Java程序設計教程（第三版）課件 項目五　類的繼承與多態(tài)(2.0)

項目五類的繼承與多態(tài)

相關詞匯：extends:繼承２.baseclass:基類derivedclass

:派生類4.polymorphism:多態(tài)override:重寫、覆寫6.overload:重載7.upcasting:向上轉(zhuǎn)型8.downcasting:向下轉(zhuǎn)型復習：1、封裝的兩層含義：第一層是將類的屬性和行為封裝在一個類中，對類外而言，無需了解類內(nèi)部的實現(xiàn)細節(jié)。第二層含義是將類的屬性的訪問權限用關鍵字private去修飾。用private修飾的屬性只能在本類中訪問，類以外是無法直接訪問的，但可以通過類的公有方法去訪問。2．封裝的目的封裝的目的就是保護內(nèi)容，保證某些屬性或方法不被外部看見。3．封裝的實現(xiàn)使用私有訪問權限：private。

private修飾符定義的成員變量或成員方法，只能在聲明它們的類中訪問，不能在其他類中訪問?！卷椖棵枋觥款惖姆庋b、繼承與多態(tài)是面向?qū)ο蟮娜筇卣?。類的封裝我們前面已經(jīng)介紹了，本項目是通過Person類及其子類的創(chuàng)建，介紹了類的繼承及多態(tài)的使用。

【任務分解】

本項目可分解為以下四個任務：1.類的繼承。2.進一步學習繼承。3.類的多態(tài)。4.進一步學習多態(tài)。任務一類的繼承

【任務描述】

任務5-1:定義一個父類Person，包含的屬性有“id和“姓名”。有說話方法，用于輸出id和姓名信息；定義Person類的兩個子類Teacher類和Student類，在兩個子類中有一個introduction方法，介紹自己是教師還是學生，并輸出自己的id和姓名。跳至解題思路【必備知識】1．繼承的概念

繼承是指由現(xiàn)成的類產(chǎn)生新的類。被繼承的現(xiàn)成類稱為父類或超類，新產(chǎn)生的類稱為子類或派生類。通過繼承機制，子類繼承了父類的成員屬性和成員方法，并且可以定義自己新的成員屬性和方法，也可以對父類的成員變量或方法進行修改，使類的功能得以擴充。

2．繼承的作用

什么時候需要使用繼承呢？當兩個類擁有相同的方法或?qū)傩?，即兩個類存在重復代碼，此時代碼設計要遵循“一次編寫，僅編寫一次”的原則。使用繼承可以解決代碼重復的問題。示例1:創(chuàng)建一個Teacher類，具有id、姓名屬性。具有說話方法；創(chuàng)建一個Student類，具有id、姓名屬性。具有說話方法。classTeacher{ privateStringid;//聲明id屬性 privateStringname;//聲明姓名屬性publicTeacher(Stringid,Stringname){//構造方法，對各屬性賦初值this.id=id; =name; }

publicvoidsay(){//定義say（）方法,輸出信息

System.out.println("大家好！我是一名教師。"); System.out.println("Id："+id+"，姓名："+name); }}

classStudent{ privateStringid;//聲明id屬性 privateStringname;//聲明姓名屬性 /**構造方法，對各屬性賦初值*/publicStudent(Stringid,Stringname){this.id=id; =name; }

publicvoidsay(){//定義say（）方法,輸出信息System.out.println("大家好！我是一名學生。");System.out.println("Id："+id+"，姓名："+name); }}3．繼承的實現(xiàn)在Java中類的繼承格式以下：[格式5-1類的繼承格式]class父類{…}//定義父類class子類extends父類{…}//用extends關鍵字實現(xiàn)類的繼承示例2:創(chuàng)建一個Person類，具有id、姓名屬性，具有說話方法。分別創(chuàng)建繼承于Person類的子類Teacher類和Student類，在兩個子類中什么代碼也不寫，觀察代碼運行結(jié)果。下面，對示例1進行整改，即為Teacher類和Student類抽象出一個父類Person，在Person類中實現(xiàn)Teacher類和Student類的共同屬性和方法。Teacher類和Student類在繼承Person類的基礎上，增加自己的屬性和方法，完成類的設計。packagecom;classPerson{ privateStringid;//聲明id屬性 privateStringname;//聲明姓名屬性

publicStringgetId(){ returnid; } publicvoidsetId(Stringid){ this.id=id; } publicStringgetName(){ returnname; } publicvoidsetName(Stringname){ =name; }

publicvoidsay(){//定義say（）方法,輸出信息 System.out.println("Id："+id+"，姓名："+name); }}classTeacherextendsPerson{//Teacher類繼承Person類

}

classStudentextendsPerson{

}

publicclassExample5_2{ publicstaticvoidmain(Stringargs[]){ Teacherteacher=newTeacher(); teacher.setId("116"); teacher.setName("林小蕾"); teacher.say(); Studentstu=newStudent(); stu.setId("301"); stu.setName("張俊"); stu.say(); }}示例3:創(chuàng)建一個Person類，具有id、姓名屬性，具有說話方法。分別創(chuàng)建繼承于Person類的子類Teacher類和Student類，在子類中分別定義一個自我介紹的方法,方法輸出自己的身份和基本信息。classPerson{ privateStringid;//聲明id屬性 privateStringname;//聲明姓名屬性 publicPerson(Stringid,Stringname){//構造方法，對各屬性賦初值 this.id=id; =name; } publicvoidsay(){//定義say（）方法,輸出信息 System.out.println("Id："+id+"，姓名："+name); }}classTeacherextendsPerson{//Teacher類繼承Person類publicTeacher(Stringid,Stringname){ super(id,name);//調(diào)用父類的構造方法 } publicvoidintroduction(){ System.out.println("大家好！我是一名教師。"); super.say();//調(diào)用父類的say方法，輸出基本信息 }}classStudentextendsPerson{ publicStudent(Stringid,Stringname){ super(id,name);//調(diào)用父類的構造方法 }

publicvoidintroduction(){ System.out.println("大家好！我是一名學生。"); super.say();//調(diào)用父類的say方法，輸出基本信息 }}【解題思路】

任務5-1:1．定義一個父類Person類，定義id和姓名屬性，定義帶參構造方法以及說話的方法。說話方法用于輸出兩個子類共同的屬性。2．分別定義兩個子類Teacher類和Student類，添加帶參構造方法。在子類的方法體中調(diào)用父類的方法。若要調(diào)用父類的構造方法，可在子類的構造方法中使用super(參數(shù)列表)調(diào)用父類的構造方法。3．聲明一個測試類，利用帶參構造方法分別實例化一個Teacher類和Student類對象。分別調(diào)用父類的方法，輸出對象的信息。重溫任務描述示例分析：本示例先定義一個父類Person，在Person類中定義了“id”和“name”屬性，還定義了一個帶參構造方法Person(Stringid,Stringname)，其作用是為屬性賦初值，另外還定義了一個say()方法，用于輸出“id”和“name”信息。接著，定義了繼承于Person類的兩個子類——Teacher類和Student類。子類自動繼承父類Person的屬性和方法（不繼承父類的構造方法）。在子類中定義introduction()方法，此方法有兩條語句，第一條語句是介紹自己的特性，第二條語句是通過調(diào)用了父類的say()方法輸出共性的東西。從本示例可知，子類繼承父類，可以擴展已有類的功能。【任務透析】packagecom;classPerson{ privateStringid;//聲明id屬性 privateStringname;//聲明姓名屬性 publicPerson(Stringid,Stringname){//構造方法，對各屬性賦初值 this.id=id; =name; }

publicvoidsay(){//定義say（）方法,輸出信息 System.out.println("Id："+id+"，姓名："+name); }}

classTeacherextendsPerson{//Teacher類繼承Person類 publicTeacher(Stringid,Stringname){ super(id,name);//調(diào)用父類的構造方法 }· publicvoidintroduction(){ System.out.println("大家好！我是一名教師。"); super.say();//調(diào)用父類的say方法 }}classStudentextendsPerson{ publicStudent(Stringid,Stringname){ super(id,name);//調(diào)用父類的構造方法 }

publicvoidintroduction(){ System.out.println("大家好！我是一名學生。"); super.say();//調(diào)用父類的say方法 }}

publicclassExtDemo5_1Test{ publicstaticvoidmain(Stringargs[]){ Teacherteacher=newTeacher("116","林小蕾"); Studentstu=newStudent("301","張俊"); roduction(); roduction(); }}【課堂提問】☆.什么時候需要使用繼承?☆.如何實現(xiàn)繼承?☆.this和super關鍵字的作用是什么?

【現(xiàn)場演練】模仿任務5-1：設計一個類Book，有屬性bookName,bookPrice,author（作者）,number（訂購數(shù)目）,有方法getBookInfo（），獲取書的各種信息。寫類XiaoShuo（小說）繼承Book，有屬性renＷu（人物）,有方法getBookKind()方法，在該方法中打印出所屬類別，并調(diào)用父類的getBookInfo()方法用于輸出小說的各種信息。寫類JiaoCai（教材）繼承Book，有屬性keMu（科目），有方法getBookKind()方法，在該方法中打印出所屬類別，并調(diào)用父類的getBookInfo()方法用于輸出教材的各種信息?！局R鏈接】this關鍵字的作用1．使用this引用當前對象的成員屬性。this.成員屬性2．強調(diào)是本類的成員方法。this.成員方法名(參數(shù)表)3．this關鍵字強調(diào)是當前對象。

super關鍵字的作用1．在子類中通過super訪問父類成員屬性。super.成員變量名2．調(diào)用父類成員方法super.成員方法名(參數(shù)表)3．利用super(),調(diào)用父類中的構造方法。super(參數(shù)表)

☆Object類在Java中，定義有一種特殊的類Object，其他所有的類都是Object的子類。也就是說，Object是所有對象引用繼承層次結(jié)構的根。☆Java只支持單繼承Java只支持單繼承,不能使用多重繼承，即一個類只能繼承另一個類，不充許一個類同時繼承兩個或以上的類。但是，Java充許多層繼承，即一個類可以繼承某一個類的子類。如：classX{}classY{}classZextendsX,Y{}以上代碼是錯誤的，即Z類不能同時繼承于X和Y類。正確的代碼如下所示：classX{}classYextendsX{}classZextendsY{}即Y繼承X，Z繼承Y。任務二

進一步學習繼承

【任務描述】

任務5-2：為子類Teacher添加一個無參構造方法，并在父類Person中也添加一個無參的構造方法。在各自的構造方法中輸出一句提示，觀察父類和子類構造方法的調(diào)用關系及順序。并為父類Person的每一個屬性添加一個setter()和getter()方法，調(diào)用setter()和getter()方法為子類的實例對象賦值。跳至解題思路【必備知識】1．子類實例化過程

子類對象在實例化時是先調(diào)用父類中的構造方法，然后再調(diào)用子類自己的構造方法。

2．使用setter和getter方法訪問父類的私有屬性

當父類中的成員屬性是用關鍵字private修飾時，其子類是不能直接訪問這些屬性的。在任務一中，我們是通過調(diào)用父類的帶參構造方法來給這些屬性賦值班的。除了可使用帶參的構造方法給屬性設置初值外，子類的實例對象還可以通過setter()和getter()方法來訪問父類中的私有屬性。示例4：為子類Teacher添加一個無參構造方法，并在父類Person中也添加一個無參的構造方法。在各自的構造方法中輸出一句提示，觀察父類和子類構造方法的調(diào)用關系及順序。classPerson{//定義一個父類Person privateStringid;//聲明id屬性 privateStringname;//聲明姓名屬性

publicPerson(){ super();//此處的super指的是所有類的父類，最頂層的Object System.out.println("你好，我是父類Teacher的無參構造方法!!!!"); }}classTeacherextendsPerson{//定義一個子類Teacher，繼承于類Person publicTeacher(){ super();//此處super關鍵字的作用是調(diào)用父類Person的無參構造方法 System.out.println("你好，我是子類Teacher的無參構造方法!"); }}publicclassExample5_4{ publicstaticvoidmain(String[]args){ Teachert=newTeacher(); }}從本例運行結(jié)果可知，雖然實例化的是子類對象，但事實上，在實例化子類對象時是先調(diào)用父類中的構造方法的，然后再調(diào)用子類自己的構造方法。【解題思路】

任務5-2:1．在子類Teacher中添加一個無參構造方法，并在該構造方法中輸出一句提示“你好，我是子類Teacher的無參構造方法”。2．在父類Person中添加一個無參構造方法，并在該構造方法中輸出一句提示“你好，我是父類Person的無參構造方法”。3．在父類Person中為屬性id和name添加一對setter()和getter()方法。4．聲明一個測試類，利用無參構造方法實例化一個Teacher子類對象，調(diào)用父類的setter()和getter()方法。觀察程序輸出結(jié)果。重溫任務描述【任務透析】packagecn;classPerson{//定義一個父類Person privateStringid;//聲明id屬性 privateStringname;//聲明姓名屬性 publicStringgetId(){ returnid; } publicvoidsetId(Stringid){ this.id=id; } publicStringgetName(){ returnname; } publicvoidsetName(Stringname){ =name; } publicPerson(){ super();//此處的super指的是所有類的父類，最頂層的Object System.out.println("你好，我是父類Teacher的無參構造方法!!!!"); }}classTeacherextendsPerson{//定義一個子類Teacher，繼承于類Person

publicTeacher(){ super(); System.out.println("你好，我是子類Teacher的無參構造方法!"); }}

publicclassExtDemo5_2Test{ publicstaticvoidmain(String[]args){ Teachert=newTeacher(); t.setId("2011007"); t.setName("何小倩"); System.out.println("我的Id是："+t.getId()+"我的名字是："+t.getName()); }}【課堂提問】☆.什么時候需要使用繼承?☆.如何實現(xiàn)繼承?☆.this和super關鍵字的作用是什么?

【現(xiàn)場演練】模仿任務5-2：在父類Book中添加一個無參的構造方法,為子類類XiaoShuo（小說）添加一個無參構造方法，并在各自的構造方法中輸出一句提示，觀察父類和子類構造方法的調(diào)用關系及順序。并為父類Book的每一個屬性添加一個setter()和getter()方法，調(diào)用setter()和getter()方法為子類的實例對象賦值。任務三

類的多態(tài)

【任務描述】

任務5-3：在任務5-2的基礎上，在父類Person中添加一個run（）方法，在子類Teacher中定義和父類相同名字的run（）方法。在測試類中，分別生成子類Teacher和父類Person的實例對象，并利用各自的實例對象去調(diào)用同名方法run（），觀察運行結(jié)果。跳至解題思路【必備知識】1．多態(tài)的概念多態(tài)性是面向?qū)ο蟪绦蛟O計的重要特征之一。多態(tài)性是指同一個方法名可以有不同的實現(xiàn)體，即不同的方法體。在Java語言中通過以下兩種方式來實現(xiàn)多態(tài)性：（1）方法重寫（也稱覆寫或覆蓋）。（2）方法重載。

2．多態(tài)的作用多態(tài)是為了實現(xiàn)接口重用，使用對象多態(tài)性，以提高代碼的可維護性和可擴展性。3．多態(tài)的實現(xiàn)（1）方法重寫1）重寫是發(fā)生在繼承關系的兩個類中，當一個類繼承了另一個類，就可以在子類中定義一個與父類中的方法同名的方法，子類中的這個方法就是對父類同名方法的重寫，用以實現(xiàn)父類方法所不能實現(xiàn)的功能。

2）重寫是子類中的方法對父類中已有的方法進行重新定義。3）子類中重寫的方法與父類的方法在返回類型、方法名、參數(shù)列表上必須完全相同。而且在子類中覆寫的方法權限必須大于(或等于)父類中方法的訪問權限。Java中有4種訪問控制權限:public>protected>default(缺省：什么關鍵字都不加)>private4）當以子類的對象調(diào)用與父類同名的方法時，會直接找到子類的方法，而不是父類的同名方法，當發(fā)現(xiàn)子類中不存在這個方法時，才會調(diào)用父類中的同名方法。（2）方法重載

方法重載是發(fā)生在同一個類中，即在同一個類中存在幾個同名方法，方法參數(shù)類型或個數(shù)有所區(qū)別。如果參數(shù)類型和個數(shù)完全一樣，只是方法返回類型不同，不屬于重載。【解題思路】

任務5-3:1．在父類Person中添加一個run()，在該方法中輸出一句提示“我是父類Person的run()方法!”。2．在子類Teacher中定義一個和父類的方法run(),在該方法中輸出一句提示“我是子類Teacher的run()方法!”。3．聲明一個測試類，分別生成子類Teacher和父類Person的實例對象，并利用各自的實例對象去調(diào)用同名方法run（），觀察程序輸出結(jié)果。重溫任務描述【任務透析】packagett;classPerson{//定義一個父類Person privateStringid;//聲明id屬性 privateStringname;//聲明姓名屬性

publicPerson(Stringid,Stringname){ super(); this.id=id; =name; }

publicvoidsay(){ System.out.println("我是父類Person的say()方法,我的Id是："+id+"，我的名字叫："+name); }

publicvoidrun(){ System.out.println("我是父類Person的run()方法！"); }}classTeacherextendsPerson{//定義一個子類Teacher，繼承于類Person publicTeacher(Stringid,Stringname){ super(id,name); }

publicvoidrun(){ System.out.println("我是子類Teacher的run()方法！\n"); }}

publicclassExtDemo5_3Test{ publicstaticvoidmain(String[]args){ Teachert=newTeacher("2014013","文靜"); t.say();//在父類中定義了say()方法，子類中沒有定義該方法，則子類對象會調(diào)//用父類的該方法。 t.run();//在子類中重寫了父類的同名方法，那么子類對象調(diào)用的是自己的方法。 Personp=newPerson("2002135","雷蕾"); p.run();}}【課堂提問】☆.如何實現(xiàn)多態(tài)?☆.方法重載和方法重寫的主要區(qū)別是什么?

【現(xiàn)場演練】模仿任務5-3：設計一個類Book，有屬性bookName,bookPrice,author（作者）,number（訂購數(shù)目）,有方法getBookInof（），獲取書的各種信息。寫類XiaoShuo（小說）繼承Book，有屬性renＷu（人物）。重寫父類方法getBookInfo()，用來打印出小說的各種信息。寫類JiaoCai（教材）繼承Book，有屬性keMu（科目），重寫抽象方法getBookInfo()，用來打印出教材的各種信息。【知識鏈接】☆final關鍵字的作用1．final關鍵字修飾的類是不同被繼承的。2．final關鍵字修飾的方法是不能被重寫的。3．final關鍵字修飾的量是常量。任務四

進一步學習多態(tài)

【任務描述】任務5-4：在任務5-1教師類和學生類的的基礎上，開發(fā)一個學校人員身份確認類，對各成員的自我介紹內(nèi)容進行確認。同時，增加一個行政人員類型，該類型人員同樣是有一個自我介紹的方法，介紹自己是行政人員，并輸出自身的id和姓名信息。跳至解題思路【必備知識】在講述新的知識點之前，我們先來看兩個示例。示例5：

在示例3基礎上，添加一個學校人員身份確認類，分別對教師和學生的自我介紹內(nèi)容進行確認。示例3回顧:創(chuàng)建一個Person類，具有id、姓名屬性，具有說話方法。分別創(chuàng)建繼承于Person類的子類Teacher類和Student類，在子類中分別定義一個自我介紹的方法,方法輸出自己的身份和基本信息。packagecom;classIdentityConfirm{ publicvoidconfirm(Teachert){//對教師身份進行確認 roduction(); }

publicvoidconfirm(Students){//對學生身份進行確認 roduction(); }}

publicclassExample5_5{ publicstaticvoidmain(Stringargs[]){ Teacherteacher=newTeacher("116","林小蕾"); Studentstu=newStudent("301","張俊"); roduction(); roduction(); }}示例分析：本示例中增加了一個身份確認類IdentityConfirm，在該類中有兩個重載的方法confirm，其作用是通過調(diào)用教師和學生各自的自我介紹內(nèi)容對其身份進行確認，因此兩個confirm方法的形式參數(shù)類型分別是Teacher類和Student類，分別用于接收Teacher類和Student類的實例對象。示例6：在示例5的基礎上，再增加一種行政人員類型，此類型包含的屬性有id和姓名，包含的一個自我介紹方法。packagecom;classAdministrationStaffextendsPerson{//定義Person類的子類AdministrationStaff

publicAdministrationStaff(Stringid,Stringname){ super(id,name);//調(diào)用父類的構造方法 }

publicvoidintroduction(){//重寫父類的introduction()方法 System.out.println("大家好！我是一名行政人員。"); super.say(); }}classIdentityConfirm{ publicvoidconfirm(Teachert){//對教師身份進行確認 roduction(); }

publicvoidconfirm(Students){//對學生身份進行確認 roduction(); }

publicvoidconfirm(AdministrationStaffa){//對行政人員身份進行確認 roduction(); }}

publicclassExample5_6{ publicstaticvoidmain(Stringargs[]){ Teacherteacher=newTeacher("116","林小蕾"); Studentstu=newStudent("301","張俊"); roduction(); roduction(); AdministrationStaffad=newAdministrationStaff("352","劉美美"); roduction(); }}示例分析：由于本示例增加了一個行政人員類型，所以在IdentityConfirm身份確認類中得增加一個confirm(AdministrationStaffa)方法，如果要繼續(xù)增加新的人員類型，那么還得繼承修改IdentityConfirm類，這種需要不斷修改代碼來滿足需求的方式，說明代碼的可維護性和可擴展性極其不好。這時，我們可使用對象的多態(tài)性，以提高代碼的可維護性和可擴展性?！颈貍渲R】1．Java多態(tài)存在的三個必要條件（1）需要有繼承關系的存在（2）需要有方法的重寫（3）需要有父類的引用指向子類對象

2．對象多態(tài)的兩種類型多態(tài)性是面向?qū)ο蟪绦蛟O計的重要特征之一。多態(tài)性是指同一個方法名可以有不同的實現(xiàn)體，即不同的方法體。

3．對象轉(zhuǎn)型格式多態(tài)是為了實現(xiàn)接口重用，使用對象多態(tài)性，以提高代碼的可維護性和可擴展性?！窘忸}思路】任務5-4:1．在子類Teacher類、Student類和AdministrationStaff類中重寫父類Person的say()方法，具有不同的方法體。2．定義一個身份確認類IdentityConfirm，在該類添加一個對說話內(nèi)容進行確認的confirm方法，形參類型是父類Person類型，方法體對say方法進行調(diào)用。此時，所有的子類類型都可以作為參數(shù)傳入。這樣，就不必像示例5那樣需要為每一個子類類型編寫單獨的confirm方法。3．在主方法中，調(diào)用IdentityConfirm類的confirm方法時，可傳入不同的子類對象，Java虛擬機會根據(jù)不同的對象去調(diào)用不同的say（）方法。重溫任務描述【任務透析】classPerson{