# JavaSE 基础 — Day08 笔记

> **日期**：2026-07-22  
> **项目**：`c260722`  
> **作者**：WanJL

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## 一、继承（Inheritance）

### 1. 继承的概念

**文件**：`Demo01.java`

继承是 Java 三大特征之一（封装、继承、多态）。继承可以让**子类**具有父类的属性和方法，还可以在子类中重新定义，以及追加属性和方法。

继承的关键字是 `extends`，直译是「扩展」，含义是子类在父类的基础上进行扩展。

**核心思想**：
- 子类具有父类的特征
- 父类是根据多个具有相同特征的子类所抽取出来的公共部分

**类的层次结构示例**：
```
动物 类
  |- 哺乳动物 类
     |- 猫科动物 类
        |- 猫 类
        |- 狮子 类
        |- 老虎 类
     |- 犬科动物 类
        |- 狼 类
        |- 狗 类
  |- 爬行动物 类
  |- 两栖动物 类
```

### 2. 继承的格式

**文件**：`Demo01.java`

```java
class 子类 extends 父类 {
    // 子类自己的成员
}
```

**示例**：
```java
class Animal {                  // 父类
}

class Bird extends Animal {     // 子类 Bird 继承 Animal
}

class Penguin extends Bird {    // 子类 Penguin 继承 Bird（多层继承）
}
```

### 3. 继承体系示例

**文件**：`Animal.java`、`Bird.java`、`Penguin.java`

```java
// 父类 Animal —— 定义所有动物共有的行为
public class Animal {
    public void eat() {
        System.out.println("吃......");
    }
    public void sleep() {
        System.out.println("睡......");
    }
}

// 子类 Bird —— 继承 Animal，追加 fly 方法
public class Bird extends Animal {
    public void fly() {
        System.out.println("飞.......");
    }
}

// 子类 Penguin —— 继承 Bird（多层继承）
public class Penguin extends Bird {
    // 继承了 Animal 的 eat()、sleep() 和 Bird 的 fly()
}
```

### 4. 继承的使用

**文件**：`Test01.java`

```java
public class Test01 {
    public static void main(String[] args) {
        // 父类对象只能使用自己的方法
        Animal animal = new Animal();
        animal.eat();
        animal.sleep();

        // Bird 对象可以使用父类 Animal 的方法 + 自己的方法
        Bird bird = new Bird();
        bird.eat();     // 继承自 Animal
        bird.sleep();   // 继承自 Animal
        bird.fly();     // 自己的方法

        // Penguin 对象可以使用所有继承来的方法
        Penguin p = new Penguin();
        p.eat();        // 继承自 Animal → Bird → Penguin
        p.sleep();      // 继承自 Animal → Bird → Penguin
    }
}
```

### 5. 继承的好处

**文件**：`Demo01.java`

| 好处 | 说明 |
|------|------|
| **代码复用性** | 多个类的相同成员可以放在同一个父类中，子类自动拥有 |
| **代码可维护性** | 父类方法修改一处，所有子类都继承修改后的版本 |
| **建立类与类的关系** | 产生父子类关系后，子类可使用父类中非私有化成员 |

```java
// 如果修改 Animal 的 eat() 方法，所有子类都会生效
public class Animal {
    public void eat() {
        System.out.println("正在吃东西......");  // 改这里就行
    }
}
```

### 6. 继承的弊端——耦合性

**文件**：`Demo01.java`

继承让类和类之间产生了关系，导致**耦合性增强**：
- 父类发生变化时，子类也不得不跟着变化
- 子类依赖父类的存在，如果父类不存在，子类就报错
- 这削弱了子类的独立性

> 耦合关系（Coupling）：类与类之间的依赖程度。程序设计很多时候都在研究如何**解耦**。

### 7. 继承的使用场景——is...a 关系

**文件**：`Demo01.java`

使用继承前要考虑类和类之间是否存在 **is...a** 关系（谁是谁的一种）：

| 正确（符合 is...a） | 错误（不符合 is...a） |
|---------------------|----------------------|
| 老师**是**人的一种 | 汽车**是**学生的一种 ✗ |
| 学生**是**人的一种 | |
| 人**是**动物的一种 | |
| 动物**是**生物的一种 | |

```java
// 正确的继承设计
class Person { }
class Student extends Person { }   // 学生是人的一种 ✓

// 错误的继承设计
class Car { }
class Student extends Car { }      // 学生不是汽车的一种 ✗
```

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## 二、随堂练习——学生成绩管理系统（构造方法版）

**包名**：`exercise.studentSystem`

### 题目要求

使用构造方法完成完整的学生成绩管理系统，包含三个类：

### Student 类（实体类）

**文件**：`Student.java`

```java
public class Student {
    private int id;           // 学号
    private String name;      // 姓名
    private double javaScore; // Java 成绩
    private double mysqlScore;// MySQL 成绩

    // 全参构造方法
    public Student(int id, String name, double javaScore, double mysqlScore) {
        this.id = id;
        this.name = name;
        this.javaScore = javaScore;
        this.mysqlScore = mysqlScore;
    }

    // getter/setter...

    // 计算平均分的方法
    public double getAverage() {
        return (this.javaScore + this.mysqlScore) / 2;
    }
}
```

### StudentSystem 类（业务类）

**文件**：`StudentSystem.java`

```java
public class StudentSystem {
    private Student[] students;  // 学生数组
    private int count;           // 当前学生数量

    // 构造方法：初始化指定容量的学生数组
    public StudentSystem(int capacity) {
        students = new Student[capacity];
        count = 0;
    }

    // 添加学生到数组中
    public void addStudent(Student s) {
        if (count >= this.students.length) {
            System.out.println("数组已满，添加失败");
        } else {
            students[count] = s;
            count++;
        }
    }

    // 输出所有学生信息（含平均分）
    public void printAll() {
        for (Student s : students) {
            System.out.println("学号：" + s.getId() + "，姓名：" + s.getName()
                + "，Java成绩：" + s.getJavaScore() + "，MySQL成绩：" + s.getMysqlScore()
                + "，平均成绩：" + s.getAverage());
        }
    }

    // 按平均分降序排序（冒泡排序）
    public void sortByAverage() {
        for (int i = 0; i < students.length - 1; i++) {
            for (int j = 0; j < students.length - 1 - i; j++) {
                if (students[j].getAverage() < students[j + 1].getAverage()) {
                    Student temp = students[j];
                    students[j] = students[j + 1];
                    students[j + 1] = temp;
                }
            }
        }
    }

    // 返回平均分最高的学生对象
    public Student getTopStudent() {
        Student s = students[0];
        for (int i = 1; i < students.length; i++) {
            if (s.getAverage() < students[i].getAverage()) {
                s = students[i];
            }
        }
        return s;
    }
}
```

### 涉及知识点

| 知识点 | 说明 |
|--------|------|
| 全参构造方法 | 创建对象时直接初始化所有属性 |
| 对象数组 | 存储多个学生对象 |
| 增强 for 循环 | 遍历数组输出信息 |
| 冒泡排序 | 按对象属性（平均分）排序 |
| 方法调用链 | `students[j].getAverage()` 获取对象属性进行比较 |
| 数组满判断 | `count >= students.length` 防止越界 |

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## 三、课后作业

### 作业 1：猜数游戏（面向对象版）⭐️⭐️⭐️⭐️

**包名**：`homework.p08_guessgame`

**文件**：`GuessGame.java`、`GuessGameTest.java`

使用构造方法 + Random + 方法，将猜数字游戏改造为面向对象版本。

**GuessGame 类**：
```java
public class GuessGame {
    private int target;     // 目标数字（随机生成）
    private int maxRange;   // 最大范围
    private int attempts;   // 已猜次数

    // 构造方法：生成随机目标数字
    public GuessGame(int maxRange) {
        Random random = new Random();
        this.maxRange = maxRange;
        this.attempts = 0;
        target = random.nextInt(this.maxRange) + 1;  // 1~maxRange
    }

    // 猜数字方法
    public String guess(int num) {
        this.attempts++;
        if (num > target) {
            return "猜大了";
        } else if (num < this.target) {
            return "猜小了";
        } else {
            return "猜对了";
        }
    }

    public int getAttempts() {
        return this.attempts;
    }
}
```

**GuessGameTest 测试类**：
```java
public class GuessGameTest {
    public static void main(String[] args) {
        GuessGame gg = new GuessGame(100);
        Scanner sc = new Scanner(System.in);
        while (true) {
            System.out.print("请输入你猜的数字:");
            int num = sc.nextInt();
            String guess = gg.guess(num);
            System.out.println(guess);
            if (guess == "猜对了") {  // 注意：字符串比较建议用 equals()
                break;
            }
        }
        System.out.println("恭喜你！一共猜了 " + gg.getAttempts() + " 次");
    }
}
```

### 作业 2：BookManager 图书管理系统 ⭐️⭐️⭐️⭐️

**包名**：`homework.p09_bookmanager`

**文件**：`Book.java`、`BookManager.java`、`BookManagerTest.java`

综合练习：构造方法 + 封装 + 对象数组 + 排序 + 查找

**Book 类**（实体类）：
```java
public class Book {
    private int id;        // 编号
    private String title;  // 书名
    private double price;  // 价格

    // 全参构造方法
    public Book(int id, String title, double price) {
        this.id = id;
        this.title = title;
        this.price = price;
    }
    // getter/setter...
}
```

**BookManager 类**（业务类）：
```java
public class BookManager {
    // 初始化 5 本图书
    public Book[] initBooks() {
        Book b1 = new Book(1001, "Java从入门到精通", 79.0);
        Book b2 = new Book(1002, "数据结构与算法", 65.0);
        Book b3 = new Book(1003, "设计模式之禅", 58.0);
        Book b4 = new Book(1004, "深入理解JVM", 89.0);
        Book b5 = new Book(1005, "计算机网络", 45.0);
        Book[] books = {b1, b2, b3, b4, b5};  // 静态初始化
        return books;
    }

    // 遍历所有图书
    public void printBooks(Book[] books) {
        for (Book b : books) {
            System.out.println("编号：" + b.getId() + "，书名：" + b.getTitle()
                + "，价格：" + b.getPrice());
        }
    }

    // 按价格从高到低排序（冒泡排序）
    public void sortByPrice(Book[] books) {
        for (int i = 0; i < books.length - 1; i++) {
            for (int j = 0; j < books.length - 1 - i; j++) {
                if (books[j].getPrice() < books[j + 1].getPrice()) {
                    Book temp = books[j];
                    books[j] = books[j + 1];
                    books[j + 1] = temp;
                }
            }
        }
    }

    // 根据书名查找图书
    public Book searchByTitle(Book[] books, String title) {
        for (Book b : books) {
            if (b.getTitle() == title) {  // 建议用 equals()
                return b;
            }
        }
        return null;
    }
}
```

**BookManagerTest 测试类**：
```java
public class BookManagerTest {
    public static void main(String[] args) {
        BookManager bm = new BookManager();
        Book[] books = bm.initBooks();

        System.out.println("========== 原始顺序 ==========");
        bm.printBooks(books);

        bm.sortByPrice(books);
        System.out.println("========== 按价格从高到低排序 ==========");
        bm.printBooks(books);

        System.out.println("========== 查找图书 ==========");
        String bookName = "设计模式之禅";
        Book book = bm.searchByTitle(books, bookName);
        if (book == null) {
            System.out.println("未找到该图书！");
        } else {
            System.out.println("找到了！编号：" + book.getId() + "，价格：" + book.getPrice());
        }
    }
}
```

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## 四、今日知识点总结

### 核心知识点

| 知识点 | 重要程度 | 说明 |
|--------|---------|------|
| **继承的概念** | ⭐⭐⭐⭐⭐ | Java 三大特征之一，子类 extends 父类 |
| **继承的格式** | ⭐⭐⭐⭐⭐ | `class 子类 extends 父类 {}` |
| **继承的好处** | ⭐⭐⭐⭐ | 提高代码复用性和可维护性 |
| **继承的弊端（耦合性）** | ⭐⭐⭐⭐ | 父类变化影响子类，降低独立性 |
| **is...a 关系判断** | ⭐⭐⭐⭐ | 使用继承前必须判断是否符合 is...a |
| **多层继承** | ⭐⭐⭐ | 一个类可继承自另一个已继承的子类 |
| **构造方法 + 对象数组 + 冒泡排序综合应用** | ⭐⭐⭐⭐⭐ | 学生管理系统、图书管理系统 |

### 注意事项

1. **继承是单继承**：Java 中一个类只能有一个直接父类（单继承体系）
2. **私有成员不可继承**：子类不能使用父类中 `private` 修饰的成员
3. **构造方法不可继承**：父类的构造方法不会被子类继承，但子类可以通过 `super()` 调用
4. **继承的耦合性**：合理设计继承层次，避免过深的继承链

### 拓展阅读

- Java 继承中 `super` 关键字的使用
- 方法重写（Override）与方法重载（Overload）的区别
- `final` 关键字对继承的限制（`final` 类不能被继承，`final` 方法不能被重写）
- 继承与组合（Composition）的对比——优先使用组合而非继承