Java程序设计-类的继承和派生

类的继承和派生Inheritance/extends/derive教学目标理解继承的概念和作用派生类的定义理解访问修饰符protected方法的重写继承下的构造函数的使用继承下的finalize方法的使用理解超类和子类的关系5.1继承的概念和软件的重用性继承是从已有的类中派生出新的类。新的类能吸收已有类的数据属性和行为;并能扩展新的能力。类和类之间的继承关系可以用UML符号表示如图5-1,父类又叫超类或基类，子类又叫派生类。父类是子类的一般化，子类是父类的特化（具体化）。超类或基类父类子类派生类图5-1继承关系super/base/parentchild/derived5.1继承的概念和软件的重用性如表5-1所示，列出了几个超类和子类的实际例子。超类或基类父类子类派生类图5-1继承关系超类子类学生研究生、本科生、小学生形状三角形、圆、矩形雇员教师、医生、职员交通工具轿车、卡车、公交车水果苹果、梨、桃、桔表5-1继承例子“is-a”关系:是类之间的继承关系。子类的对象可当作超类对象。但反过来，不能把超类对象可当作子类对象。例如，轿车可看成是交通工具，但不能把交通工具看成就是轿车。“has-a”关系:代表类之间的组合（参见4.9节）。在“has-a”关系中一个对象包含一个或多个其他对象的引用成员。如，轿车由方向盘、轮子、发动机等组成。5.1继承的概念和软件的重用性（续）继承分为单继承和多继承。单继承是指一个子类最多只能有一个父类。多继承是一个子类可有二个以上的父类。由于多继承会带来二义性，在实际应用中应尽量使用单继承。Java类只支持单继承，而接口支持多继承。5.1继承的概念和软件的重用性（续）objectWinDialogWin单继承,injavaClass1Class4Class2Class3多继承,inC++单继承与多继承例子5.1继承的概念和软件的重用性（续）继承使软件的代码得到重用。在继承关系中，子类通过吸收已有类的数据（属性）和方法（行为）并增加新功能或修改已有功能来创建新类。软件的重用性不仅节省了程序的开发时间，还促进了经过验证和调试的高质量软件的重用，这增加实现系统的效率。在java中，Object类定义和实现了Java系统所需要的众多类的共同行为，它是所有类的根类，所有的类都是由这个类继承、扩充而来的。5.2派生类的定义派生类定义的一般格式为：[类修饰符]class子类名extends父类名{成员变量定义；成员方法定义；}派生类的定义中，用关键字extends来明确指出它所继承的超类。例5-1通过继承来定义派生类5.2派生类的定义（续）classAutomobile{intNumber;voidsetNumber(intNum){Number=Num;}voidshowNumber(){System.out.println(Automobilenumber:+Number);}}超类5.2派生类的定义（续）classTruckextendsAutomobile{intcapacity;voidsetCapacity(inttruckCapacity){capacity=truckCapacity;}voidshowCapacity(){System.out.println(TruckCapacity:+capacity);}}派生类5.2派生类的定义（续）classAutomobileExtends{publicstaticvoidmain(Stringargs[]){Trucktc=newTruck();tc.setNumber(8888);tc.setCapacity(10);tc.showNumber();tc.showCapacity();}}该程序运行的结果为：Automobilenumber:8888TruckCapacity:10派生类使用从超类中继承的方法setNumber派生类使用从超类中继承的方法showNumber5.3作用域和继承第4章讨论了成员访问控制修饰符：public、private、package和protected。超类public的成员可以在超类中使用，也可以在子类使用，程序可以在任何地方访问public超类成员。超类的private成员仅在超类中使用，在子类中不能被访问。超类protected成员,可在子类和同一包内其他类被访问。超类package成员,可在同一包内其他类被访问。子类从超类中继承成员时，超类的所有public和protected成员在子类中，都保持它们原有的访问修饰符。5.4方法的重新定义(overriding)如果在子类中定义的某个方法与父类的某个方法有相同方法署名（方法头），则称子类重新定义（overriding）了父类的该方法，或称重写或覆盖。子类的对象调用这个方法时，将使用子类中定义的方法，对它而言，父类中定义的方法就“看不见”了。如要在子类的方法中要使用超类的这个被重写的方法，用:super.超类同名方法(…)。例5-2方法的重写Point类的设计：成员变量:intx，y成员方法:setX(int)，getX()，setY(int)，getY()，toString()；Point(),Point(intxValue,intyValue)Circle类的设计：成员变量:x，y//继承自Point类radius成员方法:setX()，getX()，setY()，getY()//继承自Point类setRadius()，getRadius()，getDiameter()，getCircumference()toString()//重写父类同名方法getArea()Circle(),Circle(intxValue,intyValue,doubleradiusValue)5.4方法的重新定义(overriding)（续）Point.java文件的部分代码：……publicStringtoString(){return[+x+,+y+];}……Circle.java文件的部分代码：……publicStringtoString(){returnCenter=+super.toString()+Radius=+radius;}……重写了超类Point类中的toString方法通过super调用超类中的被重写的toString方法5.5继承下的构造函数和finalize方法继承下的构造函数的调用次序：子类对象的实例化过程开始于一系列的构造函数调用，子类构造函数在执行自己的任务之前，将显式地（通过super引用）或隐式地（调用超类的默认构造函数或无参数构造函数）调用其直接超类的构造函数。类似地，如果超类派生于另一个类，则要求超类的构造函数调用层次结构中上一级类的构造函数，依此类推。在调用请求中，最先调用的构造函数总是Object类的构造函数。最后才会执行原有的子类构造函数。继承下的finalize方法的调用次序类层次结构中子类finalize方法调用应先于超类的finalize方法，直至最后调用Object超类的finalize方法。finalize方法的定义格式:voidfinalize()例5-3继承下的构造函数和finalize方法//Point1.javapublicclassPoint1{privateintx;privateinty;publicPoint1(){System.out.println(Point1no-argumentconstructor:+this);}publicPoint1(intxValue,intyValue){System.out.println(Point1constructor:+this);}protectedvoidfinalize(){System.out.println(Point1finalizer:+this);}......}相当与this.toSring()与对象的类型有关.若this指向Point1对象,则调用Point1类中的方法,若this指向Circle1对象,则调用Circle1类中的方法,//Circle1.javapublicclassCircle1extendsPoint1{privatedoubleradius;publicCircle1(){System.out.println(Circle1no-argumentconstructor:+this);}publicCircle1(intxValue,intyValue,doubleradiusValue){super(xValue,yValue);setRadius(radiusValue);System.out.println(Circle1constructor:+this);}protectedvoidfinalize(){System.out.println(Circle1finalizer:+this);super.finalize();}......}子类方法finalize的最后一个操作应调用超类的finalize方法，以确保在垃圾收集器回收对象内存时，能够正确的结束对象的所有部分。间接地调用父类无参构造方法Point1()显式地调用父类有参构造方法Point1()//ConstructorFinalizerTest.javapublicclassConstructorFinalizerTest{publicstaticvoidmain(Stringargs[]){Point1point;Circle1circle1,circle2;point=newPoint1(11,22);System.out.println();circle1=newCircle1(72,29,4.5);System.out.println();circle2=newCircle1(5,7,10.67);point=null;circle1=null;circle2=null;System.out.println();System.gc();}}5.6超类和子类的关系（一）再次使用点—圆继承层次来讨论超类与子类的关系。为了使圆类继承点类并能访问点类中的成员变量，可将点类中的x和y定义成protected的成员.例5-4中，Circle2类通过继承Point2类，就可以在Circle2类中访问它的超类（Point2类）的protected和public成员了。例5-4使用protected数据的点-圆层次//Point2.javapublicclassPoint2{protectedintx;protectedinty;……publicvoidsetX(intxValue){x=xValue;}publicintgetX(){returnx;}publicvoidsetY(intyValue){y=yValue;}publicintgetY(){returny;}……}//Circle2.javapublicclassCircle2extendsPoint2{privatedoubleradius;publicCircle2(){}publicCircle2(intxValue,intyValue,doubleradiusValue){x=xValue;//使用继承自超类Point2的变量xy=yValue;//使用继承自超类Point2的变量ysetRadius(radiusValue);}......publicStringtoString(){//使用继承自超类Point2的变量x和yreturnCenter=[+x+,+y+];Radius=+radius;}}//CircleTest2.javaimportjava.text.DecimalFormat;importjavax.swing.JOptionPane;publicclas