【Java 基础语法】万字解析 Java 的包和继承

悠悠 2021-09-13 20:10 148阅读 0赞

### 文章目录 ###

*   *  一、包
     *   *  1. 概念
         *  2. 使用方式
         *  3. 静态导入
         *  4. 创建包
         *  5. 包的访问权限
         *  6. 常见的系统包
     *  二、继承
     *   *  1. 概念
         *  2. 语法规则（含 super 使用）
         *  3. protected 关键字
         *  4. 更复杂的继承关系
         *  5. final 关键字
     *  三、组合
     *  四、总结（含谜底）

## 一、包 ##

### 1. 概念 ###

根据定义：**包是组织类的一种方式**

那么为什么要组织类呢？

> 简单来讲就是**保证类的唯一性**，就比如在以后的工作中，如果大家一起开发一个项目，大家可能在自己的代码中都写到了一个 Test 类，而如果出现了两个同名的类的话，就会冲突，导致代码不能编译通过。
> 
> 用一份代码理解下
> 
>     import java.util.*;
>     public class TestDemo{ 
>         public static void main(String[] args){ 
>             // 得到一个毫秒级的时间戳
>             Date date=new Date();
>         }
>     }
> 
> 上面一份代码，导入了 util 包，并使用了其中的 Date 类，目的是为了得到一个毫秒级的时间戳。而如果我们再导入一个 sql 包
> 
>     import java.sql.*;
>     import java.util.*;
>     public class TestDemo{ 
>         public static void main(String[] args){ 
>             // 得到一个毫秒级的时间戳
>             Date date=new Date();
>         }
>     }
> 
> 上述代码就会编译错误，会显示 `Reference to 'Date' is ambiguous, both 'java.sql.Date' and 'java.util.Date' match` ，即两个包中都有 Date 类，不知道该和哪个匹配。稍微修改下，确定该 Date 是和谁匹配就行，修改方式如
> 
>     java.util.Date date=new java.util.Date();
> 
> 或者修改这里也行
> 
>     import java.sql.*;
>     import java.util.Date;

### 2. 使用方式 ###

Java 中已经提供了很多现成的类供我们使用，如上述代码中的 Date 类，还有我们经常使用的 Scanner 类、Arrays 类等等。

而这些类被放置在各个包中，比如 util 包中就有很多我们常用的类![在这里插入图片描述][watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBA5ZCe5ZCe5ZCQ5ZCQ5aSn6a2U546L_size_8_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16_pic_center]

虽说 Java 有这么多已经包装好的类供我们使用，但是并不是上面有的我们就可以直接使用。

其中 lang 包中的一些类可以直接使用，如 String、Short、Byte、Float 等等（因为这些类会被**自动导入**），写一个代码理解下

public class TestDemo{ 
        public static void main(String[] args){ 
            // 输出 long 的最大值
            System.out.println(Long.MAX_VALUE);	
        }
    }

上述代码是输出 long 类型的最大值，其中使用了 Long 类的 Max\_VALUE 方法。并且不需要手打导入 lang 包

而其它包使用时都需要手动导入，并且导入一般有以下几种方法

>  *  **方法一(不推荐）：** 直接在使用时，类前加包名，如
> 
>     public class TestDemo{ 
>         public static void main(String[] args){ 
>             // 得到一个毫秒级的时间戳
>             java.util.Date date=new java.util.Date();
>         }
>     }
> 
> 这种写法比较麻烦，不简洁
> 
>  *  **方法二：** 使用 impot 语句直接导入某包中的某个类，如
> 
>     import java.util.Date;
>     public class TestDemo{ 
>         public static void main(String[] args){ 
>             // 得到一个毫秒级的时间戳
>             Date date=new Date();
>         }
>     }
> 
> **注意：**
> 
> > 导入包时也可以直接使用\*\*通配符 \*\*\* ，直接导入 util 包中的所有，如
> > 
> >     import java.util.*;
> > 
> > 但是这个并不是直接将该包中的所有类全部导入，而是你用到哪个类就会导入哪个类。
> > 
> > 但是会出现导入的两个包都使用通配符，并且两个包都包含同名类的话，则在使用时就会出现错误，如
> > 
> >     import java.sql.*;
> >     import java.util.*;
> >     public class TestDemo{ 
> >         public static void main(String[] args){ 
> >             // 得到一个毫秒级的时间戳
> >             Date date=new Date();
> >         }
> >     }
> > 
> > 因此更推荐导入某个指定的类
> 
>  *  **方法三（下面会讲解，不常使用）：** 静态导入

了解到这里我们就会发现，Java 中的 `import` 和 C++ 中的 `#include` 差别很大，后者必须使用 `#include` 来引入其他文件内容，但是 Java 不需要。

### 3. 静态导入 ###

其实之前讲方法那一章就提到过静态方法，而静态导入跟静态方法一样，都通过关键字 static 修饰，使用 `import static` 导入包。

而静态导入可以使我们不用写类名，这在某些时候会更加方便，例如

import static java.util.lang.Math.*;
    public class TestDemo{ 
        public static void main(String[] args){ 
            double x=3;
            double ans=pow(x,2);
        }
    }

其实 pow 方法就省略了类名 Math

### 4. 创建包 ###

既然理解了 Java 中的包，那么我们自己可以创建一个包吗？因为这样的话，我们就可以在和别人一起开发的时候，使用同一个类名了！

**基本规则：**

>  *  包中的文件最上方要加上一个 package 语句，来指定该代码在哪个包中
>  *  包名要和代码路径相匹配
>  *  如果一个类没有 package 语句，则会被放到一个默认的包中
>  *  包名需要全部小写，并尽量指定成唯一的名字（一般取名如下）
> 
> 1.  个人项目：pers.发起者名.项目名.模快名
> 2.  团队项目：pers.团队名.项目名.模快名
> 3.  公司项目：com.公司名.项目名.模快名

为了方便上述规则的理解，接下来让我来手动创建一个包吧！

**创建及使用步骤：**

> 1.  右键 src ，点击new ，选择创建一个package![在这里插入图片描述][watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBA5ZCe5ZCe5ZCQ5ZCQ5aSn6a2U546L_size_19_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16_pic_center]
> 2.  创建包名，包名全部小写
>     
>     ![在这里插入图片描述][0bef4bd826054ef8a2a651e2ac7fd2db.png_pic_center]
> 3.  创建之后我们就可以看到这些，并且包名和代码的路径一致![在这里插入图片描述][watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBA5ZCe5ZCe5ZCQ5ZCQ5aSn6a2U546L_size_12_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16_pic_center]
> 4.  点击 demo1，创建一个 Java 文件![在这里插入图片描述][watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBA5ZCe5ZCe5ZCQ5ZCQ5aSn6a2U546L_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16_pic_center]
>     
>     大家发现没，我创建了一个叫 TestDemo 的类，而这个名字在 src 中已经有了。这就是包的作用！并且这个文件上面有 `package pers.dmw.demo1;` 指定了该代码的位置
> 5.  使用创建的类![在这里插入图片描述][watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBA5ZCe5ZCe5ZCQ5ZCQ5aSn6a2U546L_size_15_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16_pic_center]
>     
>     当我们输入 Test 的时候，它出现了两个 TestDemo，下面哪个就是我们创建的类。按照我们以上所学的，先导入包，再使用这个类![在这里插入图片描述][watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBA5ZCe5ZCe5ZCQ5ZCQ5aSn6a2U546L_size_15_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16_pic_center 1]
>     
>     完成啦！

![在这里插入图片描述][db4ddae0bbff4062a33dcdba51bf097c.jpg_pic_center]

### 5. 包的访问权限 ###

之前学类时，我们学过 public 和 private，其中被 public 修饰的成员在整个工程都可以使用，而被 private 修饰成员的则只能在自己的类中使用

而都不被这两者修饰的成员，则可以在这个包的其他类中使用，但是不能在其他包中使用

比如我们个人创建的包中定义两个类 TestDemo1 和 TestDemo2，而 TestDemo 是其他包中的

其中 TestDemo2 代码如下

package pers.dmw.demo1;
    public class TestDemo2 { 
        public int a=10;
        private int b=20;
        int c=30;
    }

Testdemo1 代码如下

package pers.dmw.demo1;
    public class TestDemo1 { 
        public static void main(String[] args) { 
            TestDemo2 testDemo2=new TestDemo2();
            System.out.println(testDemo2.a);
            System.out.println(testDemo2.b);
            System.out.println(testDemo2.c);
        }
    }

其中 b 不能打印，因为 b 被 private 修饰，只能在自己的类中使用

TestDemo 代码如下

package pers.dmw.demo1;
    public class TestDemo { 
        public static void main(String[] args) { 
            TestDemo2 testDemo2=new TestDemo2();
            System.out.println(testDemo2.a);
            System.out.println(testDemo2.b);
            System.out.println(testDemo2.c);
        }
    }

其中 b 和 c 都不能打印，b 是被 private 修饰的类，而 c 没有被修饰，只能在自己的包中使用

### 6. 常见的系统包 ###

包大概的知识已经介绍完了，最后让我们来了解下那些常见的系统包吧！

> 1.  `java.lang`：系统常用基础类（String、Object），此包从 JDK1.1 后自动导入。
> 2.  `java.lang.reflflect`：java 反射编程包
> 3.  `java.net`：进行网络编程开发包
> 4.  `java.sql`：进行数据库开发的支持包
> 5.  `java.util`：是 Java 提供的工具程序包
> 6.  `java.io`：I/O 编程开发包

## 二、继承 ##

我们知道面向对象的基本特征就是：继承、封装、多态

我们已经了解过封装了，接下来就开始学习继承

学习继承之前我们首先回忆一下类与对象，之前我举了一个洗衣服的例子，不记得的朋友可以去 [爆肝1W字只为弄懂类和对象][1W] 这章看看

而今天我再用一个谜语更好的帮大家去理解类和对象

**谜语：**

> 年纪不大，胡子一把。客人来啦，就喊妈妈（打一动物）

**谜底：**

> 诶！？先猜，谜底我已经放到本章的最后了，猜完的小伙伴可以到下面去验证哈

我们可以发现

>  *  谜语就是一种抽象
>  *  谜底就是一个具体
>  *  类就是一个事物的抽象
>  *  对象就是一个抽象的具体

回顾了类与对象之后，我们开始学习继承，那么继承是什么呢？

### 1. 概念 ###

其实这里的继承和我们生活中的继承很类似，比如谁继承了长辈的产业。我们也可以用这样的比喻去写一个代码。

首先我们看一幅图

![在这里插入图片描述][1563470d09a9477e81d3303f759030ea.jpg_pic_center]

图片里有一只羊和一只狼，然后它们都属于动物对吧，那我们可以根据动物去写一个类

class Animal{ 
        public String name;
        public int age;
        public void eat(){ 
            System.out.println("我要睡觉啦！");
        }
        public void bark(){ 
            System.out.println("我要叫啦！");
        }
    }

该类中，定义了动物的名字、年龄属性以及睡觉、叫的行为。我们再继续对狼和羊定义一个类

狼

class Wolf{ 
        public String name;
        public int age;
        public void eat(){ 
            System.out.println("我要睡觉啦！");
        }
        public void bark(){ 
            System.out.println("我要叫啦！");
        }
        public void hunt(){ 
            System.out.println("我要猎食啦！");
        }
    }

羊

class Sheep{ 
        public String name;
        public int age;
        public int cleatNum;
        public void eat(){ 
            System.out.println("我要睡觉啦！");
        }
        public void bark(){ 
            System.out.println("我要叫啦！");
        }
    }

我们发现，在羊和狼的类的定义时，由于它们都属于动物，所以动物的一些属性和行为它们都有，所以我们可以通过继承，将羊和狼的类的代码变得更加简介

狼

class Wolf extends Animal{ 
        public void hunt(){ 
            System.out.println("我要猎食啦！");
        }
    }

羊

class Sheep extends Animal{ 
        public int cleatNum;
    }

如上述代码中的 `A extends B` 就是继承。其中

>  *  **A：叫做子类**或者**派生类**
>  *  **B：叫做父类**、**基类**或者**超类**

当子类继承了父类之后，子类就拥有了父类的方法和属性

因此**继承的意义**就是

> 为了代码的重复使用

**继承的思想**就是

> 1.  抽取共性，放到基类当中
> 2.  extends

### 2. 语法规则（含 super 使用） ###

这里我们再更加详细的介绍继承的语法规则，以便于解决一些疑惑的地方

**语法：**

class 子类 extends 父类{ 
        
    }

**规则：**

>  *  Java 中一个子类只能继承一个父类（C++/python 等语言支持多继承）
>  *  子类会继承父类的所有 public 的字段和方法
>  *  对于父类的 private 的字段和方法，子类无法访问（可以继承）
>  *  子类的实例中，也包含着父类的实例，可以使用 super 关键字得到父类实例的引用

**注意：**

> 由于 Java 当中只能单继承，为了解决这个问题，后面可以通过接口来实现类似于“多继承”的关系

那么上述关键字 super 是什么意思呢？首先我们看这样一段代码

class Animal{ 
        public String name;
        public void eat(){ 
            System.out.println(this.name + "要睡觉啦！");
        }
        public void bark(){ 
            System.out.println(this.name + "要叫啦！");
        }
    }
    class Wolf extends Animal{ 
        public void hunt(){ 
            System.out.println(this.name + "要猎食啦！");
        }
    }
    public class TestDemo{ 
        public static void main(String[] args){ 
            Wolf wolf=new Wolf();
            wolf.name="灰太狼";
            wolf.eat();
            wolf.bark();
            wolf.hunt();
        }
    }

这就是一个简单的子类继承父类的使用。

我们知道创建一个对象分为两步：为对象分配内存和调用构造类。当我们没有定义构造方法时，系统会自动为我们构造一个无参的构造方法。

那如果我们在父类中主动的创建一个构造方法

class Animal{ 
        public String name;
        public Animal(Stirng name){ 
            this.name=name;
        }
        public void eat(){ 
            System.out.println(this.name + "要睡觉啦！");
        }
        public void bark(){ 
            System.out.println(this.name + "要叫啦！");
        }
    }

那么我们要记住：**子类继承父类，需要先帮父类构造**。那么怎么构造呢，就要用到 super

class Wolf extends Animal{ 
        public Wolf(String name){ 
            super(name);	// 显示的调用父类的构造方法
        }
        public void hunt(){ 
            System.out.println(this.name + "我要猎食啦！");
        }
    }

其中 super 就是调用父类的构造方法，这就满足子类继承父类之前，要先构造父类的构造方法

再具体理解下 super：

> **super**：表示当前对象的父类的引用（但这个说法不严谨，这是和 this 类比的结论）
> 
> **super()**：调用父类的构造方法
> 
> **super.父类属性**：调用父类的属性
> 
> **super.父类方法**：调用父类的方法

**注意：**

>  *  当我们不主动创建构造方法时，但不是也有系统主动创建的构造方法吗？因为当我们不主动创建时，系统也主动使用了 super
>  *  super 不能和 this 一起使用，因为它们都要放在第一行
>  *  super 不能放在被 static 修饰的方法中使用，因为它依赖于对象
>  *  super 只会指向最直接的父类，不会指向父类的父类

### 3. protected 关键字 ###

我们对之前学的关键字 public、private、默认以及即将要学的关键字 protected 做一个比较，就可以得到下面的表格

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>num</th> 
   <th>范围</th> 
   <th>private</th> 
   <th>默认（包访问权限）</th> 
   <th>protected</th> 
   <th>public</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>1</td> 
   <td>同一包中的同一类</td> 
   <td>✔</td> 
   <td>✔</td> 
   <td>✔</td> 
   <td>✔</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>2</td> 
   <td>同一包中的不同类</td> 
   <td></td> 
   <td>✔</td> 
   <td>✔</td> 
   <td>✔</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>3</td> 
   <td>不同包中的子类</td> 
   <td></td> 
   <td></td> 
   <td>✔</td> 
   <td>✔</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>4</td> 
   <td>不同包中的非子类</td> 
   <td></td> 
   <td></td> 
   <td></td> 
   <td>✔</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

我们发现在上述代码中，我使用的继承时，父类代码的属性都是用 public 修饰的。这样子类就可以正常使用这些属性，但是这就违背了“封装”的思想。但是如果用 private 修饰，不同包的子类又不能访问

因此出现了一个关键字 protected，使用它的话

>  *  **对于不同包的非子类：** protected 修饰的字段和方法是不能访问的
>  *  **对于不同包的子类和同一包的其他类**：protected 修饰的字段和方法是能访问的

学到这里，我们可以开始解决之前一些未提及的问题了：如果父类和子类都含有同一个参数，那调用时是使用哪个呢？我们来看下面的代码

class Base{ 
        public int a=1;
    }
    class Derieve extends Base{ 
        public int a=3;
        public void func(){ 
            System.out.println(a);
        }
    }
    public class TestDemo{ 
        public static void main(String[] args){ 
            Derieve derieve=new Derieve();
            derieve.func();
        }
    }
    // 结果为：3

也就是说，调用时也是依靠了一个就近原则，默认为子类中的。那么调用时想调用父类该怎么办呢？这时我们就可以使用 super 来调用父类的属性。将 Derieve 类 改成这样即可

class Derieve extends Base{ 
        public int a=3;
        public void func(){ 
            System.out.println(super.a);
        }
    }
    // 结果为：1

至于方法同名的问题下章将讲解！

### 4. 更复杂的继承关系 ###

以上的继承关系都比较简单，如果关系变得更复杂时，如这个样子，我们该怎么办呢？![在这里插入图片描述][watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBA5ZCe5ZCe5ZCQ5ZCQ5aSn6a2U546L_size_12_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16_pic_center 1]

![在这里插入图片描述][81144a63d70f4dfdb2697255771027e9.jpg_pic_center]

emmm，其实一般建议是不希望超过三层的继承关系的，如果继承层次太多了，就需要考虑重构代码。

而有时我们不知不觉就写了很多的继承关系，所以为了在语法上进行限制继承，就可以使用关键字 final

### 5. final 关键字 ###

之前我们了解过 final，它可以修饰一个变量或者字段，使其变成常量，不可以被修改，如

final int a=10;
    // a 为常量不可以被修改

而在这里，final 也能修饰类，此时被修饰的类就不能被继承了，被叫做**密封类**，如

final class A{ 
        
    }

此时 A 就不能被继承了

final 也可以修饰方法，被修饰的方法叫做密封方法，至于此时 final 有什么作用，下章将会讲解！

## 三、组合 ##

上述重点讲解了继承相关的内容，而继承的意义就是：使代码可以重复使用

而组合也是一种表达类之间关系的方式，也能够达到代码重用的效果

顾名思义，组合就是将各种东西组合成一个东西。比如学习，学校就是由老师、学生、教学楼等等组合而成的，我们可以写一个代码

class Teacher{ 
        // ...
    }
    class Student{ 
        // ...
    }
    public class School{ 
        public Teacher[] teachers;
        public Student[] students;
    }

上述代码就是将老师和学生的类封装成了对象，并且作为了另一个类的字段

## 四、总结（含谜底） ##

今天这章重点讲解了包和继承相关的内容，概念比较多，自己的理解也可能很不到位，所以写的不好，希望大家可以理解吧！最后来揭晓我们的谜底吧！

**我是谜底：**![在这里插入图片描述][1f7e580130e94371a5dae92662a6e64f.jpg_pic_center]

其实我自己在猜的时候一直搞不懂羊为啥叫妈妈，羊不都是 miemie~ 的叫嘛，直到我想到了 giegie~![在这里插入图片描述][c37cfcb1bf37416c896e277bac9ea27a.jpg_pic_center]

哈哈哈，艹

nal 有什么作用，下章将会讲解！

[watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBA5ZCe5ZCe5ZCQ5ZCQ5aSn6a2U546L_size_8_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16_pic_center]: /images/20210913/09a66f138dda445482ae3b5dee03c167.png
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