第 3 周：继承 / 多态 / 抽象类 / 接口

本周目标

本周开始写出“像 Java 项目”的代码。完成后，应能够：

• 使用继承抽取公共属性和行为，减少重复代码
• 使用方法重写和 super 扩展父类行为
• 使用多态编写可扩展的调用代码
• 使用抽象类定义模板结构
• 使用接口定义能力约定，并说明接口与抽象类的区别
• 为学生信息管理系统设计出可扩展的领域模型

学习资料与范围

• 主课程：Java 零基础视频教程（上部）
• 视频范围：P96-P130（继承、super、多态、抽象类、接口）

分 P 范围为参考区间，实际以课程章节标题为准。

需要掌握的知识点

继承

• extends 的语法和使用场景
• 父类成员的可继承范围与访问权限的关系
• Java 单继承的特点
• 继承层次中构造方法的执行顺序
• super 访问父类成员和父类构造方法
• @Override 注解的作用和编译期检查价值
• 方法重写的规则：名称、参数、返回值和访问权限
• 什么时候应该使用组合而不是继承

多态

• 父类引用指向子类对象的写法
• 多态下成员变量、成员方法和静态方法的访问特点
• 编译看左、运行看右的实际含义
• 向上转型和向下转型
• instanceof 判断和转型前的类型检查
• 使用多态改造条件判断，把 if...else if 分支替换为对象多态
• 多态带来的可扩展性：新增子类不需要修改调用方代码

抽象类

• abstract 修饰类和方法的语法
• 抽象类不能被实例化的原因
• 抽象类可以包含构造方法、成员变量和普通方法
• 子类必须实现全部抽象方法，否则子类也需要声明为抽象类
• 使用抽象类定义模板方法，固定流程、变化步骤交给子类

接口

• interface 定义和 implements 实现
• 接口中的常量、抽象方法、默认方法和静态方法
• 一个类可以实现多个接口
• 接口继承接口
• 接口与抽象类的区别和使用场景
• 面向接口编程：先定义契约，再提供实现

设计能力

• 从需求中识别公共属性和公共行为
• 识别“是什么”（继承）和“能做什么”（接口）的差别
• 使用 equals、toString 的替代方案（重写 toString 便于调试输出）
• 类的职责划分：实体类、管理类、工具类各司其职

必做练习

1. 继承入门：定义 Person 父类和 Student、Teacher 子类，把姓名、年龄等公共成员上移。
2. 访问权限：把父类字段分别设置为 private、默认、protected、public，记录子类能否直接访问。
3. 构造顺序：在父类和子类构造方法中分别输出提示，观察创建子类对象时的执行顺序。
4. 方法重写：在 Student 中重写 introduce()，先调用 super.introduce() 再追加自己的内容。
5. 多态调用：使用 Person 数组保存 Student 和 Teacher 对象，循环调用 introduce() 并观察结果。
6. 类型转换：对 Person 引用使用 instanceof 判断，再向下转型调用子类特有方法；记录不判断就转型的报错。
7. 多态改造：把一个用 switch 区分角色计算结果的代码，改写成父类引用加方法重写的形式。
8. 抽象类：定义抽象类 Shape，包含抽象方法 area()，分别实现圆、矩形和三角形子类。
9. 接口实现：定义接口 Manageable，包含增删改查方法声明，由 StudentManager 实现并输出模拟结果。
10. 接口与抽象类对比：用表格列出两者的语法差异、继承限制和典型使用场景，并各举一个项目中的例子。

本周综合任务：设计学生信息管理系统的领域模型

为后续项目搭建类结构，本周只完成模型设计和模拟实现，不接入集合、IO 和框架机制。

要求：

• 定义抽象类 Person，包含姓名、性别、年龄等公共属性，以及抽象方法 getRole()
• 定义 Student 和 Admin 两个子类，分别扩展学号、班级和权限等级等特有属性
• 重写 toString()，让对象可以直接打印成可读内容
• 定义接口 Manageable，约定新增、删除、修改、查询和列表五类操作
• 定义 StudentManager 实现该接口，底层先用对象数组保存数据
• 使用多态保存和遍历不同角色的对象
• 在 main 方法中准备测试数据，验证多态调用、类型转换和接口方法
• 每个类添加类注释，说明类的职责

本周产出

• 继承、重写、多态和类型转换练习代码
• 抽象类与接口练习代码
• 学生信息管理系统的领域模型（Person、Student、Admin、Manageable、StudentManager）
• 一份类图或结构图，说明类之间的关系
• 一份多态、抽象类和接口的选择依据笔记

完成检查

• 能够使用继承抽取公共属性和方法
• 能够正确重写方法并使用 super 扩展父类行为
• 能够说明子类构造方法的执行顺序
• 能够使用父类引用指向子类对象并完成多态调用
• 能够使用 instanceof 判断类型并安全完成向下转型
• 能够定义抽象类并约束子类实现
• 能够定义接口并由多个类实现
• 能够说明接口与抽象类的区别和选择依据
• 已完成系统的领域模型，类职责划分清晰