Java面向对象编程：深入理解继承、多态与异常处理

# Java面向对象编程：深入理解继承、多态与异常处理 ## 1. final 方法和类 ### 1.1 final 方法 在 Java 中，`final` 方法不能被重写。例如： ```java public final int getVelocity() { return this.velocity; } ``` 这里的 `getVelocity` 方法被声明为 `final`，任何以 `SpaceShip` 类为基类的类都不能重写该方法，否则编译器会报错。 关于 `final` 方法，还有以下要点： - 通常应避免使用 `final` 方法，除非有充分理由。因为很难预测他人如何使用你的类，子类可能需要重写方法。 - `final` 方法执行效率比非 `final` 方法高，因为编译器在编译时知道对 `final` 方法的调用不会被其他方法重写。对于对性能要求高的应用，这种性能提升可能会比较明显。 - 私有方法自动被视为 `final`，因为无法重写不可见的方法。 ### 1.2 final 类 `final` 类不能作为基类。要声明一个类为 `final`，只需在类声明中添加 `final` 关键字： ```java public final class BaseBall { // BaseBall 类的成员放在这里 } ``` 声明为 `final` 的类，其所有方法也被视为 `final`。因为不能用 `final` 类作为其他类的基类，所以没有类能重写 `final` 类的方法。 ## 2. 类型转换 ### 2.1 向上转型 派生类型的对象可以被当作其基类型的对象处理。例如，如果 `BaseBall` 类扩展了 `Ball` 类，`BaseBall` 对象可以被当作 `Ball` 对象处理，这称为向上转型，Java 会自动完成，无需编写强制类型转换运算符： ```java Ball b = new BaseBall(); ``` 假设有一个方法 `hit` 接受 `Ball` 类型的参数： ```java public void hit(Ball b) ``` 调用该方法时，可以传递 `Ball` 对象或 `BaseBall` 对象： ```java BaseBall b1 = new BaseBall(); hit(b1); Ball b2 = b1; hit(b2); ``` ### 2.2 向下转型 自动类型转换不能反向进行，即不能在需要 `BaseBall` 对象的地方使用 `Ball` 对象。例如： ```java public void toss(BaseBall b) ``` 以下代码无法编译： ```java Ball b = new BaseBall(); toss(b); // 错误：无法编译 ``` 可以显式地将 `b` 变量转换为 `BaseBall` 对象： ```java Ball b = new BaseBall(); toss((BaseBall) b); ``` 但如果 `b` 引用的对象不是 `BaseBall` 对象，会抛出 `ClassCastException` 异常。 如果想从基类变量引用的对象调用子类定义的方法，可以创建子类变量并进行强制类型转换： ```java Ball b = new SoftBall(); SoftBall s = (SoftBall)b; s.riseBall(); ``` 也可以在同一语句中完成转换和方法调用： ```java Ball b = new SoftBall(); ((SoftBall) b).riseBall(); ``` 一般来说，应将方法参数的类型声明为类层次结构中尽可能高的类型。例如，可以创建一个接受 `Ball` 对象的 `toss` 方法，而不是分别创建接受 `BaseBall` 和 `SoftBall` 对象的 `toss` 方法。必要时，`toss` 方法可以使用 `instanceof` 运算符确定抛出的球的类型。 ## 3. 确定对象的类型 一个类型的变量可能持有另一个类型对象的引用。例如： ```java Employee emp = new SalariedEmployee(); ``` 这里 `emp` 变量的类型是 `Employee`，但它引用的对象是 `SalariedEmployee`。 假设有一个方法 `getEmployee` 返回 `Employee` 类型的对象，但实际上返回 `SalariedEmployee` 或 `HourlyEmployee` 对象： ```java Employee emp = getEmployee(); ``` 有时需要知道返回的员工类型。例如，`SalariedEmployee` 类有一个 `getFormattedSalary` 方法，`HourlyEmployee` 类有一个 `getFormattedRate` 方法。可以使用 `instanceof` 运算符确定对象类型： ```java Employee emp = getEmployee(); String msg; if (emp instanceof SalariedEmployee) { msg = "The employee's salary is "; msg += ((SalariedEmployee) emp).getFormattedSalary(); } else { msg = "The employee's hourly rate is "; msg += ((HourlyEmployee) emp).getFormattedRate(); } System.out.println(msg); ``` ## 4. 多态性 多态性指 Java 能够使用基类变量引用子类对象，跟踪对象所属的子类，并使用子类的重写方法，即使在编译时不知道子类的类型。 以井字棋游戏为例，创建一个 `Player` 类： ```java class Player { public int move() { for (int i = 0; i < 9; i++) { System.out.println( "\nThe basic player says:"); System.out.println( "I'll take the first open square!"); return firstOpenSquare(); } return -1; } private int firstOpenSquare() { int square = 0; // 查找第一个开放方格的代码放在这里 return square; } } ``` 创建 `Player` 类的子类 `BetterPlayer`，重写 `move` 方法： ```java class BetterPlayer extends Player { public int move() { System.out.println("\nThe better player says:"); System.out.println( "I'm looking for a good move..."); return findBestMove(); } private int findBestMove() { int s ```