一、多态（晚绑定；运行时；一个接口，多种实现）
面向对象的四大特性：封装、继承、多态、抽象。从一定角度来看，封装和继承几乎都是为多态而准备的。是最重要的知识点。
多态的定义：指允许不同类的对象对同一消息做出响应。即同一消息可以根据发送对象的不同而采用多种不同的行为方式。（发送消息就是函数调用）
实现多态的技术称为：动态绑定（dynamic binding），是指在执行期间判断所引用对象的实际类型，根据其实际的类型调用其相应的方法。
多态的作用：消除类型之间的耦合关系。
现实中，关于多态的例子不胜枚举。比方说按下 F1 键这个动作，如果当前在 Flash 界面下弹出的就是 AS 3 的帮助文档；如果当前在 Word 下弹出的就是 Word 帮助；在 Windows 下弹出的就是 Windows 帮助和支持。同一个事件发生在不同的对象上会产生不同的结果。
下面是多态存在的三个必要条件，要求大家做梦时都能背出来！
多态存在的三个必要条件
一、要有继承；
二、要有重写；
三、父类引用指向子类对象。
多态的好处：
1、可替换性（substitutability）。多态对已存在代码具有可替换性。例如，多态对圆Circle类工作，对其他任何圆形几何体，如圆环，也同样工作。
2、可扩充性（extensibility）。多态对代码具有可扩充性。增加新的子类不影响已存在类的多态性、继承性，以及其他特性的运行和操作。实际上新加子类更容易获得多态功能。例如，在实现了圆锥、半圆锥以及半球体的多态基础上，很容易增添球体类的多态性。
3、接口性（interface-ability）。多态是超类通过方法签名，向子类提供了一个共同接口，由子类来完善或者覆盖它而实现的。如图8.3 所示。图中超类Shape规定了两个实现多态的接口方法，computeArea()以及computeVolume()。子类，如Circle和Sphere为了实现多态，完善或者覆盖这两个接口方法。
4、灵活性（flexibility）。它在应用中体现了灵活多样的操作，提高了使用效率。
5、简化性（simplicity）。多态简化对应用软件的代码编写和修改过程，尤其在处理大量对象的运算和操作时，这个特点尤为突出和重要。
Java中多态的实现方式：接口实现，继承父类进行方法重写，同一个类中进行方法重载。
实例一：
public class Wine {
public void fun1(){
System.out.println("Wine 的Fun.....");
fun2();
}
public void fun2(){
System.out.println("Wine 的Fun2...");
}
}
public class JNC extends Wine{
/**
* @desc 子类重载父类方法
* 父类中不存在该方法，向上转型后，父类是不能引用该方法的
* @param a
* @return void
*/
public void fun1(String a){
System.out.println("JNC 的 Fun1...");
fun2();
}
/**
* 子类重写父类方法
* 指向子类的父类引用调用fun2时，必定是调用该方法
*/
public void fun2(){
System.out.println("JNC 的Fun2...");
}
}
public class Test {
public static void main(String[] args) {
Wine a = new JNC();
a.fun1();
}
} 运行结果：
Wine 的Fun.....
JNC 的Fun2... 实例二（多态==晚绑定）：
不要把函数重载理解为多态。因为多态是一种运行期的行为，不是编译期的行为。
比如 Parent p = new Child();
当使用多态方式调用方法时，首先检查父类中是否有该方法，如果没有，则编译错误；如果有，再去调用子类的该同名方法。（注意此处，静态static方法属于特殊情况，静态方法只能继承，不能重写Override，如果子类中定义了同名同形式的静态方法，它对父类方法只起到隐藏的作用。调用的时候用谁的引用，则调用谁的版本。）
如果想要调用子类中有而父类中没有的方法，需要进行强制类型转换，如上面的例子中，将p转换为子类Child类型的引用。因为当用父类的引用指向子类的对象，用父类引用调用方法时，找不到父类中不存在的方法。这时候需要进行向下的类型转换，将父类引用转换为子类引用。
结合实例说明，主要讲讲两种类型转换和两种编译时候的错误：
public class PolyTest
{
public static void main(String[] args)
{
//向上类型转换
Cat cat = new Cat();
Animal animal = cat;
animal.sing();
//向下类型转换
Animal a = new Cat();
Cat c = (Cat)a;
c.sing();
c.eat();
//编译错误
//用父类引用调用父类不存在的方法，Cat类中定义了eat()方法，但是Animal类中没有这个方法，a1引用是Animal类的，所以找不到。
//Animal a1 = new Cat();
//a1.eat();
//编译错误
//向下类型转换时只能转向指向的对象类型，因为父类引用指向的是Cat类的对象，而要强制转换成Dog类，这是不可能的。
//Animal a2 = new Cat();
//Cat c2 = (Dog)a2;
}
}
class Animal
{
public void sing()
{
System.out.println("Animal is singing!");
}
}
class Dog extends Animal
{
public void sing()
{
System.out.println("Dog is singing!");
}
}
class Cat extends Animal
{
public void sing()
{
System.out.println("Cat is singing!");
}
public void eat()
{
System.out.println("Cat is eating!");
}
} 二、抽象
1、抽象类
对于面向对象编程来说，抽象是它的一大特征之一。在Java中，可以通过两种形式来体现OOP的抽象：接口和抽象类。这两者有太多相似的地方，又有太多不同的地方。很多人在初学的时候会以为它们可以随意互换使用，但是实际则不然。抽象方法是一种特殊的方法：它只有声明，而没有具体的实现。抽象方法的声明格式为：
abstract void fun();抽象方法必须用abstract关键字进行修饰。如果一个类含有抽象方法，则称这个类为抽象类，抽象类必须在类前用abstract关键字修饰。因为抽象类中含有无具体实现的方法，所以不能用抽象类创建对象。
下面要注意一个问题：在《JAVA编程思想》一书中，将抽象类定义为“包含抽象方法的类”，但是后面发现如果一个类不包含抽象方法，只是用abstract修饰的话也是抽象类。也就是说抽象类不一定必须含有抽象方法。个人觉得这个属于钻牛角尖的问题吧，因为如果一个抽象类不包含任何抽象方法，为何还要设计为抽象类？所以暂且记住这个概念吧，不必去深究为什么。
[public] abstract class ClassName {
abstract void fun();
}从这里可以看出，抽象类就是为了继承而存在的，如果你定义了一个抽象类，却不去继承它，那么等于白白创建了这个抽象类，因为你不能用它来做任何事情。对于一个父类，如果它的某个方法在父类中实现出来没有任何意义，必须根据子类的实际需求来进行不同的实现，那么就可以将这个方法声明为abstract方法，此时这个类也就成为abstract类了。
包含抽象方法的类称为抽象类，但并不意味着抽象类中只能有抽象方法，它和普通类一样，同样可以拥有成员变量和普通的成员方法。注意，抽象类和普通类的主要有三点区别：
1）抽象方法必须为public或者protected（因为如果为private，则不能被子类继承，子类便无法实现该方法），缺省情况下默认为public。
2）抽象类不能用来创建对象；
3）如果一个类继承于一个抽象类，则子类必须实现父类的抽象方法。如果子类没有实现父类的抽象方法，则必须将子类也定义为为abstract类。
在其他方面，抽象类和普通的类并没有区别。
2、接口
接口，英文称作interface，在软件工程中，接口泛指供别人调用的方法或者函数。从这里，我们可以体会到Java语言设计者的初衷，它是对行为的抽象。在Java中，定一个接口的形式如下：
[public] interface InterfaceName {
}接口中可以含有变量和方法。但是要注意，接口中的变量会被隐式地指定为public static final变量（并且只能是public static final变量，用private修饰会报编译错误），而方法会被隐式地指定为public abstract方法且只能是public abstract方法（用其他关键字，比如private、protected、static、 final等修饰会报编译错误），并且接口中所有的方法不能有具体的实现，也就是说，接口中的方法必须都是抽象方法。从这里可以隐约看出接口和抽象类的区别，接口是一种极度抽象的类型，它比抽象类更加“抽象”，并且一般情况下不在接口中定义变量。
要让一个类遵循某组特地的接口需要使用implements关键字，具体格式如下：
class ClassName implements Interface1,Interface2,[....]{
}可以看出，允许一个类遵循多个特定的接口。如果一个非抽象类遵循了某个接口，就必须实现该接口中的所有方法。对于遵循某个接口的抽象类，可以不实现该接口中的抽象方法。
3、抽象类和接口的区别
1.语法层面上的区别
1）抽象类可以提供成员方法的实现细节，而接口中只能存在public abstract 方法；
2）抽象类中的成员变量可以是各种类型的，而接口中的成员变量只能是public static final类型的；
3）接口中不能含有静态代码块以及静态方法，而抽象类可以有静态代码块和静态方法；
4）一个类只能继承一个抽象类，而一个类却可以实现多个接口。
2.设计层面上的区别
1）抽象类是对一种事物的抽象，即对类抽象，而接口是对行为的抽象。抽象类是对整个类整体进行抽象，包括属性、行为，但是接口却是对类局部（行为）进行抽象。举个简单的例子，飞机和鸟是不同类的事物，但是它们都有一个共性，就是都会飞。那么在设计的时候，可以将飞机设计为一个类Airplane，将鸟设计为一个类Bird，但是不能将 飞行 这个特性也设计为类，因此它只是一个行为特性，并不是对一类事物的抽象描述。此时可以将 飞行 设计为一个接口Fly，包含方法fly( )，然后Airplane和Bird分别根据自己的需要实现Fly这个接口。然后至于有不同种类的飞机，比如战斗机、民用飞机等直接继承Airplane即可，对于鸟也是类似的，不同种类的鸟直接继承Bird类即可。从这里可以看出，继承是一个 "是不是"的关系，而 接口 实现则是 "有没有"的关系。如果一个类继承了某个抽象类，则子类必定是抽象类的种类，而接口实现则是有没有、具备不具备的关系，比如鸟是否能飞（或者是否具备飞行这个特点），能飞行则可以实现这个接口，不能飞行就不实现这个接口。
2）设计层面不同，抽象类作为很多子类的父类，它是一种模板式设计。而接口是一种行为规范，它是一种辐射式设计，想想计算机接口。什么是模板式设计？最简单例子，大家都用过ppt里面的模板，如果用模板A设计了ppt B和ppt C，ppt B和ppt C公共的部分就是模板A了，如果它们的公共部分需要改动，则只需要改动模板A就可以了，不需要重新对ppt B和ppt C进行改动。而辐射式设计，比如某个电梯都装了某种报警器，一旦要更新报警器，就必须全部更新。也就是说对于抽象类，如果需要添加新的方法，可以直接在抽象类中添加具体的实现，子类可以不进行变更；而对于接口则不行，如果接口进行了变更，则所有实现这个接口的类都必须进行相应的改动。
下面看一个网上流传最广泛的例子：门和警报的例子：门都有open( )和close( )两个动作，此时我们可以定义通过抽象类和接口来定义这个抽象概念：
abstract class Door {
public abstract void open();
public abstract void close();
}或者
interface Door {
public abstract void open();
public abstract void close();
}但是现在如果我们需要门具有报警alarm( )的功能，那么该如何实现？下面提供两种思路：
1）将这三个功能都放在抽象类里面，但是这样一来所有继承于这个抽象类的子类都具备了报警功能，但是有的门并不一定具备报警功能；
2）将这三个功能都放在接口里面，需要用到报警功能的类就需要实现这个接口中的open( )和close( )，也许这个类根本就不具备open( )和close( )这两个功能，比如火灾报警器。
从这里可以看出， Door的open() 、close()和alarm()根本就属于两个不同范畴内的行为，open()和close()属于门本身固有的行为特性，而alarm()属于延伸的附加行为。因此最好的解决办法是单独将报警设计为一个接口，包含alarm()行为,Door设计为单独的一个抽象类，包含open和close两种行为。再设计一个报警门继承Door类和实现Alarm接口。
interface Alram {
void alarm();
}
abstract class Door {
void open();
void close();
}
class AlarmDoor extends Door implements Alarm {
void oepn() {
//....
}
void close() {
//....
}
void alarm() {
//....
}
}三、封装
封装(encapsulation)是计算机常见的术语，即保留有限的外部接口(interface)，隐藏具体实施细节。比如在Linux架构，就可以看到Linux操作系统封装了底层硬件的具体细节，只保留了系统调用这一套接口。用户处在封装的外部，只能通过接口，进行所需的操作。
对象(object)指代某一事物，类(class)指代象的类型。对象可以有状态和动作，即数据成员和方法。在对象内部，我们利用this来调用对象的数据成员和方法。在对象外部，比如当我们在另一个类中调用对象的时，可以使用 对象.数据成员 和 对象.方法() 来调用对象的数据成员和方法。
我们将要封装(encapsulation)对象的成员(成员包括数据成员和方法)，从而只允许从外部调用部分的成员。利用封装，我们可以提高对象的易用性和安全性。
1、封装与接口
封装在生活中很常见。比如下面是一个充电电筒：
一个用户即使不看说明书，也可以猜到这个电筒的操作: 开关和充电。这个电筒用一个塑料壳将用户不需要接触的内部细节隐藏起来，只保留了两个接口，开关和电插头。使用这两个接口，用户足以使用该产品在设计中想要实现的功能。如果所有的细节都同时暴露给用户，那么用户会对产品感到不知所措 (比如下面不加壳的遥控器)。因此，封装提高了产品的易用性。
如果产品不封装，电筒或者遥控器的许多细节会暴露在用户面前: 电池、电路、密封的橡胶等等。尽管这可以让用户更自由的对产品实施操作，比如直接给电池放电，取出一个LED灯等等。然而，用户往往要承担更大的损坏产品的风险。因此，封装提高了产品的安全性。
一个Java软件产品与一个日常产品相同。一个对象内部可以有许多成员(数据成员和方法)。有一些数据成员和方法只是内部使用。这时，我们会希望有一个给对象“加壳”的机制，从而封装对象。这样，用户可以比较容易学习和使用外部的接口，而不必接触内部成员。
2、对象成员的封装
通过三个关键字来控制对象的成员的外部可见性(visibility): public, private, protected。
- public: 该成员外部可见，即该成员为接口的一部分
- private: 该成员外部不可见，只能用于内部使用，无法从外部访问。
下面看一个例子：
public class Test
{
public static void main(String[] args)
{
Human aPerson = new Human(160);
System.out.println(aPerson.getHeight());
aPerson.growHeight(170);
System.out.println(aPerson.getHeight());
aPerson.repeatBreath(100);
}
}
class Human
{
/**
* constructor
*/
public Human(int h)
{
this.height = h;
System.out.println("I'm born");
}
/**
* accessor
*/
public int getHeight()
{
return this.height;
}
/**
* mutator
*/
public void growHeight(int h)
{
this.height = this.height + h;
}
/**
* encapsulated, for internal use
*/
private void breath()
{
System.out.println("hu...hu...");
}
/**
* call breath()
*/
public void repeatBreath(int rep)
{
int i;
for(i = 0; i < rep; i++) {
this.breath();
}
}
private int height; // encapsulated, for internal use
}内部方法并不受封装的影响。Human的内部方法可以调用任意成员，即使是设置为private的height和breath()。
外部方法只能调用public成员。当我们在Human外部时，比如Test中，我们只能调用Human中规定为public的成员，而不能调用规定为private的成员。
通过封装，Human类就只保留了下面几个方法作为接口：
- getHeight()
- growHeight()
- repBreath()
我们可以将Human类及其接口表示为如下图的形式：
如果我们从main中强行调用height：
System.out.println(aPerson.height);将会有如下错误提示：
Test.java:6: height has private access in Human
System.out.println(aPerson.height);
^
1 errorBeep, 你触电了！ 一个被说明为private的成员，不能被外部调用。
在Java的通常规范中，表达状态的数据成员(比如height)要设置成private。对数据成员的修改要通过接口提供的方法进行(比如getHeight()和growHeight())。这个规范起到了保护数据的作用。用户不能直接修改数据，必须通过相应的方法才能读取和写入数据。类的设计者可以在接口方法中加入数据的使用规范。
3、类的封装
在一个.java文件中，有且只能有一个类带有public关键字，比如上面的Test类。所以，从任意其他类中，我们都可以直接调用该类。Human类没有关键字。更早之前，我们对象的成员也没有关键字。这种没有关键字的情况也代表了一种可见性，我将在包(package)的讲解中深入。
四、继承
在java中使用extends关键字来表示继承关系。当创建一个类时，总是在继承，如果没有明确指出要继承的类，就总是隐式地从根类Object进行继承。比如下面这段代码：
class Person {
public Person() {
}
}
class Man extends Person {
public Man() {
}
}类Man继承于Person类，这样一来的话，Person类称为父类（基类），Man类称为子类（导出类）。如果两个类存在继承关系，则子类会自动继承父类的方法和变量，在子类中可以调用父类的方法和变量。在java中，只允许单继承，也就是说 一个类最多只能显示地继承于一个父类。但是一个类却可以被多个类继承，也就是说一个类可以拥有多个子类。
1、子类继承父类的成员变量
当子类继承了某个类之后，便可以使用父类中的成员变量，但是并不是完全继承父类的所有成员变量。具体的原则如下：
1）能够继承父类的public和protected成员变量；不能够继承父类的private成员变量；
2）对于父类的包访问权限成员变量，如果子类和父类在同一个包下，则子类能够继承；否则，子类不能够继承；
3）对于子类可以继承的父类成员变量，如果在子类中出现了同名称的成员变量，则会发生隐藏现象，即子类的成员变量会屏蔽掉父类的同名成员变量。如果要在子类中访问父类中同名成员变量，需要使用super关键字来进行引用。
2、子类继承父类的方法
同样地，子类也并不是完全继承父类的所有方法。
1）能够继承父类的public和protected成员方法；不能够继承父类的private成员方法；
2）对于父类的包访问权限成员方法，如果子类和父类在同一个包下，则子类能够继承；否则，子类不能够继承；
3）对于子类可以继承的父类成员方法，如果在子类中出现了同名称的成员方法，则称为覆盖，即子类的成员方法会覆盖掉父类的同名成员方法。如果要在子类中访问父类中同名成员方法，需要使用super关键字来进行引用。
注意：隐藏和覆盖是不同的。隐藏是针对成员变量和静态方法的，而覆盖是针对普通方法的。（后面会讲到）
3、构造器
子类是不能够继承父类的构造器，但是要注意的是，如果父类的构造器都是带有参数的，则必须在子类的构造器中显示地通过super关键字调用父类的构造器并配以适当的参数列表。如果父类有无参构造器，则在子类的构造器中用super关键字调用父类构造器不是必须的，如果没有使用super关键字，系统会自动调用父类的无参构造器。看下面这个例子就清楚了：
class Shape {
protected String name;
public Shape(){
name = "shape";
}
public Shape(String name) {
this.name = name;
}
}
class Circle extends Shape {
private double radius;
public Circle() {
radius = 0;
}
public Circle(double radius) {
this.radius = radius;
}
public Circle(double radius,String name) {
this.radius = radius;
this.name = name;
}
}4、super
super主要有两种用法：
1）super.成员变量/super.成员方法;
2）super(parameter1,parameter2....)
第一种用法主要用来在子类中调用父类的同名成员变量或者方法；第二种主要用在子类的构造器中显示地调用父类的构造器，要注意的是，如果是用在子类构造器中，则必须是子类构造器的第一个语句。
五、一些问题
1、看下面代码的输出结果：
public class Test {
public static void main(String[] args) {
new Circle();
}
}
class Draw {
public Draw(String type) {
System.out.println(type+" draw constructor");
}
}
class Shape {
private Draw draw = new Draw("shape");
public Shape(){
System.out.println("shape constructor");
}
}
class Circle extends Shape {
private Draw draw = new Draw("circle");
public Circle() {
System.out.println("circle constructor");
}
}输出结果：
shape draw constructor
shape constructor
circle draw constructor
circle constructor2、看下面代码的输出结果：
public class Test {
public static void main(String[] args) {
Shape shape = new Circle();
System.out.println(shape.name);
shape.printType();
shape.printName();
}
}
class Shape {
public String name = "shape";
public Shape(){
System.out.println("shape constructor");
}
public void printType() {
System.out.println("this is shape");
}
public static void printName() {
System.out.println("shape");
}
}
class Circle extends Shape {
public String name = "circle";
public Circle() {
System.out.println("circle constructor");
}
public void printType() {
System.out.println("this is circle");
}
public static void printName() {
System.out.println("circle");
}
}输出结果：
shape constructor
circle constructor
shape
this is circle
shape这个问题是隐藏和覆盖的区别，覆盖只针对非静态方法（终态方法不能被继承，所以就存在覆盖一说了），而隐藏是针对成员变量和静态方法的。这2者之间的区别是：覆盖受RTTI（Runtime type identification）约束的，而隐藏却不受该约束。也就是说只有覆盖方法才会进行动态绑定，而隐藏是不会发生动态绑定的。在Java中，除了static方法和final方法，其他所有的方法都是动态绑定。因此，就会出现上面的输出结果。