Java程序设计入门与精通
第七章
类的封装、继承与多态
教学提示：封装、继承与多态是面向对象程序设计的三个核心特性。封装是面向对象技
术中的一个重要概念，是一种信息隐藏技术，它体现了面向对象程序设计的思想。继承是面向对象程序设计方法的一个重要手段，通过继承可以更有效地组织程序结构，明确类间的关系，充分利用已有的类来完成更复杂、更深入的程序开发。而多态允许以一种统一的风格处理已存在的变量和相关的类，多态性使得向系统增加功能变得容易。
教学目标：理解封装、继承和多态的概念。了解如何在应用程序的开发中利用这些思想简化程序的开发。
7.1 封装
7.1.1 封装的概念
封装的含义是：类的设计者把类设计成一个黑匣子，使用者只能看见类中定义的公共变量和公共方法，而看不见方法的具体实现细节，也不能对类中非公共的数据进行操作。这样可以防止外部的干扰和误用。
封装的目的在于将对象的使用者和对象的设计者分开，使用者不必知道行为实现的细节，只须用设计者提供的接口来访问对象。同时减少了程序各部分之间的依赖性，降低了程序的复杂性，由于隐藏了其内部信息的细节，使内部信息不易受到破坏，安全性有了保证，同时也为外界访问提供了简单方便的界面。
7.1.2 封装的实现
Java定义了4种访问权限：公有的（public）、保护的（protected）、私有的（private）和默认的。
1.公有的（public）
用public修饰的类成员（包括变量和方法）称为公有的，公有成员允许Java系统中所有的类访问，即不仅允许类内部的成员访问，也允许同一个包或不同包中的类直接访问。外界可以直接存取公有数据，调用公有方法。
113
第七章 类的封装、继承与多态
【例7-1】 成员变量说明为公有 //file name：Demo1.java class p1 { public int x; //定义公有变量 public void set_x(int i) { x=i; } public void show_x() //定义公有方法 { System.out.println(\ } }
class Demo1 { public static void main(String args[]) { p1 obj=new p1();
obj.set_x(3); //通过调用类的公有方法给公有变量赋值 obj.show_x(); //通过调用类的公有方法显示公有变量的值 obj.x=18; //直接给obj对象的公有变量赋值 System.out.println(\ //直接输出公有变量的值 } }
程序输出结果如图7-1所示：
图7-1 程序运行结果
2.私有的（private）
用private修饰的类成员称为私有的，类的私有成员只能被这个类的方法直接访问。如果在例7-1中将x声明为私有的，则会出现编译错误，即obj.x=18这个语句出错，因为私有变量不能在类外直接访问，只能通过obj对象的公有方法访问x。
一般把不需要外界知道的数据说明为私有，这样有利于数据的安全性，也符合程序设计中隐藏内部信息处理细节的原则。
3.被保护的（protected）
用protected修饰的类成员成为被保护的。类的被保护成员允许其归属的类、由此类派生的子类以及同一个包中的其他类访问。
如果一个类有派生子类，为了使子类能够直接访问父类的成员，则把这些成员（大部分是
114
Java程序设计入门与精通
数据）说明为被保护的。
【例7-2】 访问类的被保护成员 //file name：MyDemoClass.java class ParentClass { protected int n=3;
protected void show_n() { System.out.println(\ } }
class MyDemoClass extends ParentClass { public static void main(String args[]) { MyClass obj=new MyClass();
obj.show_n(); //在MyClass类中直接访问父类中被保护的方法 obj.n=18; //直接访问父类中被保护的数据 obj.show_n(); } }
程序的运行结果如图7-2所示：
图7-2 程序运行结果
4.默认的
如果类成员前面没有任何关键字修饰，则称为默认的。默认的类成员除了允许被其归属的类访问外，还允许同一个包中的其他类访问。若两个类不在同一个包中，即使是这个类的子类，也不允许访问这个类的默认成员。
如果将例7-1中的变量x前面的public关键字去掉，则成为默认类型的变量，程序运行结果不变。如果将例7-2中的变量x前面的protected关键字去掉,则运行结果同样不变。
对类成员的4种访问权限总结在表7-1中。
表7-1 类成员的访问权限 public protected 默认的
同一个类 √ √ √ 同一个包 √ √ √ 不同包中的子类 √ √ 其他包 √ 115
第七章 类的封装、继承与多态
private √ 7.2 继承
7.2.1 继承的概念
继承是一种由已有类创建新类的机制。利用继承，我们可以先创建一个共有属性的一般类，根据该一般类再创建具有特殊属性的新类。新类继承一般类的状态和行为，并根据需要增加它自己的状态和行为。
从现有类出发定义一个新类，称为新类继承了现有的类，其中被继承的现有类叫做超类（superclass）或父类，由继承而得到的类称为子类（subclass）。
例如，当类sub1继承类super时，就表明sub1是super的子类，即super是sub1的超类（父类）。子类从超类继承变量和方法，从而可以共享数据和方法。sub1类由两部分组成：继承部分和增加部分。继承部分是从super继承过来的，把super的成员映射成sub1的继承成员；增加部分是专为sub1编写的代码，如图7-3所示。
Super超类 Sub1子类 继承super部分 sub1增加部分 Sub2子类
继承super部分 sub2增加部分 图7-3 继承性
在Java中规定，一个父类可以同时拥有多个子类，但一个子类只能有一个父类，即单重继承，而且允许多层继承，即子类还可以有它自己的子类，在下一层的继承关系中原先的子类就变成了父类。这样的继承关系就形成了继承树。
7.2.2 类继承的实现
类继承用关键字extends实现，格式为： class 子类名extends 父类名 {子类的类体}
如果没有extends子句，则这个类直接继承Object。 【例7-3】 类继承和传递性
设计思路：设计三个类A、B、C，A类中定义多个成员变量和方法，B类继承A类，C
116
Java程序设计入门与精通
类继承B类，并且在B类中增加新的成员变量，在C类中增加新的成员变量。分别创建三个类的对象，在B、C类对象中访问父类的成员变量，观察继承的传递性。
代码：//file name: MyClass.java class A { int a1=1;
public int a2=2; protected int a3=3; private int a4=4; int geta4() { return a4;} }
class B extends A { int b=5; //添加新的数据成员b，同时B类还有从A类继承过来的数据成员 //a1,a2,a3和成员方法geta4() }
class C extends B {
int c=6; //添加新的数据成员c void change() //添加新的方法change() { a1+=10; a2+=10; a3+=10; b+=10; c+=10; } }
class MyClass {
public static void main(String args[]) {
A aa=new A();
System.out.println(\：\ B bb=new B(); System.out.println(\：\ +\ C cc=new C();
System.out.println(\：\ \ cc.change();
117
类的封装继承与多态
