无参数构造方法），但是父类Person并没有默认构造方法，因此会发生编译错误。解决这个编译错误有三种办法：
子类继承父类后，有子类中有可能声明了与父类一样的成员变量或方法，那么会出现什么情况呢？
子类成员变量与父类一样，会屏蔽父类中的成员变量，称为“成员变量隐藏”。示例代码如下：
//ParentClass.java文件
package com.a51work6;
class ParentClass {
// x成员变量
int x = 10; ①
}
class SubClass extends ParentClass {
// 屏蔽父类x成员变量
int x = 20; ②
public void print() {
// 访问子类对象x成员变量
System.out.println("x = " + x); ③
// 访问父类x成员变量
System.out.println("super.x = " + super.x); ④
}
}调用代码如下：
//HelloWorld.java文件
package com.a51work6;
public class HelloWorld {
public static void main(String[] args) {
//实例化子类SubClass
SubClass pObj = new SubClass();
//调用子类print方法
pObj.print();
}
}运行结果如下：
x = 20
super.x = 10上述代码第①行是在ParentClass类声明x成员变量，那么在它的子类SubClass代码第②行也声明了x成员变量，它会屏蔽父类中的x成员变量。那么代码第③行的x是子类中的x成员变量。如果要调用父类中的x成员变量，则需要super关键字，见代码第④行的super.x。
如果子类方法完全与父类方法相同，即：相同的方法名、相同的参数列表和相同的返回值，只是方法体不同，这称为子类覆盖（Override）父类方法。
示例代码如下：
//ParentClass.java文件
package com.a51work6;
class ParentClass {
// x成员变量
int x;
protected void setValue() { ①
x = 10;
}
}
class SubClass extends ParentClass {
// 屏蔽父类x成员变量
int x;
@Override
public void setValue() { // 覆盖父类方法 ②
// 访问子类对象x成员变量
x = 20;
// 调用父类setValue()方法
super.setValue();
}
public void print() {
// 访问子类对象x成员变量
System.out.println("x = " + x);
// 访问父类x成员变量
System.out.println("super.x = " + super.x);
}
}调用代码如下：
//HelloWorld.java文件
package com.a51work6;
public class HelloWorld {
public static void main(String[] args) {
//实例化子类SubClass
SubClass pObj = new SubClass();
//调用setValue方法
pObj.setValue();
//调用子类print方法
pObj.print();
}
}运行结果如下：
x = 20
super.x = 10上述代码第①行是在ParentClass类声明setValue方法，那么在它的子类SubClass代码第②行覆盖父类中的setValue方法，在声明方法时添加@Override注解，@Override注解不是方法覆盖必须的，它只是锦上添花，但添加@Override注解有两个好处：
1. 提高程序的可读性。
2. 编译器检查@Override注解的方法在父类中是否存在，如果不存在则报错。
注意 方法重写时应遵循的原则：
- 覆盖后的方法不能比原方法有更严格的访问控制（可以相同）。例如将代码第②行访问控制public修改private，那么会发生编译错误，因为父类原方法是protected。
- 覆盖后的方法不能比原方法产生更多的异常。
多态
在面向对象程序设计中多态是一个非常重要的特性，理解多态有利于进行面向对象的分析与设计。
发生多态要有三个前提条件：
下面通过一个示例理解什么多态。如图12-5所示，父类Figure（几何图形）类有一个onDraw（绘图）方法，Figure（几何图形）它有两个子类Ellipse（椭圆形）和Triangle（三角形），Ellipse和Triangle覆盖onDraw方法。Ellipse和Triangle都有onDraw方法，但具体实现的方式不同。
具体代码如下：
//Figure.java文件
package com.a51work6;
public class Figure {
//绘制几何图形方法
public void onDraw() {
System.out.println("绘制Figure...");
}
}
//Ellipse.java文件
package com.a51work6;
//几何图形椭圆形
public class Ellipse extends Figure {
//绘制几何图形方法
@Override
public void onDraw() {
System.out.println("绘制椭圆形...");
}
}
//Triangle.java文件
package com.a51work6;
//几何图形三角形
public class Triangle extends Figure {
// 绘制几何图形方法
@Override
public void onDraw() {
System.out.println("绘制三角形...");
}
}调用代码如下：
//HelloWorld.java文件
package com.a51work6;
public class HelloWorld {
public static void main(String[] args) {
// f1变量是父类类型，指向父类实例
Figure f1 = new Figure(); ①
f1.onDraw();
//f2变量是父类类型，指向子类实例，发生多态
Figure f2 = new Triangle(); ②
f2.onDraw();
//f3变量是父类类型，指向子类实例，发生多态
Figure f3 = new Ellipse(); ③
f3.onDraw();
//f4变量是子类类型，指向子类实例
Triangle f4 = new Triangle(); ④
f4.onDraw();
}
}上述带代码第②行和第③行是符合多态的三个前提，因此会发生多态。而代码第①行和第④行都不符合，没有发生多态。
运行结果如下：
绘制Figure...
绘制三角形...
绘制椭圆形...
绘制三角形...从运行结果可知，多态发生时，Java虚拟机运行时根据引用变量指向的实例调用它的方法，而不是根据引用变量的类型调用。
有时候需要在运行时判断一个对象是否属于某个引用类型，这时可以使用instanceof运算符，instanceof运算符语法格式如下：
obj instanceof type其中obj是一个对象，type是引用类型，如果obj对象是type引用类型实例则返回true，否则false。
为了介绍引用类型检查，先看一个示例，如同12-6所示的类图，展示了继承层次树，Person类是根类，Student是Person的直接子类，Worker是Person的直接子类。
继承层次树中具体实现代码如下：
//Person.java文件
package com.a51work6;
public class Person {
String name;
int age;
public Person(String name, int age) {
this.name = name;
this.age = age;
}
@Override
public String toString() {
return "Person [name=" + name
+ ", age=" + age + "]";
}
}
//Worker.java文件
package com.a51work6;
public class Worker extends Person {
String factory;
public Worker(String name, int age, String factory) {
super(name, age);
this.factory = factory;
}
@Override
public String toString() {
return "Worker [factory=" + factory
+ ", name=" + name
+ ", age=" + age + "]";
}
}
//Student.java文件
package com.a51work6;
public class Student extends Person {
String school;
public Student(String name, int age, String school) {
super(name, age);
this.school = school;
}
@Override
public String toString() {
return "Student [school=" + school
+ ", name=" + name
+ ", age=" + age + "]";
}
}调用代码如下：
//HelloWorld.java文件
package com.a51work6;
public class HelloWorld {
public static void main(String[] args) {
Student student1 = new Student("Tom", 18, "清华大学"); ①
Student student2 = new Student("Ben", 28, "北京大学");
Student student3 = new Student("Tony", 38, "香港大学"); ②
Worker worker1 = new Worker("Tom", 18, "钢厂"); ③
Worker worker2 = new Worker("Ben", 20, "电厂"); ④
Person[] people = { student1, student2, student3, worker1, worker2 }; ⑤
int studentCount = 0;
int workerCount = 0;
for (Person item : people) { ⑥
if (item instanceof Worker) { ⑦
workerCount++;
} else if (item instanceof Student) { ⑧
studentCount++;
}
}
System.out.printf("工人人数：%d，学生人数：%d", workerCount, studentCount);
}
}上述代码第①行和第②行创建了3个Student实例，代码第③行和第④行创建了两个Worker实例，然后程序把这5个实例放入people数组中。
代码第⑥行使用for-each遍历people数组集合，当从people数组中取出元素时，元素类型是People类型，但是实例不知道是哪个子类（Student和Worker）实例。代码第⑦行item instanceof Worker表达式是判断数组中的元素是否是Worker实例；类似地，第⑧行item instanceof Student表达式是判断数组中的元素是否是Student实例。
输出结果如下：
工人人数：2，学生人数：3在5.7节介绍过数值类型相互转换，引用类型可以进行转换，但并不是所有的引用类型都能互相转换，只有属于同一颗继承层次树中的引用类型才可以转换。
在上一节示例上修改HelloWorld.java代码如下：
//HelloWorld.java文件
package com.a51work6;
public class HelloWorld {
public static void main(String[] args) {
Person p1 = new Student("Tom", 18, "清华大学");
Person p2 = new Worker("Tom", 18, "钢厂");
Person p3 = new Person("Tom", 28);
Student p4 = new Student("Ben", 40, "清华大学");
Worker p5 = new Worker("Tony", 28, "钢厂");
…
}
}上述代码创建了3个实例p1、p2、p3、p4和p5，它们的类型都是Person继承层次树中的引用类型，p1和p4是Student实例，p2和p5是Worker实例，p3是Person实例。首先，对象类型转换一定发生在继承的前提下，p1和p2都声明为Person类型，而实例是由Person子类型实例化的。
表12-1归纳了p1、p2、p3、p4和p5这5个实例与Worker、Student和Person这3种类型之间的转换关系。
表 12-1 类型转换
| 对 象 | Person类型 | Worker类型 | Student类型 | 说 明 |
|---|---|---|---|---|
| p1 | 支持 | 不支持 | 支持（向下转型） | 类型：Person实例：Student |
| p2 | 支持 | 支持（向下转型） | 不支持 | 类型：Person实例：Worker |
| p3 | 支持 | 不支持 | 不支持 | 类型：Person实例：Person |
| p4 | 支持（向上转型） | 不支持 | 支持 | 类型：Student实例：Student |
| p5 | 支持（向上转型） | 支持 | 不支持 | 类型：Worker实例：Worker |
作为这段程序的编写者是知道p1本质上是Student实例，但是表面上看是Person类型，编译器也无法推断p1的实例是Person、Student还是Worker。此时可以使用instanceof操作符来判断它是哪一类的实例。
引用类型转换也是通过小括号运算符实现，类型转换有两个方向：将父类引用类型变量转换为子类类型，这种转换称为向下转型（downcast）；将子类引用类型变量转换为父类类型，这种转换称为向上转型（upcast）。向下转型需要强制转换，而向上转型是自动的。
下面通过示例详细说明一下向下转型和向上转型，在HelloWorld.java的main方法中添加如下代码：
// 向上转型
Person p = (Person) p4; ①
// 向下转型
Student p11 = (Student) p1; ②
Worker p12 = (Worker) p2; ③
// Student p111 = (Student) p2; //运行时异常 ④
if (p2 instanceof Student) {
Student p111 = (Student) p2;
}
// Worker p121 = (Worker) p1; //运行时异常 ⑤
if (p1 instanceof Worker) {
Worker p121 = (Worker) p1;
}
// Student p131 = (Student) p3; //运行时异常 ⑥
if (p3 instanceof Student) {
Student p131 = (Student) p3;
}上述代码第①行将p4对象转换为Person类型，p4本质上是Student实例，这是向上转型，这种转换是自动的，其实不需要小括号(Person)进行强制类型转换。
代码第②行和第③行是向下类型转换，它们的转型都能成功。而代码第④、⑤、⑥行都会发生运行时异常ClassCastException，如果不能确定实例是哪一种类型，可以在转型之前使用instanceof运算符判断一下。
在前面的学习过程中，为了声明常量使用过final关键字，在Java中final关键字的作用还有很多，final关键字能修饰变量、方法和类。下面详细说明。
final修饰的变量即成为常量，只能赋值一次，但是final所修饰局部变量和成员变量有所不同。
final修饰变量示例代码如下：
//FinalDemo.java文件
package com.a51work6;
class FinalDemo {
void doSomething() {
// 没有在声明的同时赋值
final int e; ①
// 只能赋值一次
e = 100; ②
System.out.print(e);
// 声明的同时赋值
final int f = 200; ③
}
//实例常量
final int a = 5; // 直接赋值 ④
final int b; // 空白final变量 ⑤
//静态常量
final static int c = 12;// 直接赋值 ⑥
final static int d; // 空白final变量 ⑦
// 静态代码块
static {
// 初始化静态变量
d = 32; ⑧
}
// 构造方法
FinalDemo() {
// 初始化实例变量
b = 3; ⑨
// 第二次赋值，会发生编译错误
// b = 4; ⑩
}
}上述代码第①行和第③行是声明局部常量，其中第①行只是声明没有赋值，但必须在使用之前赋值（见代码第②行），其实局部常量最好在声明的同时初始化。
代码第④、⑤、⑥和⑦行都声明成员常量。代码第④和⑤行是实例常量，如果是空白final变量（见代码第⑤行），则需要在构造方法中初始化（见代码第⑨行）。代码第⑥和⑦行是静态常量，如果是空白final变量（见代码第⑦行），则需要在静态代码块中初始化（见代码第⑧行）。
另外，无论是那种常量只能赋值一次，见代码第⑩行为b常量赋值，因为之前b已经赋值过一次，因此这里会发生编译错误。
final修饰的类不能被继承。有时出于设计安全的目的，不想让自己编写的类被别人继承，这是可以使用final关键字修饰父类。
示例代码如下：
//SuperClass.java文件
package com.a51work6;
final class SuperClass {
}
class SubClass extends SuperClass { //编译错误
}在声明SubClass类时会发生编译错误。
final修饰的方法不能被子类覆盖。有时也是出于设计安全的目的，父类中的方法不想被别人覆盖，这是可以使用final关键字修饰父类中方法。
示例代码如下：
//SuperClass.java文件
package com.a51work6;
class SuperClass {
final void doSomething() {
System.out.println("in SuperClass.doSomething()");
}
}
class SubClass extends SuperClass {
@Override
void doSomething() { //编译错误
System.out.println("in SubClass.doSomething()");
}
}子类中的void doSomething()方法试图覆盖父类中void doSomething()方法，父类中的void doSomething()方法是final的，因此会发生编译错误。
通过对本章的学习，首先介绍了Java中的继承概念，在继承时会发生方法的覆盖、变量的隐藏。然后介绍了Java中的多态概念，广大读者需要熟悉多态发生的条件，掌握引用类型检查和类型转换。最后还介绍了final关键字。
http://edu.51cto.com/topic/1246.html
http://www.zhijieketang.com/group/5
标签：upload 配套 清华 equal 本质 绘制 关系 pack 否则
原文地址：http://blog.51cto.com/tonyguan/2176987
