JavaSE 基础 — Day08 笔记

日期：2026-07-22
项目：c260722
作者：WanJL

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

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

示例：

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

// 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

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

// 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

// 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 ✗

8. 方法重写（Method Override）

文件：Demo01.java、Bird.java、Penguin.java

当子类中出现与父类 完全相同的方法名、参数列表和返回值类型 的方法时，称为 方法重写（Override）。子类会覆盖父类的方法，默认调用子类的版本。

// 父类 Animal
public class Animal {
    public void eat() {
        System.out.println("吃......");
    }
}

// 子类 Bird —— 重写父类的 eat() 方法
public class Bird extends Animal {
    // @Override 是重写注解（可选），加上后编译器会检查该方法是否真的重写了父类方法
    // 即使不加 @Override，只要方法签名完全一致，也是重写
    public void eat() {
        System.out.println("鸟吃自己的.....");
    }
}

// 子类 Penguin —— 重写父类 Bird 的 fly() 方法
public class Penguin extends Bird {
    @Override   // 推荐加上，便于阅读和检查
    public void fly() {
        System.out.println("我不飞..我肚皮贴着冰面滑......");
    }
}

重写 vs 非重写： | 情况 | 结果 | |------|------| | 子类方法与父类方法 签名完全一致 | 重写（Override） | | 子类方法与父类方法 方法名不同 | 子类特有的方法，不是重写 |

测试效果：

// Test01.java
public class Test01 {
    public static void main(String[] args) {
        Animal animal = new Animal();
        animal.eat();            // 吃......

        Bird bird = new Bird();
        bird.eat();              // 鸟吃自己的.....（重写后调用子类版本）

        Penguin p = new Penguin();
        p.fly();                 // 我不飞..我肚皮贴着冰面滑......（重写后调用子类版本）
    }
}

注意：重写发生在 子类和父类之间，方法签名必须完全一致（方法名 + 参数列表 + 返回值类型）。重写不是必须加 @Override 注解，但建议加上，因为它能让编译器帮助检查是否正确重写。

9. super 关键字

文件：Granddad.java、Dad.java、Son.java、Test02.java

super 关键字用于在子类中 引用父类的成员（方法或属性），主要用在以下场景：

使用方式	说明
`super.父类方法()`	调用父类中被重写的方法
`super.父类属性`	访问父类中与子类同名的属性

示例：多层链式调用 super.eat()

// Granddad.java —— 爷爷类（顶层父类）
public class Granddad {
    public void eat() {
        System.out.println("爷爷爱喝酒....");
    }
}

// Dad.java —— 父亲类（继承 Granddad）
public class Dad extends Granddad {
    public void eat() {
        super.eat();               // 先调用爷爷的 eat()
        System.out.println("爸爸爱吃肉....");
    }
}

// Son.java —— 儿子类（继承 Dad）
public class Son extends Dad {
    public void eat() {
        super.eat();               // 先调用爸爸的 eat()（爸爸内部又会调用爷爷的 eat()）
        System.out.println("儿子不吃饭....");
    }
}

测试效果：

// Test02.java
public class Test02 {
    public static void main(String[] args) {
        Son s = new Son();
        s.eat();
    }
}

预期输出：

爷爷爱喝酒....
爸爸爱吃肉....
儿子不吃饭....

调用链分析：Son.eat() → super.eat() 调用 Dad.eat() → Dad.eat() 中的 super.eat() 调用 Granddad.eat() → 输出"爷爷爱喝酒...." → 回到 Dad 输出"爸爸爱吃肉...." → 回到 Son 输出"儿子不吃饭...."。形成了方法的 链式调用。

10. 同名属性的处理

文件：Bird.java、Penguin.java、Test01.java

当子类和父类定义了 同名的成员变量 时，两个变量会 同时存在 于子类对象中。访问规则如下：

访问方式	访问的是
`变量名` 或 `this.变量名`	子类自己的属性
`super.变量名`	父类的属性

示例：

// Bird.java —— 父类中定义了 s2（默认权限）、s3（protected 权限）
public class Bird extends Animal {
    String s2;                // 默认权限
    protected String s3;      // protected 权限
}

// Penguin.java —— 子类中定义了同名的 s2、s3
public class Penguin extends Bird {
    String s3;                // 与父类 Bird 的 s3 同名

    @Override
    public void fly() {
        System.out.println("调用父类的s2属性：" + super.s2);   // 访问 Bird 的 s2
        System.out.println("调用自己的s2属性：" + this.s2);    // 访问 Penguin 的 s2（如果没有则继承 Bird 的）
        System.out.println("调用父类的s3属性：" + super.s3);   // 访问 Bird 的 s3
        System.out.println("调用自己的s3属性：" + this.s3);    // 访问 Penguin 的 s3
    }
}

测试效果：

// Test01.java
Penguin p = new Penguin();
p.s3 = "哈哈哈哈";      // 设置 Penguin 自己的 s3
p.s2 = "s2222222";      // 设置 Bird 的 s2（Penguin 没有同名 s2，所以直接继承使用）
p.fly();

总结：如果子类没有定义同名的属性，this.属性 和 super.属性 访问的是同一个父类属性。如果子类定义了同名属性，则 this 访问自己的，super 访问父类的。

11. Java 继承的限制

文件：Demo01.java

Java 的继承机制有以下重要限制：

① 单继承（Single Inheritance）

Java 中一个子类 只能有一个直接父类，不支持 C++ 中的多继承。

// ❌ 错误：Java 不支持多继承
class C extends A, B {  // 编译报错！
}

// ✅ 正确：一个子类只能有一个直接父类
class B extends A {  // 正确
}

② 多层继承（Multi-level Inheritance）

Java 支持多层继承，即一个类的父类可以继承自其他类。

// ✅ 多层继承：Son → Dad → Granddad
class Granddad { }
class Dad extends Granddad { }     // Dad 的直接父类是 Granddad
class Son extends Dad { }          // Son 的直接父类是 Dad
                                   // Son 的间接父类是 Granddad

概念	说明
直接父类	子类通过 `extends` 直接继承的类（如 Son 的 Dad）
间接父类	子类的父类的父类……（如 Son 的 Granddad）

③ Object——所有类的根父类

文件：Demo01.java

Java 中 所有的类都默认继承自 Object 类。如果一个类没有显式使用 extends 关键字，它也会隐式继承 Object。

// 以下两种写法等价：
public class Animal { }                // 隐式继承 Object
public class Animal extends Object { } // 显式继承 Object

Object 类中定义了一些所有对象都具备的基本方法（如 toString()、equals()、hashCode() 等）。

12. 访问修饰符在继承中的体现

文件：Bird.java

子类能访问的父类成员范围取决于父类成员的访问修饰符：

修饰符	本类	同包子类	异包子类	所有类
`private`	✅	❌	❌	❌
默认（缺省）	✅	✅	❌	❌
`protected`	✅	✅	✅	❌
`public`	✅	✅	✅	✅

public class Bird extends Animal {
    private String s1;      // 私有的 —— 仅本类可访问
    String s2;              // 默认的 —— 同包可访问
    protected String s3;    // protected —— 同包 + 子类可访问
    public String s4;       // 公共的 —— 所有类可访问
}

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

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

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

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：

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：

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）：

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）：

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：

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());
        }
    }
}

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 {}`
继承的好处与弊端	⭐⭐⭐⭐	提高复用性但增强耦合性
is...a 关系判断	⭐⭐⭐⭐	使用继承前必须判断是否符合 is...a
方法重写（Override）	⭐⭐⭐⭐⭐	子类覆盖父类方法，方法签名必须完全一致
@Override 注解	⭐⭐⭐⭐	可选的检查注解，推荐加上帮助编译器校验
super 关键字	⭐⭐⭐⭐⭐	`super.方法()` 调用父类方法，`super.属性` 访问父类属性
同名属性处理	⭐⭐⭐⭐	父子类同名属性同时存在，`this` 访问自己的，`super` 访问父类的
单继承	⭐⭐⭐⭐⭐	Java 一个子类只能有一个直接父类
多层继承	⭐⭐⭐⭐	支持链式继承（Son → Dad → Granddad）
Object 根类	⭐⭐⭐⭐	Java 所有类都隐式继承 Object
访问修饰符在继承中	⭐⭐⭐⭐	`private` 不可继承，`protected` 子类可访问
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

单继承：Java 中一个类只能有一个直接父类（区别于 C++ 的多继承）
多层继承 ≠ 多继承：Java 支持 Son → Dad → Granddad 这样的链式继承，但不支持同时继承多个类
私有成员不可访问：子类不能直接使用父类 private 修饰的成员
构造方法不可继承：父类的构造方法不会被子类继承，子类通过 super(参数) 调用父类构造方法
方法重写 vs 方法重载：
- 重写（Override）：父子类之间，方法签名完全一致
- 重载（Overload）：同一个类中，方法名相同参数列表不同
@Override 注解：不强制但建议加上，可以帮助编译器检查是否真正重写了父类方法
继承的耦合性：合理设计继承层次，避免过深的继承链，优先考虑组合而非继承

拓展阅读

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
Object 类的常见方法：toString()、equals()、hashCode()、getClass()
方法重写的规则（访问权限不能更低、返回值类型可以协变、抛出异常不能更宽等）

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JavaSE 基础 — Day08 笔记

一、继承（Inheritance）

1. 继承的概念

2. 继承的格式

3. 继承体系示例

4. 继承的使用

5. 继承的好处

6. 继承的弊端——耦合性

7. 继承的使用场景——is...a 关系

8. 方法重写（Method Override）

9. super 关键字

10. 同名属性的处理

11. Java 继承的限制

① 单继承（Single Inheritance）

② 多层继承（Multi-level Inheritance）

③ Object——所有类的根父类

12. 访问修饰符在继承中的体现

题目要求

Student 类（实体类）

StudentSystem 类（业务类）

涉及知识点

三、课后作业

作业 1：猜数游戏（面向对象版）⭐️⭐️⭐️⭐️

作业 2：BookManager 图书管理系统 ⭐️⭐️⭐️⭐️

四、今日知识点总结

核心知识点

注意事项

拓展阅读

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