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01. 面向对象高级

fanfan...大约 22 分钟javaSEjavaSE

01. 面向对象高级

各位同学,接下来的三天课程中,我们继续学习面向对象的相关课程。面向对象是写Java程序的核心套路,如何你不懂面向对象,那就相当于Java你白学了。所以在接下来的三天时间里,各位同学也需要克服重重困难好好学习。

前面我们说过面向对象最核心的套路是:设计对象来处理数据,解决问题。 如果你把面向对象高级这一部分课程学好,你设计出来的对象将更加好用。

在正式学习面向对象高级课程之前,我给大家提一些学习上的建议。目前我们学习的面向对象高级部分的知识点,就像一个一个的螺丝钉,在学习过程中你可能并不知道这些螺丝钉是用在哪里的,解决的什么问题。必须等这些内容都学习完之后,才能知道用这些螺丝钉可以用来搞飞机、造航母、造火箭。

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所以,现阶段我们在学习过程中,主要关注下面几点就可以了。等整个基础课程学习完之后,再慢慢感在到哪里用。

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一、静态

接下来,我们学习一下面向对象编程中很常见的一个关键字static.

static读作静态,可以用来修饰成员变量,也能修饰成员方法。我们先来学习static修饰成员变量。

1.1 static修饰成员变量

Java中的成员变量按照有无static修饰分为两种:类变量、实例变量。它们的区别如下图所示:

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由于静态变量是属于类的,只需要通过类名就可以调用:类名.静态变量

实例变量是属于对象的,需要通过对象才能调用:对象.实例变量

  • 下面是代码演示(注意静态变量,和实例变量是如何调用的)
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为了让大家对于这两种成员变量的执行过程理解更清楚一点,在这里给大家在啰嗦几句,我们来看一下上面代码的内存原理。

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  • 最后总结一下
- 1.类变量:属于类,在内存中只有一份,用类名调用
- 2.实例变量:属于对象,每一个对象都有一份,用对象调用

1.2 static修饰成员变量的应用场景

学习完static修饰成员变量的基本使用之后,接下来我们学习一下static修饰成员变量在实际工作中的应用。

在实际开发中,如果某个数据只需要一份,且希望能够被共享(访问、修改),则该数据可以定义成类变量来记住。

我们看一个案例**

需求:系统启动后,要求用于类可以记住自己创建了多少个用户对象。**

  • 第一步:先定义一个User类,在用户类中定义一个static修饰的变量,用来表示在线人数;
public class User{
    public static int number;
    //每次创建对象时,number自增一下
    public User(){
        User.number++;
    }
}
  • 第二步:再写一个测试类,再测试类中创建4个User对象,再打印number的值,观察number的值是否再自增。
public class Test{
    public static void main(String[] args){
        //创建4个对象
        new User();
        new User();
        new User();
        new User(); 
        
        //查看系统创建了多少个User对象
        System.out.println("系统创建的User对象个数:"+User.number);
    }
}

运行上面的代码,查看执行结果是:系统创建的User对象个数:4

1.3 static修饰成员方法

各位同学,学习完static修饰成员变量之后,接下来我们学习static修饰成员方法。成员方法根据有无static也分为两类:类方法、实例方法

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有static修饰的方法,是属于类的,称为类方法;调用时直接用类名调用即可。

无static修饰的方法,是属于对象的,称为实例方法;调用时,需要使用对象调用。

我们看一个案例,演示类方法、实例方法的基本使用

  • 先定义一个Student类,在类中定义一个类方法、定义一个实例方法
public class Student{
    double score;
    
    //类方法:
    public static void printHelloWorld{
        System.out.println("Hello World!");
        System.out.println("Hello World!");
    }
    
    //实例方法(对象的方法)
    public void printPass(){
        //打印成绩是否合格
        System.out.println(score>=60?"成绩合格":"成绩不合格");
    }
}
  • 在定义一个测试类,注意类方法、对象方法调用的区别
public class Test2{
    public static void main(String[] args){
        //1.调用Student类中的类方法
        Student.printHelloWorld();
        
        //2.调用Student类中的实例方法
        Student s = new Student();        
        s.printPass();
        
        //使用对象也能调用类方法【不推荐,IDEA连提示都不给你,你就别这么用了】
        s.printHelloWorld();
    }
}

搞清楚类方法和实例方法如何调用之后,接下来再啰嗦几句,和同学们聊一聊static修饰成员方法的内存原理。

1.类方法:static修饰的方法,可以被类名调用,是因为它是随着类的加载而加载的;
		 所以类名直接就可以找到static修饰的方法
		 
2.实例方法:非static修饰的方法,需要创建对象后才能调用,是因为实例方法中可能会访问实			例变量,而实例变量需要创建对象后才存在。
		  所以实例方法,必须创建对象后才能调用。
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关于static修饰成员变量、和静态修饰成员方法这两种用法,到这里就学习完了。

1.4 工具类

学习完static修饰方法之后,我们讲一个有关类方法的应用知识,叫做工具类。

如果一个类中的方法全都是静态的,那么这个类中的方法就全都可以被类名直接调用,由于调用起来非常方便,就像一个工具一下,所以把这样的类就叫做工具类。

  • 我们写一个生成验证码的工具类
public class MyUtils{
    public static String createCode(int n){
        //1.定义一个字符串,用来记录产生的验证码
        String code = "";
        
        //2.验证码是由所有的大写字母、小写字母或者数字字符组成
        //这里先把所有的字符写成一个字符串,一会从字符串中随机找字符
        String data = "0123456789abcdefghijklmnopqrstuvwxyzABCDEFGHIJKMNOPQRSTUVWXYZ";
        
        //3.循环n次,产生n个索引,再通过索引获取字符
        Random r = new Random();
        for(int i=0; i<n; i++){
            int index = r.nextInt(data.length());
            char ch = data.charAt(index);
            //4.把获取到的字符,拼接到code验证码字符串上。
            code+=ch;
        }
        
        //最后返回code,code的值就是验证码
        return code;
    }
}
  • 接着可以在任何位置调用MyUtilscreateCOde()方法产生任意个数的验证码
//比如这是一个登录界面
public class LoginDemo{
    public static void main(String[] args){
        System.out.println(MyUtils.createCode());
    }
}
//比如这是一个注册界面
public class registerDemo{
    public static void main(String[] args){
        System.out.println(MyUtils.createCode());
    }
}

工具类的使用就是这样子的,学会了吗?

在补充一点,工具类里的方法全都是静态的,推荐用类名调用为了防止使用者用对象调用。我们可以把工具类的构造方法私有化。

public class MyUtils{
    //私有化构造方法:这样别人就不能使用构造方法new对象了
    private MyUtils(){
        
    }
    
    //类方法
    public static String createCode(int n){
       ...
    }
}

1.5 static的注意事项

各位同学,到现在在我们已经学会了static修饰的变量、方法如何调用了。但是有一些注意事项还是需要给大家说明一下,目的是让大家知道,使用static写代码时,如果出错了,要知道为什么错、如何改正。

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public class Student {
    static String schoolName; // 类变量
    double score; // 实例变量

    // 1、类方法中可以直接访问类的成员,不可以直接访问实例成员。
    public static void printHelloWorld(){
        // 注意:同一个类中,访问类成员,可以省略类名不写。
        schoolName = "黑马";
        printHelloWorld2();

        System.out.println(score); // 报错的
        printPass(); // 报错的

        ystem.out.println(this); // 报错的
    }
    
	// 类方法
    public static void printHelloWorld2(){

    }
    
    // 实例方法
    public void printPass2(){

    }
    
    // 实例方法
    // 2、实例方法中既可以直接访问类成员,也可以直接访问实例成员。
    // 3、实例方法中可以出现this关键字,类方法中不可以出现this关键字的
    public void printPass(){
        schoolName = "黑马2"; //对的
        printHelloWorld2(); //对的

        System.out.println(score); //对的
        printPass2(); //对的

        System.out.println(this); //对的
    }
}

1.6 static应用(代码块)

各位同学,接下来我们再补充讲解一个知识点,叫代码块;代码块根据有无static修饰分为两种:静态代码块、实例代码块

我们先类学习静态代码块:

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public class Student {
    static int number = 80;
    static String schoolName = "黑马";
    // 静态代码块
    static {
        System.out.println("静态代码块执行了~~");
        schoolName = "黑马";
    }
}

静态代码块不需要创建对象就能够执行

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        // 目标:认识两种代码块,了解他们的特点和基本作用。
        System.out.println(Student.number);
        System.out.println(Student.number);
        System.out.println(Student.number);

        System.out.println(Student.schoolName); // 黑马
    }
}

执行上面代码时,发现没有创建对象,静态代码块就已经执行了。

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关于静态代码块重点注意:静态代码块,随着类的加载而执行,而且只执行一次。

再来学习一下实例代码块

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实例代码块的作用和构造器的作用是一样的,用来给对象初始化值;而且每次创建对象之前都会先执行实例代码块。

public class Student{
    //实例变量
	int age;
    //实例代码块:实例代码块会执行在每一个构造方法之前
    {
        System.out.println("实例代码块执行了~~");
        age = 18;
        System.out.println("有人创建了对象:" + this);
    }

    public Student(){
        System.out.println("无参数构造器执行了~~");
    }

    public Student(String name){
        System.out.println("有参数构造器执行了~~");
    }
}

接下来在测试类中进行测试,观察创建对象时,实例代码块是否先执行了。

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        Student s1 = new Student();
        Student s2 = new Student("张三");
        System.out.println(s1.age);
        System.out.println(s2.age);
    }
}

对于实例代码块重点注意:实例代码块每次创建对象之前都会执行一次

1.7 static应用(单例设计模式)

各位同学,关于static的应用我们再补充一个使用的技巧,叫做单例设计模式。

所谓设计模式指的是,一类问题可能会有多种解决方案,而设计模式是在编程实践中,多种方案中的一种最优方案。

关于静态的使用到这里,我们就学习完了。

二、继承

2.1 继承快速入门

各位同学,我们继续学习面向对象相关内容。面向对象编程之所以能够能够被广大开发者认可,有一个非常重要的原因,是因为它有三大特征,继承、封装和多态。封装我们在基础班已经学过了,接下来我们学习一下继承。

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接下来,我们演示一下使用继承来编写代码,注意观察继承的特点。

public class A{
    //公开的成员
    public int i;
    public void print1(){
        System.out.println("===print1===");
    }
    
    //私有的成员
    private int j;
    private void print2(){
        System.out.println("===print2===");
    }
}

然后,写一个B类,让B类继承A类。在继承A类的同时,B类中新增一个方法print3

public class B extends A{
    public void print3(){
        //由于i和print1是属于父类A的公有成员,在子类中可以直接被使用
        System.out.println(i); //正确
        print1(); //正确
        
        //由于j和print2是属于父类A的私有成员,在子类中不可以被使用
        System.out.println(j); //错误
        print2();
    }
}

接下来,我们再演示一下,创建B类对象,能否调用父类A的成员。再写一个测试类

public class Test{
    public static void main(String[] args){
        B b = new B();
        //父类公有成员,子类对象是可以调用的
        System.out.println(i); //正确
        b.print1();
        
        //父类私有成员,子类对象时不可以调用的
        System.out.println(j); //错误
        b.print2(); //错误
    }
}

到这里,关于继承的基本使用我们就算学会了。为了让大家对继承有更深入的认识,我们来看看继承的内存原理。

这里我们只需要关注一点:子类对象实际上是由子、父类两张设计图共同创建出来的。

所以,在子类对象的空间中,既有本类的成员,也有父类的成员。但是子类只能调用父类公有的成员。

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2.2 继承的好处

各位同学,学习完继承的快速入门之后,接下来我们学习一下继承的好处,以及它的应用场景。

我们通过一个案例来学习

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观察代码发现,我们会发现Teacher类中和Consultant类中有相同的代码;其实像这种两个类中有相同代码时,没必要重复写。

我们可以把重复的代码提取出来,作为父类,然后让其他类继承父类就可以了,这样可以提高代码的复用性。改造后的代码如下:

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接下来使用继承来完成上面的案例,这里只演示People类和Teacher类,然后你尝试自己完成Consultant类。

  • 先写一个父类 People,用来设计Teacher和Consultant公有的成员。
public class People{
    private String name;
    
    public String getName(){
        return name;
    }
    public void setName(String name){
        this.name=name;
    }
}
  • 再写两个子类Teacher继承People类,同时在子类中加上自己特有的成员。
public class Teacher extends People{
    private String skill; //技能
    
    public String getSkill(){
        return skill;
    }
    
    public void setSkill(String skill){
        this.skill=skill;
    }
    
    public void printInfo(){
        System.out.println(getName()+"具备的技能:"+skill);
    }
}
  • 最后再写一个测试类,再测试类中创建Teacher、Consultant对象,并调用方法。
public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        // 目标:搞清楚继承的好处。
        Teacher t = new Teacher();
        t.setName("播仔");
        t.setSkill("Java、Spring");
        System.out.println(t.getName());
        System.out.println(t.getSkill());
        t.printInfo();
    }
}

执行代码,打印结果如下:

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关于继承的好处我们只需要记住:继承可以提高代码的复用性

2.3 权限修饰符

各位同学,在刚才使用继承编写的代码中我们有用到两个权限修饰符,一个是public(公有的)、一个是private(私有的),实际上还有两个权限修饰符,一个是protected(受保护的)、一个是缺省的(不写任何修饰符)。

接下来我们就学习一下这四个权限修饰符分别有什么作用。

什么是权限修饰符呢?

权限修饰符是用来限制类的成员(成员变量、成员方法、构造器...)能够被访问的范围。

每一种权限修饰符能够被访问的范围如下

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下面我们用代码演示一下,在本类中可以访问到哪些权限修饰的方法。

public class Fu {
    // 1、私有:只能在本类中访问
    private void privateMethod(){
        System.out.println("==private==");
    }

    // 2、缺省:本类,同一个包下的类
    void method(){
        System.out.println("==缺省==");
    }

    // 3、protected: 本类,同一个包下的类,任意包下的子类
    protected void protectedMethod(){
        System.out.println("==protected==");
    }

    // 4、public: 本类,同一个包下的类,任意包下的子类,任意包下的任意类
    public void publicMethod(){
        System.out.println("==public==");
    }

    public void test(){
        //在本类中,所有权限都可以被访问到
        privateMethod(); //正确
        method(); //正确
        protectedMethod(); //正确
        publicMethod(); //正确
    }
}

接下来,在和Fu类同一个包下,创建一个测试类Demo,演示同一个包下可以访问到哪些权限修饰的方法。

public class Demo {
    public static void main(String[] args) {
        Fu f = new Fu();
        // f.privateMethod();	//私有方法无法使用
        f.method();
        f.protectedMethod();
        f.publicMethod();
    }
}

接下来,在另一个包下创建一个Fu类的子类,演示不同包下的子类中可以访问哪些权限修饰的方法。

public class Zi extends Fu {
    //在不同包下的子类中,只能访问到public、protected修饰的方法
    public void test(){
        // privateMethod(); // 报错
        // method(); // 报错
        protectedMethod();	//正确
        publicMethod();	//正确
    }
}

接下来,在和Fu类不同的包下,创建一个测试类Demo2,演示一下不同包的无关类,能访问到哪些权限修饰的方法;

public class Demo2 {
    public static void main(String[] args) {
        Fu f = new Fu();
        // f.privateMethod(); // 报错
        // f.method();		  //报错
        // f.protecedMethod();//报错
        f.publicMethod();	//正确

        Zi zi = new Zi();
        // zi.protectedMethod();
    }
}

2.4 单继承、Object

刚才我们写的代码中,都是一个子类继承一个父类,那么有同学问到,一个子类可以继承多个父类吗?

Java语言只支持单继承,不支持多继承,但是可以多层继承。就像家族里儿子、爸爸和爷爷的关系一样:一个儿子只能有一个爸爸,不能有多个爸爸,但是爸爸也是有爸爸的。

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public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        // 目标:掌握继承的两个注意事项事项。
        // 1、Java是单继承的:一个类只能继承一个直接父类;
        // 2、Object类是Java中所有类的祖宗。
        A a = new A();
        B b = new B();

        ArrayList list = new ArrayList();
        list.add("java");
        System.out.println(list.toString());
    }
}

class A {} //extends Object{}
class B extends A{}
// class C extends B , A{} // 报错
class D extends B{}

2.5 方法重写

各位同学,学习完继承之后,在继承的基础之上还有一个很重要的现象需要给大家说一下。

叫做方法重写。为了让大家能够掌握方法重写,我们先认识什么是方法重写,再说一下方法的应用场景。

什么是方法重写

当子类觉得父类方法不好用,或者无法满足父类需求时,子类可以重写一个方法名称、参数列表一样的方法,去覆盖父类的这个方法,这就是方法重写。

注意:重写后,方法的访问遵循就近原则。下面我们看一个代码演示

写一个A类作为父类,定义两个方法print1和print2

public class A {
    public void print1(){
        System.out.println("111");
    }

    public void print2(int a, int b){
        System.out.println("111111");
    }
}

再写一个B类作为A类的子类,重写print1和print2方法。

public class B extends A{
    // 方法重写
    @Override // 安全,可读性好
    public void print1(){
        System.out.println("666");
    }


    // 方法重写
    @Override
    public void print2(int a, int b){
        System.out.println("666666");
    }
}

接下来,在测试类中创建B类对象,调用方法

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        // 目标:认识方法重写,掌握方法重写的常见应用场景。
        B b =  new B();
        b.print1();
        b.print2(2, 3);
    }
}

执行代码,我们发现真正执行的是B类中的print1和print2方法

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知道什么是方法重写之后,还有一些注意事项,需要和大家分享一下。

- 1.重写的方法上面,可以加一个注解@Override,用于标注这个方法是复写的父类方法
- 2.子类复写父类方法时,访问权限必须大于或者等于父类方法的权限
	public > protected > 缺省
- 3. 重写的方法返回值类型,必须与被重写的方法返回值类型一样,或者范围更小
- 4. 私有方法、静态方法不能被重写,如果重写会报错。

关于这些注意事项,同学们其实只需要了解一下就可以了。实际上我们实际写代码时,只要和父类写的一样就可以( 总结起来就8个字:声明不变,重新实现

方法重写的应用场景

学习完方法重写之后,接下来,我们还需要大家掌握方法重写,在实际中的应用场景。方法重写的应用场景之一就是:子类重写Object的toString()方法,以便返回对象的内容。

比如:有一个Student类,这个类会默认继承Object类。

public class Student extends Object{
    private String name;
    private int age;

    public Student() {
    }

    public Student(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public int getAge() {
        return age;
    }

    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }
}

其实Object类中有一个toString()方法,直接通过Student对象调用Object的toString()方法,会得到对象的地址值。

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        Student s = new Student("播妞", 19);
        // System.out.println(s.toString());
        System.out.println(s);
    }
}
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但是,此时不想调用父类Object的toString()方法,那就可以在Student类中重新写一个toSting()方法,用于返回对象的属性值。

package com.itheima.d12_extends_override;

public class Student extends Object{
    private String name;
    private int age;

    public Student() {
    }

    public Student(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public int getAge() {
        return age;
    }

    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Student{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", age=" + age +
                '}';
    }
}

重新运行测试类,结果如下

1664150752636
1664150752636

好了,到这里方法什么是方法重写,以及方法重写的应用场景我们就学习完了。

2.6 子类中访问成员的特点

各位同学,刚才我们已经学习了继承,我们发现继承至少涉及到两个类,而每一个类中都可能有各自的成员(成员变量、成员方法),就有可能出现子类和父类有相同成员的情况,那么在子类中访问其他成员有什么特点呢?

  • 原则:在子类中访问其他成员(成员变量、成员方法),是依据就近原则的

定义一个父类,代码如下

public class F {
    String name = "父类名字";

    public void print1(){
        System.out.println("==父类的print1方法执行==");
    }
}

再定义一个子类,代码如下。有一个同名的name成员变量,有一个同名的print1成员方法;

public class Z extends F {
    String name = "子类名称";
    public void showName(){
        String name = "局部名称";
        System.out.println(name); // 局部名称
    }

    @Override
    public void print1(){
        System.out.println("==子类的print1方法执行了=");
    }

    public void showMethod(){
        print1(); // 子类的
    }
}

接下来写一个测试类,观察运行结果,我们发现都是调用的子类变量、子类方法。

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        // 目标:掌握子类中访问其他成员的特点:就近原则。
        Z z = new Z();
        z.showName();
        z.showMethod();
    }
}
  • 如果子类和父类出现同名变量或者方法,优先使用子类的;此时如果一定要在子类中使用父类的成员,可以加this或者super进行区分。
public class Z extends F {
    String name = "子类名称";

    public void showName(){
        String name = "局部名称";
        System.out.println(name); // 局部名称
        System.out.println(this.name); // 子类成员变量
        System.out.println(super.name); // 父类的成员变量
    }

    @Override
    public void print1(){
        System.out.println("==子类的print1方法执行了=");
    }

    public void showMethod(){
        print1(); // 子类的
        super.print1(); // 父类的
    }
}

2.7 子类中访问构造器的特点

各位同学,我们知道一个类中可以写成员变量、成员方法,还有构造器。在继承关系下,子类访问成员变量和成员方法的特点我们已经学过了;接下来再学习子类中访问构造器的特点。

我们先认识子类构造器的语法特点,再讲一下子类构造器的应用场景

子类中访问构造器的语法规则

  • 首先,子类全部构造器,都会先调用父类构造器,再执行自己。

    执行顺序,如下图按照① ② ③ 步骤执行:

1664160225526
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子类访问构造器的应用场景

  • 如果不想使用默认的super()方式调用父类构造器,还可以手动使用super(参数)调用父类有参数构造器。
1664163881728
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在本类中访问自己的构造方法

刚才我们学习了通过super()super(参数)可以访问父类的构造器。有时候我们也需要访问自己类的构造器。语法如下

this(): 调用本类的空参数构造器
this(参数): 调用本类有参数的构造器
1664170865036
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最后我们被this和super的用法在总结一下

访问本类成员:
	this.成员变量	//访问本类成员变量
	this.成员方法	//调用本类成员方法
	this()		   //调用本类空参数构造器
    this(参数)	  //调用本类有参数构造器
	
访问父类成员:
	super.成员变量	//访问父类成员变量
	super.成员方法	//调用父类成员方法
	super()		   //调用父类空参数构造器
    super(参数)	  //调用父类有参数构造器
    
注意:thissuper访问构造方法,只能用到构造方法的第一句,否则会报错。
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贡献者: fanrujiang
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