Java简明笔记（四）继承

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Java

2018-01-23

什么是继承

继承是在现有的类的基础上创建新类的过程。继承一个类，你也就重用了它的方法，而且还可以添加新的方法和域。

举个例子：员工有薪水，管理者有薪水+奖金，管理者继承员工，增加 bounus 字段和 setBonus 方法即可。这种情况就是管理者类继承了员工类。

public class Manager extends Employee {
  private double bonus;
  ...

  public void setBonus (double bouns) {
    this.bonus = bonus;
  }
}

Manager类继承了Employee类，除了获得Employee类的变量和方法外，还额外添加了bonus变量和setBonus方法。

方法覆盖（Override，重写）

Employee类有个getSalary方法，返回员工的总薪水。对于管理层来说，除了工资外，还有奖金，于是Employee的getSalary方法不适用，我们需要重写。这个过程就叫方法覆盖（重写）。

public class Manager extends Employee {
  //...

  @Override
  public double getSalary() {
    return super.getSalary() + bonus;
  }
}

super.getSalary() 是 Employee 类的方法。也就是说，我们可以用 super 来调用父类方法。方法覆盖之后还是可以调用父类方法。

重写一个方法，必须匹配准确的参数类型

假如 Employee 类有一个方法

public boolean workdsFor (Employee supervisor){
  ...
}

我们现在要在Manager类重写这个方法，如果我们在 Manager 类这样写：

@Override
public boolean workdsFor (Manager supervisor){
  ...
}

那这不是一个重写的方法，而是一个新方法，因为类型参数不一样！

正确的重写应该是：

@Override
public boolean workdsFor (Employee supervisor){
  ...
}

因此，为了避免发生这样的失误，最好在我们重写方法的前面加上@Override，以注明这是一个重写方法，当我们失误参数写错时，编译器会报错。

Override 和 Overload 的区别

Override 是方法重写，子类对父类方法的重写。需要注意的是，重写方法参数类型不能改，但是返回类型可以改（比父类更小或相等）。

Overload 是方法重载，同一个类中可以有多个名称相同但参数个数、类型或顺序不同的方法。与函数的返回类型无关 。

重写和重载都不要求返回类型，因为 Java 中调用函数并不需要强制赋值。

Overload 和 Overwrite 都与访问控制符（public private protected）无关！但一般不做修改。

初始化：子类构造函数调用父类构造函数

Manager的构造函数不能访问Employee的私有变量，所以我们要用super关键字调用父类的构造函数来初始化。

// 子类构造方法
public Manager (String name, double salary) {

  // 调用父类构造方法
  super(name, salary);

  bonus = 0;
}

父类赋值

在 Java 中，将一个子类对象赋给父类变量是可以的。Java有动态查找（多态），即使是 Employee 类型，执行的时候还是会执行 Manager 的方法。

Manager boss = new Manager(...);
Employee empl = boss;  // it is ok.

//执行的是Manager.getSalary
double salary = empl.getSalary();

但是这也有一个缺点，那就是只能调用属于父类的方法（getSalary），而不能调用子类方法（getBonus）。

Employee empl = new Manager(...);
empl.setBonus(10010); //编译报错

解决这个问题，可以用instanceof操作符。

Employee empl = new Manager(...);

//如果 empl 可以向下转型为 Manager，则类型转换
if (empl instanceof Manager) {
  Manager mgr = (Manager) empl;
  mgr.setBonus(10010);
}

参考：Java简明笔记（二）面向对象多态一节

final、abstract、interface

final方法不能被覆盖，final类不能被继承。
abstract方法没有实现，abstract类不能被实例化。
Java中，类比接口优先（class win）。因此一个类继承了另一个类，又实现了某个接口，碰巧父类和接口有同名方法。这时，默认为父类的实现。

public class A extends B implements C {
  //...
}

终极父类：Object

Object 是 Java 中所有类的父类。可以把任何一种数据类型的变量赋给 Object 类型的变量（基本数据类型也可以，会自动装箱）。

Object类有几个重要的方法：

clone方法

protected Object clone()

用于创建并返回此对象的一个副本，实现对象的浅复制。注意：只有实现了 Cloneable 接口才可以调用该方法，否则抛出 CloneNotSupportedException 异常。

ToString方法

public String toString()

用于返回该对象的字符串表示。许多 toString 方法都采用一种格式：类名后面跟中括号，里面是实例变量。

例如： Point 类的 toString 输出：

Java.awt.Point[x=10, y=20]

所以，在我们的Employee方法中，可以重写 toString 为

public String toString() {
  return getClass().getName() + "[name=" + name + ",Salary=" + salary + "]"
}

提示：打印多维数组用 Array.deepToString 方法。

equals方法

public boolean equals(Object obj) {
    return (this == obj);
}

用于判断一个对象是否与另一个对象相等。注意，判断的是对象引用是否相同。

考虑下面的例子：

public static void main(String[] args) {
Object o = new Object();
Object oo = new Object();
System.out.println(o.equals(oo)); // 输出：false

String s = new String("aaa");
String ss = new String("aaa");
System.out.println(s.equals(ss)); // 输出：true
}

为什么同样是 new 对象，两个 Object 返回 false，两个 String 却返回 true 呢？原因是：String 重写了 equal() 方法，不是用 == 来判断的，而是比较值。具体看：探究 String 类 equals 方法源码

提示：

一般情况下，我们不需要重写equals方法。
对于基本数据类型，用“==”，但是在 double 中，如果担心正负无穷大或NaN，用Double.equals。
对于对象，如果担心对象为null，用Object.equals(x, y)，如果x为空，返回false。而如果你常规的用x.equals(y)则会抛出异常。
equals 方法的注释中提示我们，如果重写了 equals 方法，最好也重写 hashcode 方法。

什么时候需要重写 equals，什么时候需要重写 hashcode ？

重写 equals

默认的，在 Object 类中比较的是两个对象的地址(==) ，地址相同，即同一个对象， equals 返回真。但是，当某些类我们希望只要某个或某些属性相同，就认为他们是相同的，这时候就需要重写 equals 。

例如 String ，可能 new 了两个 String 对象，但是存的都是一样的字符数组。他们的地址是不一样的，但是我们也说是 equals 的。

重写 hashcode

当重写了 equals 的时候，也必须重写 hashcode。以免发生 equals 为真，hashcode 却为假的情况。这违背了 hashcode 的性质。

举例来说，HashSet 会用 hashcode 方法得到 hash 值，并以这个 hash 值决定存入 HashSet 的位置。当我们想用 HashSet 存储对象时，两个 equals 的对象都被存入了 HashSet ，这跟 HashSet 储存不重复元素的原则不符。

wait方法

public final void wait() throws InterruptedException
public final native void wait(long timeout) throws InterruptedException
public final void wait(long timeout, int nanos) throws InterruptedException

wait方法用于让当前线程等待，直到其他线程调用此对象的 notify() 方法或 notifyAll() 方法。

wait() 使当前线程等待该对象的锁。当前线程必须是该对象的拥有者，也就是具有该对象的锁。wait() 方法一直等待，直到获得锁或者被中断。

wait(long timeout) 设定一个超时间隔，如果在规定时间内没有获得锁就返回（继续执行后面的代码），不会抛超时异常。

调用wait(long timeout)后当前线程进入睡眠状态，直到以下事件发生：

其他线程调用了该对象的 notify 方法
其他线程调用了该对象的 notifyAll 方法
其他线程调用了 interrupt 中断该线程
时间间隔到了

此时该线程就可以被调度了，如果是被中断的话就抛出一个 InterruptedException 异常。

notify方法

public final native void notify();

唤醒在该对象上等待的某个线程

notify()是对对象锁的唤醒操作。但有一点需要注意的是：notify() 调用后，并不是马上就释放对象锁的，而是在相应的 synchronized(){} 语句块执行结束，自动释放锁后，JVM会在 wait() 对象锁的线程中随机选取一线程，赋予其对象锁，唤醒线程，继续执行。这样就提供了在线程间同步、唤醒的操作。

notifyAll方法

public final native void notifyAll();

唤醒在该对象上等待的所有线程。

hashCode方法

public native int hashCode();

哈希码是个来源于对象的整数。哈希码应该是杂乱无序的，如果 x 和 y 是两个不相等的对象，他们的hashCode方法很可能不同。

引申：hashcode的作用

hashCode用于返回对象的散列值，用于在散列函数中确定放置的桶的位置。

hashCode的存在主要是用于查找的快捷性，如Hashtable，HashMap等，hashCode是用来在散列存储结构中确定对象的存储地址的；
如果两个对象相同，就是适用于equals(java.lang.Object) 方法，那么这两个对象的hashCode一定要相同；
如果对象的equals方法被重写，那么对象的hashCode也尽量重写，并且产生hashCode使用的对象，一定要和equals方法中使用的一致，否则就会违反上面提到的第2点；
两个对象的hashCode相同，并不一定表示两个对象就相同，也就是不一定适用于equals(java.lang.Object) 方法，只能够说明这两个对象在散列存储结构中，如Hashtable，他们“存放在同一个篮子里”。

参考：数据结构（六）查找——哈希函数和哈希表

getClass方法

public final native Class<?> getClass();

native方法，也是 final 方法，用于返回此 Object 的运行时类型。

finalize方法

protected void finalize() throws Throwable {
  // 没有任何东西
}

一般不要使用finalize，最主要的用途是回收特殊渠道申请的内存。Java程序有垃圾回收器，所以一般情况下内存问题不用程序员操心。但有一种JNI(Java Native Interface)调用non-Java程序（C或C++），finalize()的工作就是回收这部分的内存。

当垃圾回收器确定不存在对该对象的更多引用时，由对象的垃圾回收器调用此方法。见 Java虚拟机（四）垃圾回收策略。

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