Java 第三章第四章 案例教程

Java 第三章&第四章 案例教程

说明：本教程承接前两章，深入讲解面向对象核心特性与常用类。第三章聚焦继承、多态、抽象类、接口；第四章讲解异常处理、常用类（String、StringBuilder、ArrayList、Math、日期时间）。通过“图形绘制系统”和“学生信息管理系统”实战串联知识点。

第一部分：第三章 继承、多态、抽象类与接口

一、背景故事：小杨需要设计可复用的图形类

小杨的学生成绩管理系统已经稳定运行。现在他需要设计一个图形绘制程序，支持圆形、矩形、三角形等形状，每种形状都能计算面积和周长。他发现不同形状有共性（如颜色、位置），又有差异（面积计算公式不同）。他想用继承复用代码，用多态统一处理，用抽象类定义规范。

二、继承（Inheritance）

继承是面向对象的三大特性之一，允许子类复用父类的属性和方法。

2.1 基本语法

// 父类（基类）publicclassAnimal{protectedStringname;// protected 子类可访问publicAnimal(Stringname){this.name=name;}publicvoideat(){System.out.println(name+"正在吃东西");}}// 子类（派生类）publicclassDogextendsAnimal{publicDog(Stringname){super(name);// 调用父类构造方法，必须第一行}// 子类可以添加新方法publicvoidbark(){System.out.println(name+"汪汪叫");}}// 使用Dogdog=newDog("旺财");dog.eat();// 继承的方法dog.bark();// 自己的方法

2.2 方法重写（Override）

子类可以重写父类的方法，实现自己的逻辑。

publicclassCatextendsAnimal{publicCat(Stringname){super(name);}@Override// 注解，编译器检查，推荐加publicvoideat(){System.out.println(name+"优雅地吃鱼");}}

· 重写规则：方法名、参数列表必须相同；返回值类型可以是原类型的子类；访问权限不能更严格。
· @Override 帮助检查是否成功重写。

2.3 super 关键字

· super() 调用父类构造方法（必须第一行）。
· super.方法名() 调用父类被重写的方法。

三、多态（Polymorphism）

多态允许使用父类类型的变量引用子类对象，调用方法时执行子类的重写版本。

Animala1=newDog("小黑");Animala2=newCat("小白");a1.eat();// 输出: 小黑正在吃东西（Dog未重写eat）a2.eat();// 输出: 小白优雅地吃鱼（Cat重写了eat）

多态的条件：

1. 有继承关系。
2. 子类重写父类方法。
3. 父类引用指向子类对象。

多态的优势：提高代码扩展性，可编写统一的处理逻辑。

publicvoidletEat(Animala){a.eat();// 无论传Dog还是Cat，都会调用实际类型的方法}

四、抽象类（Abstract Class）

抽象类不能实例化，用于定义模板，包含抽象方法（无实现，子类必须实现）。

publicabstractclassShape{protectedStringcolor;publicShape(Stringcolor){this.color=color;}// 抽象方法：没有方法体publicabstractdoublegetArea();publicabstractdoublegetPerimeter();// 普通方法publicvoiddisplayColor(){System.out.println("颜色: "+color);}}publicclassCircleextendsShape{privatedoubleradius;publicCircle(Stringcolor,doubleradius){super(color);this.radius=radius;}@OverridepublicdoublegetArea(){returnMath.PI*radius*radius;}@OverridepublicdoublegetPerimeter(){return2*Math.PI*radius;}}

五、接口（Interface）

接口是一种完全抽象的规范，定义了一组方法，不提供实现（Java 8后可写默认方法、静态方法）。类可以实现多个接口。

publicinterfaceDrawable{voiddraw();// 默认 public abstract}publicinterfaceMoveable{voidmove(intdx,intdy);}// 实现多个接口publicclassRectangleextendsShapeimplementsDrawable,Moveable{privatedoublewidth,height;publicRectangle