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社区首页 >专栏 >Java基础(八):封装、继承、多态与关键字this、super详解

Java基础(八):封装、继承、多态与关键字this、super详解

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Java微观世界
发布2025-07-17 17:34:43
发布2025-07-17 17:34:43
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Java基础系列文章

Java基础(一):初识Java——发展历程、技术体系与JDK环境搭建

Java基础(二):八种基本数据类型详解

Java基础(三):逻辑运算符详解

Java基础(四):位运算符详解

Java基础(五):流程控制全解析——分支(if/switch)和循环(for/while)的深度指南

Java基础(六):数组全面解析

Java基础(七): 面向过程与面向对象、类与对象、成员变量与局部变量、值传递与引用传递、方法重载与方法重写

Java基础(八):封装、继承、多态与关键字this、super详解

一、封装

  • 本质理解:将数据属性和操作该数据的方法(行为)捆绑在中,通过访问控制修饰符限制外部对其内部细节的直接访问
  • 核心目的
    1. 保护内部数据的完整性:防止外部代码随意修改导致状态不一致
    2. 隐藏实现细节:对外只暴露必要的接口,降低模块间的耦合度
    3. 简化使用复杂度:使用者只需关注接口,不必了解内部复杂逻辑
  • 通俗的讲,把该隐藏的隐藏起来,该暴露的暴露出来。这就是封装性的设计思想

访问控制修饰符的应用技巧

修饰符

本类

同包类

子类(不同包)

其他包非子类

常用场景

private

字段隐藏,内部方法封装

default

包级私有工具类与实现

protected

子类需访问的父类属性和方法

public

对外接口、常量的暴露

示例:封装的典型应用

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public class Person {
    // 私有属性(隐藏内部实现)
    private String name;
    private int age;

    // Getter/Setter方法(暴露受控接口)
    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        if (name == null || name.trim().isEmpty()) { // 校验逻辑
            throw new IllegalArgumentException("姓名不能为空");
        }
        this.name = name;
    }

    public int getAge() {
        return age;
    }

    public void setAge(int age) {
        if (age < 0 || age > 150) { // 年龄合理性校验
            throw new IllegalArgumentException("年龄不合法");
        }
        this.age = age;
    }
}
  • name和age被声明为private,外部无法直接修改
  • 通过setNamesetAge方法设置值时,会先进行合法性校验,避免无效数据破坏对象状态

二、关键字this

在 Java 中,this 关键字是一个指向当前对象实例的引用变量,主要用于解决变量命名冲突、调用其他构造方法或传递当前对象。下面介绍5种核心用法。

1、解决成员变量与局部变量命名冲突

  • 当成员变量(类属性)与局部变量(方法参数或内部变量)同名时,使用 this 明确指定成员变量
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public class Person {
    private String name; // 成员变量
    
    public void setName(String name) { // 局部变量
        this.name = name; // 用 this 指代成员变量
    }
}

2、在构造方法中调用其他构造方法

  • 使用 this(...) 在构造方法中调用同类其他构造方法(必须放在第一行
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public class Rectangle {
    private int width, height;
    
    public Rectangle() {
        this(10, 10); // 调用带参构造方法
    }
    
    public Rectangle(int width, int height) {
        this.width = width;
        this.height = height;
    }
}

3、作为参数传递当前对象

  • 当前对象传递给其他方法
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public class Printer {
    public void print() {
        System.out.println("Printing...");
    }
}

public class Document {
    private String content;
    
    public void sendToPrinter(Printer printer) {
        printer.print(this.content); // 传递内容
    }
    
    public void process() {
        new Printer().printDocument(this); // 传递当前 Document 对象
    }
}

4、返回当前对象(链式调用)

  • 在方法中返回 this 实现链式调用
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public class Calculator {
    private int value;
    
    public Calculator add(int num) {
        this.value += num;
        return this; // 返回当前对象
    }
    
    public Calculator subtract(int num) {
        this.value -= num;
        return this;
    }
}

// 链式调用示例
Calculator calc = new Calculator();
calc.add(5).subtract(3).add(10); // 连续操作

5、内部类中访问外部类对象

  • 当内部类与外部类有同名变量时,用 外部类名.this 明确指定
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public class Outer {
    private String name = "Outer";
    
    class Inner {
        private String name = "Inner";
        
        public void printNames() {
            System.out.println(name);         // "Inner" (内部类变量)
            System.out.println(Outer.this.name); // "Outer" (外部类变量)
        }
    }
}

三、继承

  • 本质理解:子类(派生类)继承父类(基类)的非私有属性和方法,实现代码重用并扩展新功能或重写特定行为
  • 核心目的
    1. 代码复用:减少冗余代码,提升开发效率
    2. 建立类层级关系:通过 is-a 关系建模(如 Manager is an Employee
    3. 实现多态基础:子类可替代父类对象使用(里氏替换原则)
  • 深度特性解析
    1. extends 关键字实现单继承(Java不支持多继承)
    2. 父类构造方法通过 super() 调用
    3. @Override 注解确保正确重写方法
    4. 所有类隐式继承 Object 类(如toString()equals()方法)

示例:公司员工体系建模

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class Employee {
    private String name;
    private double baseSalary;
    
    public Employee(String name, double salary) {
        this.name = name;
        this.baseSalary = salary;
    }
    
    public double calculatePay() {
        return baseSalary; // 普通员工直接返回基础薪资
    }
}

class Manager extends Employee {
    private double bonus; // 经理特有属性-奖金
    
    public Manager(String name, double salary, double bonus) {
        super(name, salary); // 调用父类构造
        this.bonus = bonus;
    }
    
    @Override
    public double calculatePay() {
        // 扩展行为:经理工资 = 基础工资 + 奖金
        return super.calculatePay() + bonus; 
    }
    
    public void conductReview() { 
        // 经理特有方法
        System.out.println("Conducting performance review...");
    }
}

四、关键字super

在 Java 中,super是一个特殊的关键字,主要用于访问父类(超类)的成员(属性方法构造器)。它在继承关系中发挥着关键作用。

1、调用父类的构造器

  • 在子类构造器中用 super(...) 调用父类构造器
  • 必须是子类构造器的第一行语句this()super() 不能共存)
  • 若未显式调用,编译器会自动插入 super()(调用父类无参构造器)
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 class Parent {
     Parent(int value) {
         System.out.println("Parent构造器: " + value);
     }
 }

 class Child extends Parent {
     Child() {
         super(10); // 显式调用父类有参构造器
         System.out.println("Child构造器");
     }
 }

2、访问父类的成员变量

  • 当子类变量与父类同名时,用 super.变量名 区分父类变量
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class Parent {
    String name = "父类";
}

class Child extends Parent {
    String name = "子类";
    
    void print() {
        System.out.println(super.name); // 输出: 父类
        System.out.println(this.name);   // 输出: 子类
    }
}

3、调用父类被重写的方法

  • 子类重写父类方法后,用 super.方法名() 调用父类原始方法:
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class Parent {
    void show() {
        System.out.println("Parent的方法");
    }
}

class Child extends Parent {
    @Override
    void show() {
        super.show(); // 先调用父类方法
        System.out.println("Child的方法");
    }
}

this关键字(或者this和super都不写)查找变量或方法时,优先查找当前类,找不到则向父类逐层查找

五、多态

  • 本质理解:同一个方法调用,在不同对象上表现出不同的行为
  • Java实现的两大途径
    1. 编译时多态(静态/方法重载):相同方法名,不同参数列表
    2. 运行时多态(动态绑定/方法重写):父类引用指向子类对象,调用被重写方法

运行机制揭秘:

#mermaid-svg-dhn0HgxqsLqWvmhq {font-family:"trebuchet ms",verdana,arial,sans-serif;font-size:16px;fill:#333;}#mermaid-svg-dhn0HgxqsLqWvmhq .error-icon{fill:#552222;}#mermaid-svg-dhn0HgxqsLqWvmhq .error-text{fill:#552222;stroke:#552222;}#mermaid-svg-dhn0HgxqsLqWvmhq .edge-thickness-normal{stroke-width:2px;}#mermaid-svg-dhn0HgxqsLqWvmhq .edge-thickness-thick{stroke-width:3.5px;}#mermaid-svg-dhn0HgxqsLqWvmhq .edge-pattern-solid{stroke-dasharray:0;}#mermaid-svg-dhn0HgxqsLqWvmhq .edge-pattern-dashed{stroke-dasharray:3;}#mermaid-svg-dhn0HgxqsLqWvmhq .edge-pattern-dotted{stroke-dasharray:2;}#mermaid-svg-dhn0HgxqsLqWvmhq .marker{fill:#333333;stroke:#333333;}#mermaid-svg-dhn0HgxqsLqWvmhq .marker.cross{stroke:#333333;}#mermaid-svg-dhn0HgxqsLqWvmhq svg{font-family:"trebuchet ms",verdana,arial,sans-serif;font-size:16px;}#mermaid-svg-dhn0HgxqsLqWvmhq .actor{stroke:hsl(259.6261682243, 59.7765363128%, 87.9019607843%);fill:#ECECFF;}#mermaid-svg-dhn0HgxqsLqWvmhq text.actor>tspan{fill:black;stroke:none;}#mermaid-svg-dhn0HgxqsLqWvmhq .actor-line{stroke:grey;}#mermaid-svg-dhn0HgxqsLqWvmhq .messageLine0{stroke-width:1.5;stroke-dasharray:none;stroke:#333;}#mermaid-svg-dhn0HgxqsLqWvmhq .messageLine1{stroke-width:1.5;stroke-dasharray:2,2;stroke:#333;}#mermaid-svg-dhn0HgxqsLqWvmhq #arrowhead path{fill:#333;stroke:#333;}#mermaid-svg-dhn0HgxqsLqWvmhq .sequenceNumber{fill:white;}#mermaid-svg-dhn0HgxqsLqWvmhq #sequencenumber{fill:#333;}#mermaid-svg-dhn0HgxqsLqWvmhq #crosshead path{fill:#333;stroke:#333;}#mermaid-svg-dhn0HgxqsLqWvmhq .messageText{fill:#333;stroke:#333;}#mermaid-svg-dhn0HgxqsLqWvmhq .labelBox{stroke:hsl(259.6261682243, 59.7765363128%, 87.9019607843%);fill:#ECECFF;}#mermaid-svg-dhn0HgxqsLqWvmhq .labelText,#mermaid-svg-dhn0HgxqsLqWvmhq .labelText>tspan{fill:black;stroke:none;}#mermaid-svg-dhn0HgxqsLqWvmhq .loopText,#mermaid-svg-dhn0HgxqsLqWvmhq .loopText>tspan{fill:black;stroke:none;}#mermaid-svg-dhn0HgxqsLqWvmhq .loopLine{stroke-width:2px;stroke-dasharray:2,2;stroke:hsl(259.6261682243, 59.7765363128%, 87.9019607843%);fill:hsl(259.6261682243, 59.7765363128%, 87.9019607843%);}#mermaid-svg-dhn0HgxqsLqWvmhq .note{stroke:#aaaa33;fill:#fff5ad;}#mermaid-svg-dhn0HgxqsLqWvmhq .noteText,#mermaid-svg-dhn0HgxqsLqWvmhq .noteText>tspan{fill:black;stroke:none;}#mermaid-svg-dhn0HgxqsLqWvmhq .activation0{fill:#f4f4f4;stroke:#666;}#mermaid-svg-dhn0HgxqsLqWvmhq .activation1{fill:#f4f4f4;stroke:#666;}#mermaid-svg-dhn0HgxqsLqWvmhq .activation2{fill:#f4f4f4;stroke:#666;}#mermaid-svg-dhn0HgxqsLqWvmhq .actorPopupMenu{position:absolute;}#mermaid-svg-dhn0HgxqsLqWvmhq .actorPopupMenuPanel{position:absolute;fill:#ECECFF;box-shadow:0px 8px 16px 0px rgba(0,0,0,0.2);filter:drop-shadow(3px 5px 2px rgb(0 0 0 / 0.4));}#mermaid-svg-dhn0HgxqsLqWvmhq .actor-man line{stroke:hsl(259.6261682243, 59.7765363128%, 87.9019607843%);fill:#ECECFF;}#mermaid-svg-dhn0HgxqsLqWvmhq .actor-man circle,#mermaid-svg-dhn0HgxqsLqWvmhq line{stroke:hsl(259.6261682243, 59.7765363128%, 87.9019607843%);fill:#ECECFF;stroke-width:2px;}#mermaid-svg-dhn0HgxqsLqWvmhq :root{--mermaid-font-family:"trebuchet ms",verdana,arial,sans-serif;} Main Employee Manager employee.calculatePay() JVM查实际对象类型 执行Manager的calculatePay() 返回结果 Main Employee Manager

1、方法内局部变量的赋值体现多态

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public class TestPet {
    public static void main(String[] args) {
        //多态引用
        Pet pet = new Dog();
        pet.setNickname("小白");

        //多态的表现形式
        /*
        编译时看父类:只能调用父类声明的方法,不能调用子类扩展的方法;
        运行时,看“子类”,如果子类重写了方法,一定是执行子类重写的方法体;
         */
        pet.eat();//运行时执行子类Dog重写的方法
//      pet.watchHouse();//不能调用Dog子类独有的扩展方法

        pet = new Cat();
        pet.setNickname("雪球");
        pet.eat();//运行时执行子类Cat重写的方法
    }
}

2、方法的形参声明体现多态

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public class Person{
    private Pet pet;
    public void adopt(Pet pet) {//形参是父类类型,实参是子类对象
        this.pet = pet;
    }
    public void feed(){
        pet.eat();//pet实际引用的对象类型不同,执行的eat方法也不同
    }
}

3、方法返回值类型体现多态

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public class PetShop {
    //返回值类型是父类类型,实际返回的是子类对象
    public Pet sale(String type){
        switch (type){
            case "Dog":
                return new Dog();
            case "Cat":
                return new Cat();
        }
        return null;
    }
}

4、成员变量没有多态性

  • 即使子类定义了与父类同名的实例变量,该变量也不会覆盖父类的变量
  • 访问变量时是基于引用的编译时类型决定的,而非对象的实际类型
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public class TestVariable {
    public static void main(String[] args) {
        Base b = new Sub();
        System.out.println(b.a);  // 1
        System.out.println(((Sub)b).a);  // 2

        Sub s = new Sub();
        System.out.println(s.a); // 2
        System.out.println(((Base)s).a);  // 1
    }
}
class Base{
    int a = 1;
}
class Sub extends Base{
    int a = 2;
}

5、向上转型和向下转型

向上转型

  • 定义:将子类对象引用转换为父类类型
  • 特点:
    • 自动发生(隐式转换)
    • 绝对安全(子类“是”父类的一种)
    • 只能访问父类中定义的成员(方法或变量),不能访问子类独有成员
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class Animal {
    void eat() {
        System.out.println("Animal eats");
    }
}

class Dog extends Animal {
    @Override
    void eat() {
        System.out.println("Dog eats bones");
    }
    
    void bark() {
        System.out.println("Dog barks");
    }
}

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        // 向上转型:Dog -> Animal
        Animal animal = new Dog();  // 隐式转换
        
        animal.eat();  // 输出:"Dog eats bones"(多态:调用子类重写方法)
        // animal.bark(); // 编译错误!父类引用无法访问子类特有方法
    }
}

向下转型

定义:将父类对象引用强制转换回子类类型

特点:

  • 需显式强制转换(可能抛出ClassCastException
  • 不安全(必须确保父类引用实际指向目标子类对象)
  • 转换成功后,可访问子类特有成员

安全做法:先用instanceof检查类型

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if (父类引用 instanceof 目标子类) {
    目标子类 引用 = (目标子类) 父类引用;
}
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public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Animal animal = new Dog();  // 向上转型
        
        // 向下转型(安全方式)
        if (animal instanceof Dog) {
            Dog dog = (Dog) animal;  // 强制转换
            dog.eat();   // 输出:"Dog eats bones"
            dog.bark();  // 输出:"Dog barks"(访问子类特有方法)
        }
        
        // 错误示例(导致ClassCastException)
        Animal cat = new Cat();
        // Dog invalidDog = (Dog) cat; // 运行时异常:cat不是Dog对象
    }
}
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原始发表:2025-07-15,如有侵权请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除

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  • 一、封装
  • 二、关键字this
    • 1、解决成员变量与局部变量命名冲突
    • 2、在构造方法中调用其他构造方法
    • 3、作为参数传递当前对象
    • 4、返回当前对象(链式调用)
    • 5、内部类中访问外部类对象
  • 三、继承
  • 四、关键字super
    • 1、调用父类的构造器
    • 2、访问父类的成员变量
    • 3、调用父类被重写的方法
  • 五、多态
    • 1、方法内局部变量的赋值体现多态
    • 2、方法的形参声明体现多态
    • 3、方法返回值类型体现多态
    • 4、成员变量没有多态性
    • 5、向上转型和向下转型
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