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1、类的继承和派生类的继承和派生Inheritance/extends/derive教学目标教学目标n理解继承的概念和作用n派生类的定义n理解访问修饰符protectedn方法的重写n继承下的构造函数的使用n继承下的finalize方法的使用n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的概念和软件的重用性n继承是从已有的类中派生出新的类。n新的类能吸收已有类的数据属性和行为;n并能扩展新的能力。n类和类之间的继承关系可以用UML符号表示如图5-1,n父类又叫超类或基类，n子类又叫派生类。n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sup
2、er/base/parentchild/derived5.1 继承的概念和软件的重用性继承的概念和软件的重用性n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、桔表表5-1 继承例子继承例子n“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。n“has-a”关系:代表类之间的组合（参见4.9
3、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）继承的概念和软件的重用性（续） n继承分为单继承和多继承。n单继承是指一个子类最多只能有一个父类。n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。nJava类只支持单继承，而接口支持多继承。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）继承的概念和软件的重用性（续） objectWinDialogWin单继承,in javaClass 1Class 4Class 2Class 3
4、多继承多继承,in C+单继承与多继承例子单继承与多继承例子5.1 继承的概念和软件的重用性（续）继承的概念和软件的重用性（续）n继承使软件的代码得到重用。n在继承关系中，n子类通过吸收已有类的数据（属性）和方法（行为）n并增加新功能或修改已有功能来创建新类。n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。n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的定义n派生类定义的一般格式为： 类修饰符 class 子类名 exten
5、ds 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。n例5-1 通过继承来定义派生类5.2 派生类的定义（续）派生类的定义（续）class Automobileint Number;void setNumber(int Num)Number=Num;void showNumber()System.out.println(Automobile number:+Number); 超类5.2 派生类的定义（续）派生类的定义（续）class Truck extends Automobileint capacity;void setCapacity
6、(int truckCapacity)capacity=truckCapacity;void showCapacity()System.out.println(Truck Capacity:+capacity); 派生类5.2 派生类的定义（续）派生类的定义（续）class AutomobileExtendspublic static void main(String args)Truck tc=new Truck();tc.setNumber(8888); tc.setCapacity(10);tc.showNumber();tc.showCapacity();该程序运行的结果为： Auto
7、mobile number:8888Truck Capacity: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 作用域和继承作用域和继承n第4章讨论了成员访问控制修饰符：public、private、package和protected。n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。n超类的private成员仅在超类中使用，在子类中不能被访问。n超类protected成员,可在子类和同一包内其他类被访问。n超类package成员,可在同一包内其他类被访问。n子类从超类中继承成员
8、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方法的重新定义方法的重新定义(overriding)n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。n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。n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()。n例5-2 方法的重写 Point类的设计类的设计： 成员变量成员变量:int x，y 成员方法成员方法:setX(int )，get
9、X()，setY(int)，getY()，toString()； Point() , Point(int xValue,int yValue)Circle类的设计类的设计： 成员变量成员变量:x，y/继承自Point类 radius 成员方法成员方法:setX()，getX () ，setY () ，getY () /继承自Point类set Radius () ，getRadius () ，getDiameter () ， getCircumference () toString() /重写父类同名方法 getArea() Circle (), Circle ( int xValue, in
10、t yValue, double radiusValue )5.4方法的重新定义方法的重新定义(overriding)（续）续）nPoint.java文件的部分代码： public String toString() return + x + , + y + ; nCircle.java文件的部分代码： public String toString() return Center = +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继承下的构造
11、函数和finalize方法方法n继承下的构造函数的调用次序：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，n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。n继承下的finalize方法的调用次序n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Ob
12、ject超类的finalize方法。 nfinalize方法的定义格式: void finalize()例5-3 继承下的构造函数和finalize方法/Point1.javapublic class Point1 private int x; private int y; public Point1() System.out.println( Point1 no-argument constructor: + this ); public Point1( int xValue, int yValue ) System.out.println( Point1 constructor: + th
13、is ); protected void finalize() System.out.println( Point1 finalizer: + 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.javapublic class Circle1 extends Point1 private double radius; public Circle1() System.out.println( Circle1 no-argument
14、 constructor: + this ); public Circle1( int xValue, int yValue, double radiusValue ) super( xValue, yValue ); setRadius( radiusValue ); System.out.println( Circle1 constructor: + this ); protected void finalize() System.out.println( Circle1 finalizer: + this ); super.finalize(); . 子类方法子类方法finalize的最
15、后一的最后一个操作应调用超类的个操作应调用超类的finalize方法，以确保在垃方法，以确保在垃圾收集器回收对象内存时，圾收集器回收对象内存时，能够正确的结束对象的所有能够正确的结束对象的所有部分。部分。间接地调用父类无参构造方间接地调用父类无参构造方法法Point1()显式地调用父类有参构造方显式地调用父类有参构造方法法Point1()/ConstructorFinalizerTest.javapublic class ConstructorFinalizerTest public static void main( String args ) Point1 point; Circle1 c
16、ircle1, circle2; point = new Point1( 11, 22 ); System.out.println(); circle1 = new Circle1( 72, 29, 4.5 ); System.out.println(); circle2 = new Circle1( 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）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
17、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.javapublic class Point2 protected int x; protected int y; public void setX( int xValue ) x = xValue; public int getX() return x; public void setY(
18、int yValue ) y = yValue; public int getY() return y; /Circle2.javapublic class Circle2 extends Point2 private double radius; public Circle2() public Circle2( int xValue, int yValue, double radiusValue ) x = xValue; /使用继承自超类Point2的变量x y = yValue;/使用继承自超类Point2的变量y setRadius( radiusValue ); . public S
19、tring toString() /使用继承自超类Point2的变量x和y return Center = + x + , + y + ; Radius = + radius; /CircleTest2.javaimport java.text.DecimalFormat;import javax.swing.JOptionPane;public class CircleTest2 public static void main( String args ) Circle2 circle = new Circle2( 37, 43, 2.5 ); /使用继承自Point2的方法getX和get
20、Y String output = X coordinate is + circle.getX() + nY coordinate is + circle.getY() + nRadius is + circle.getRadius(); circle.setX( 35 ); circle.setY( 20 ); . 5.6 超类和子类的关系（二）超类和子类的关系（二）n但在使用但在使用protectedprotected成员变量时，会产生两个问题成员变量时，会产生两个问题: :n子类可将非法值赋给变量，导致该变量处于非法状态。子类可将非法值赋给变量，导致该变量处于非法状态。 例如，如果将Ci
21、rcle2的成员变量radius声明为protected，则它的子类就能够将负值赋给radius变量。n编写的子类编写的子类Circle2Circle2方法更依赖于超类方法更依赖于超类Point2Point2实现。实现。 例如，如果由于某种原因将成员变量x和y的名称改为xCoordinate和yCoordinate，则子类直接引用这些超类成员变量的所有地方都必须进行相应地修改。n为了使子类应依赖于为了使子类应依赖于超类服务超类服务，而不应依赖于，而不应依赖于超类实现超类实现: :n把超类中的成员变量声明为private，并在超类中定义访问这些private成员变量的public型的方法， 例5
22、-5 把超类中的成员变量声明为private， 在子类中使用从超类中继承过来的方法对这些私有成员变量进行访问。/Point3.javapublic class Point2 private int x; private int y; public void setX( int xValue ) x = xValue; public int getX() return x; public void setY( int yValue ) y = yValue; public int getY() return y; /Circle3.javapublic class Circle3 extends
23、 Point3 private double radius; public Circle3() /隐式调用超类的无参构造方法 public Circle3( int xValue, int yValue, double radiusValue ) super( xValue, yValue ); /显式调用超类的构造方法 setRadius( radiusValue ); . public String toString() /调用超类的toString方法 return Center = + super.toString() + ; Radius = + getRadius(); /Circ
24、leTest3.javapublic class CircleTest3 public static void main( String args ) Circle3 circle = new Circle3( 37, 43, 2.5 ); String output = X coordinate is + circle.getX() + nY coordinate is + circle.getY() + nRadius is + circle.getRadius(); circle.setX( 35 ); circle.setY( 20 ); circle.setRadius( 4.25
25、); output += nnThe new location and radius of circle aren + circle.toString(); DecimalFormat twoDigits = new DecimalFormat( 0.00 ); output += nDiameter is + twoDigits.format( circle.getDiameter() ); output += nCircumference is + twoDigits.format( circle.getCircumference() ); output += nArea is + two
26、Digits.format( circle.getArea() ); JOptionPane.showMessageDialog( null, output ); System.exit( 0 ); 5.7 继承的程序设计举例（一）继承的程序设计举例（一）下面让我们来看一个具有3级继承层次的例子。这3级为点圆圆柱体。它们之间的继承关系如图5-3所示。例5-6 继承的程序设计举例图5-3三级继承层次Point类的设计类的设计： 成员变量:int x，y 成员方法:setX，getX，setY，getY，toString. Point() , Point(int xValue,int yValue
27、) Circle类的设计类的设计： 成员变量: double radius 成员方法: setRadius，getRadius，getDiameter， getCircumference，getArea ,toString Circle( ), Circle(int xValue,int yValue, double radiusValue)Clinder类的设计类的设计: 成员变量: double hight成员方法: setHight ，getHight ， getArea, toString Cylinder( int xValue, int yValue, double radiusV
28、alue,double heightValue )/Point3.javapublic class Point3 private int x; /将超类中的成员变量x声明为private private int y; /将超类中的成员变量x声明为private public Point3() public Point3( int xValue, int yValue ) x = xValue; y = yValue; . public String toString() return + getX() + , + getY() + ; /Circle3.javapublic class Cir
29、cle3 extends Point3 private double radius; public Circle3() /隐式调用超类的构造方法 public Circle3( int xValue, int yValue, double radiusValue ) super( xValue, yValue ); /显式调用超类的构造方法 setRadius( radiusValue ); . public String toString() /调用超类的toString方法 return Center = + super.toString() + ; Radius = + getRadiu
30、s(); /Cylinder.javapublic class Cylinder extends Circle3 private double height; /圆柱体的高 public Cylinder() public Cylinder( int xValue, int yValue, double radiusValue,double heightValue ) super( xValue, yValue, radiusValue ); /显式调用超类Circle3类的构造函数 setHeight( heightValue ); public void setHeight( double
31、 heightValue ) height = ( heightValue 0.0 ? 0.0 : heightValue ); public double getHeight() return height; public double getArea()/重写超类Circle3的getArea方法 return 2 * super.getArea() + getCircumference() * getHeight(); public double getVolume() return super.getArea() * getHeight(); public String toStrin
32、g()/重写超类Circle3的toString方法 return super.toString() + ; Height = + getHeight(); 小结小结n继承作用:在原有类的基础上派生出高效的子类。n子类可以使用超类中被声明为protected和public的成员，也可以在子类中重写超类中的方法，使该方法的执行更符合子类的情况。n超类的构造函数不能够被继承，但当调用子类的构造函数时，将首先要隐式或显式地调用超类的构造函数。如果类层次结构中的类声明了它们自己的finalize方法，则子类方法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。