Java核心技术卷I:继承

调用超类的方法

当子类需要获取超类的私有字段时,需要使用关键字super来调用超类中的get方法,因为私有字段只能被类内的方法访问。

super.method();

子类构造器

由于子类中不含有超类的私有字段,在构造时,需要调用超类的构造函数。其中,super调用构造器必须是子类构造器的第一条语句,如果没有super语句,将会自动调用超类的无参数构造器,如果超类没有无参数构造器,则会报错。

super(name, salary);

多态

超类类型的变量可以引用子孙类的对象,但是不能调用子孙类特有的方法。

理解方法调用

几个概念

  • 静态绑定:对于private、static、final方法或者构造器,编译器知道应该调用哪个方法,无需在运行时动态绑定。
  • 动态绑定:对于方法依赖于隐式参数的实际类型,必须在运行时使用动态绑定。
  • 签名:方法名、参数列表

调用的详细过程

假如隐式参数x声明为类C的一个对象,对于x.f(args):

  1. 编译器查看对象的声明类型和方法名,例举出C类中所有名为f的方法及其超类中所有可访问的名为f的方法。
  2. 确定方法调用中提供的参数类型,如果所有f的方法中存在与之匹配的参数类型,就选择这个方法,这个过程称为重载解析。如果没有找到匹配的参数类型,会寻找与类型转换后匹配的方法,如果找到多个,则报错。
    注:如果每次调用方法都需要完成搜索,开销过大。因此虚拟机会预先每个类计算方法表,调用方法时,虚拟机仅查找表即可。
Manager:
  getName() -> Employee.getName()
  getSalary() -> Manager.getSalary()
  setBonus(double) -> Manager.setBonus(double)

强制类型转换

子类引用可以赋给超类变量,但超类引用不可以赋给子类变量,在强制转换前,需要进行检查。

if (staff[i] instanceof Manager){
  boos = (Manager) staff[1];
}

强制类型转换不是一种好的做法,通常可以利用多态正确的调用方法,除非是调用子类特有的方法。但如果出现这样的情况,说明超类的设计是有问题的,违反了设计模式原则:依赖抽象而不依赖具体类。需要重新设计。

受保护访问

  • protected:超类中的某个方法或字段只能由同一个包中的子类访问。

Object:所有类的超类

  • 除了基本类型,其他类型均扩展自Object。
  • Object类型的变量可以引用任意类型的对象,但是Object变量是一个范型容器,若要对其内容进行具体操作,需要强制转换成对象的原始类型。

对Object类重的方法进行重载

  1. euqals方法
  • null安全方法Objects.equals(a, b)可以使得在a和b均为null时返回true,在一个为null时返回false。a.equals(b)在a或b为null时会报错。
  • 子类中定义equals方法时,首先调用超类的equals方法,如果超类中的字段均相等,再比较子类中的实例字段。
  • equals方法步骤:
    1)显示参数命名为otherObject,稍后将其强制转换成另一个名为other的变量。
    2)检测this与otherObject是否相等:
if(this == otherObject) return true;

3)检测otherObject是否为null,如果是null返回false:

if(otherObject == null) return false;

4)检测this与otherObject的类:

// equals的语义可以在子类中改变
if(getClass() != otherObject.getClass()) return false;
//所有子类的equals语义都相同
if(!(otherObject instanceof Classname)) return false;

5)将otherObject转换成相应类型的变量

Classname other = (Classname) otherObject;

6)根据相等性概念比较字段,基本类型用==,对象字段用null安全的Objects.equals比较。

return field1 == other.field1
    && Objects.equals(field2, other.field2)
    && ...;
  1. hashCode方法
  • 由对象导出的一个整型值,对于String类来说,其散列码跟内容有关;Object类型默认从对象存储的位置得到散列码。
  • 如果对一个类重新定义了equals方法,那么也需要重新定义hashcode方法,并且他们的定义要相容,对于euqals方法返回值为true的对象,hashCode方法返回值也应该相同。另外要合理组合实例字段的散列码,使得不同对象产生散列码分布更为均匀。对于各个字段需要使用null安全方法获得散列值。
public class Employee
{
  public int hashCode()
  {
    return 7 * Objects.hashCode(name)
        + 11 * Double.hashCode(salary)
        + 13 * Objects.hashCode(hireDay);
  }
}
//Arrays.hashCode()可用于安全计算数组的散列值。
  1. toString方法
    返回表示对象值的一个字符串。
public String toString(){
  return getClass().getName()
      + "[name="+name
      + ",salary="+ salary
      + "]";
}
//对于一维数组
String s = Arrays.toString(arr);
//对于多维数组
String s = Arrays.deepToString(multArr);

泛型数组列表

ArrayList是一个有类型参数的泛型类,相关的方法如下:

  • boolean add(E obj)
  • int size()
  • void ensureCapacity(int capacity)
  • void trimToSize():将数组存储容量缩减到当前大小
  • E set(int index, E obj)
  • E get(int index)
  • void add(int index, E obj)
  • E remove(int index)

类型化与原始数组列表的兼容性

将类型化数组传递给原始ArrayList方法不需要进行强制转换,将原始ArrayList赋值给一个类型化ArrayList会得到一个警告。
虚拟机中没有类型参数,强制转换ArrayList和ArrayList<E>将执行相同的运行时检查。

对象包装器和自动装箱

基本类型 对象包装器
int Integer
long Long
float Float
double Double
short Short
byte Byte
char Character
boolean Boolean
对象包装器的继承关系

自动装箱和自动拆箱

会自动的将基本类型和对象包装器进行自动的转换。是由编译器完成的工作。
基本类型和对象包装器之间的区别:同一性,==应用于包装器时,检测的是对象是否有相同的内存地址,需要调用equals方法。

Tips:对于boolean,byte,char<=127,介于-128至127之间的short和int会被包装到固定位置的对象中,因此==会成立。

  • int intValue()
  • static String toString(int i)
  • static String toString(int i, int radix)
  • static int parseInt(String s) //和Integer对象没有关系,但是用于放置该方法很合适
  • static int parseInt(String s, int radix)
  • static Integer valueOf(String s)
  • static Integer valueOf(String s, int radix)
  • Number parse(String s)

变参

public class PrintStream{
  public PrintStream printf(String fmt, Object... args){return format(fmt, args);}
}

...表示可以接受任意数量的对象,类似于数组。等价于new Object[] {}。
当有定长参数时,重载解析优先匹配定长参数的方法。

枚举类

public enum Size{SMALL, MEDIUM, LARGE}

定义了一个有三个实例的类,但是不能构造新的对象。因此比较时可以直接使用== 。

  • String toString():Size.SMALL.toString()
  • static Enum valueOf(Class enumClass, String name)
  • int ordinal():返回枚举常量在枚举类型中的位置
  • int compareTo(E other):在other前返回负整数,等于返回0,否则返回正整数。

反射

定义:能分析类能力的程序。
作用:

  • 在运行时分析类的能力。
  • 在运行时检查对象,例如,编写一个适用于所有类的toString方法。
  • 实现泛型数组操作代码。
  • 利用Method操作对象,这个对象很像C++中的对象指针。

Class类

Java运行时系统会为所有对象维护一个运行时类型标识,用于跟踪所有对象所属的类。
作用:用于保存特定类的属性。
获取特定类型的Class类对象:

  • getClass():用于对象
  • Class.forName(String className)
  • class 关键字:用于类型
    虚拟机为每个类型管理一个唯一的Class对象,因此可以用==来比较两个类对象。

==和instanceof的区别:
如果一方是另一方的子类,==测试将会失败。
利用Class对象创建实例:

var className = "java.util.Random";
Class cl = Class.forName("className");
Object obj = cl.getConstructor().newInstance();

利用反射分析类的能力——检查类的结构

  • Field:描述类中的字段
    • Class getType()
  • Method:描述类中的方法
    +int getModifiers():返回一个用于表示修饰符的0/1位整数
    +Object invoke(Object obj, Object... args)
  • Constructor:描述类中的构造器
    • int getModifiers()
  • Modifier:描述方法或构造器的修饰符
    • static boolean isPublic():用于判断getModifiers()返回的整数。
    • static boolean isFinal():用于判断getModifiers()返回的整数。
    • static boolean isPrivate():用于判断getModifiers()返回的整数。

获取这些类数组的方法:

  • 获取公共字段、方法和构造器的数组,包括超类的公共成员:getFields(),getMethods(),getConstructors()
  • 获取声明的字段、方法和构造器的数组,不包括超类的公共成员:getDeclaredFields(),getDeclaredMethods(),getDeclaredConstructors()
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