¶ Lab 5: 继承（Inheritance）

¶ 实验目的

• 理解继承的必要性
• 理解继承的基本概念：单继承，多继承
• 掌握继承的使用
  • 子类属性、构造方法和一般成员方法的书写的编写
  • 变量隐藏
  • this 和 super 的使用
  • 向上映射
  • 在继承的基础上加深理解权限控制符的使用
  • 保护成员的使用
  • 方法覆盖（初步，重点放在多态一章）
• 复合与继承的区别及使用

¶ 注意事项

随着代码量的增加，建议建立一个自己的统一且良好的代码风格，比如命名风格（camelCase、PascalCase 等）、缩进方式（空格数量、switch-case 缩不缩进等）、开闭大括号换不换行等容易引发战争（迫真）的东西，以养成良好的编程习惯。

编程题最好为每一个类编写一个完备的测试类，覆盖尽可能多的输入、函数调用、输出，以证明代码正确实现了功能。

如果编程题使用了 package 语句，应当确保提交时目录结构和 package 语句表达的包结构相同。（IDE 很多时候会帮你做。）

¶ 实验题目

¶ Question1：Package

浏览 Code 目录下的 Question01 目录，不允许变更目录结构和文件位置，只允许在文件中添加 package 和 import 语句，使根目录下 build 和 test 文件中的指令可以无报错顺利执行。

你可以把 Question01 目录复制到解答的压缩包中，或者在解答报告中直接以文字或截图说明你的改动。

¶ Question2：权限

阅读 Code 目录下的 Question02 目录，根据你对访问权限的理解。将文件中所有无法通过编译的语句注释掉。

你遇到的问题可能会集中在 protected 和默认访问权限。
从这次实验和上一次实验，可以引申出两个问题，你需要在解答中说出你的想法。

• Lab 3 中的单例模式，或者说所有构造方法都是 private 时，可能有子类吗？
• final 类可以视为所有构造方法都是 private 的类吗？

如果不知道怎么编译和运行，参见第一题。

你可以把 Question02 目录复制到解答的压缩包中，或者在解答报告中直接以文字或截图说明你的改动。

¶ Question3： Hide 和 Override

阅读下面代码（或参见 Code 目录下的 Question 03）

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class Parent {
    int num = 4;

    protected void foo() {
        System.out.println("foo() of Parent");
    }

    static protected void bar() {
        System.out.println("bar() of Parent");
    }
}

class Child extends Parent {
    int num = 5;

    protected void foo() {
        System.out.println("foo() of Child");
    }

    static protected void bar() {
        System.out.println("bar() of Child");
    }
}

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        Parent f1 = new Parent();
        System.out.println(f1.num);

        Parent f2 = new Child();
        System.out.println(f2.num);

        Child c = new Child();
        System.out.println(c.num);

        f1.foo();
        f2.foo();
        c.foo();

        f1.bar();
        f2.bar();
        c.bar();
    }
}

回答下面问题。

1. 执行 java Test，程序的运行结果是什么？
2. 如果将子类的 protected void foo() 改为默认访问权限，程序还能通过编译吗？
3. 如果将子类的 protected void bar() 改为默认访问权限，程序还能通过编译吗？
4. foo 和 bar 的测试输出结果表现一致吗？
5. 属性、静态方法、非静态方法，哪些可以覆盖（重写 / override），哪些可以隐藏？

题外话：

在想要覆盖的时候，主动写一个 @Override 注解，可以提高代码可读性，也可以防止你想要覆盖但是写成了重载的情况发生。不想让父类方法在子类中被覆盖的时候，将父类方法声明为 final。

¶ Question4：Shape

阅读下面的二维形状类 Shape

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public abstract class Shape {
    protected double a;
    protected double b;

    public Shape() { this(0.0, 0.0); }
    public Shape(double a, double b) {
        this.a = a;
        this.b = b;
    }

    /** calcArea
    * 计算形状的面积
    * @return 面积
    */
    abstract public double calcArea();

    /* 其他必要的方法，比如 getter 和 setter */
}

你的任务是：

• 编写 Rectangle 类，a 和 b 分别代表矩形两条边的长度（长和宽）；
• 编写 Rhombus 类，a 和 b 分别代表两条菱形对角线的长度；
• 编写 Ellipse 类，a 和 b 分别代表椭圆两个半轴（半长轴和半短轴）的长度；
• 编写一个测试类，构造子类对象并测试。

注意：

• 上述三个类都继承自 Shape 类，都必须要 override 方法 calcArea；
• a 和 b 都不能是负数，当通过 constructor 或者 setter 设定为负数时，将对应的值置为 0.0，或 throw 异常；
• a 和 b 的大小关系没有任何约束，没有 a 必须不小于 b 的说法。

题外话

我们知道属性不设置为 public 是为了保护数据，如果 a 和 b 在 Shape 中的访问权限被设置为 private，在不添加新的属性的情况下，子类想要实现自己的 calcArea()该怎么办？在解答中写出你的思考。

¶ Question5：车车

定义一个 Vehicle类，在其中声明一个属性代表这个交通工具有多少个轮子，提供对这个属性的 setter。提供轮子类、引擎类。创建几个 Vehicle 的导出类：Motorbike、Car、Tank。自由发挥，在测试类中构造这几种交通工具，并测试功能。

其中 Motorbike 类需增加两个属性：driver 和 passenger 表示司机和乘客。增加你觉得合适的方法。

定义一个 Person 类，加入你觉得合适的属性和方法，生成 brother 和 sister 两个对象，结合 Motorbike 试图实现以下场景：

• 生成三个对象（Motorbike 实例 motorbike，Person 实例 brother、sister）
• 设置 motorbike 的司机与乘客为 brother 和 sister
• 打印 motorbike 的信息（尽可能详细）
• 调用 sister 的 say() 方法，输出“不像我，我只会心疼 giegie~”

备注：这道题目绝不是 2221 同学们的助教出的。

¶ Question6：其实 OOP Lab 里面也可以写操作系统

操作系统中，有一个概念叫做文件系统。以 Windows 为例，其文件系统中的文件可以粗略地分为以下几种：

• 文件夹（包含一个子目录）
• 快捷方式（打开它等价于打开其所指向的文件）
• 可执行文件（.exe 这种不需要借助其他程序就能直接运行的文件）
• 不可执行文件（本身无法运行，需要借助其他程序（打开方式）才能正确使用）

以上四种，都是“文件”。所有文件的属性都有：

• 名称（不能为空，字符集是 ASCII 可打印字符）
• 创建时间（年月日时分秒）
• 大小（以 byte 为单位，是整数）
• 内容（字节序列）
• 位置（直接包含此文件的文件夹）

文件夹

• 不考虑 OS 层面的内存对齐，文件夹的大小等于其内部所有文件的大小的加和；
• 文件夹的额外属性是，它的直接子目录中包含的文件夹数和其他文件数；
• 打开文件夹，会切换当前的工作路径到该文件夹下，初始工作路径我们认为是 C 盘；
• 可以在文件夹中添加新的文件。

快捷方式

• 本质是一个类型为 .lnk 的文件；
• 快捷方式的额外属性是其指向的文件（可以是任何文件，包括快捷方式和文件夹）；
• 打开快捷方式，等价于打开其指向的文件；指向的文件被删除后，无法打开快捷方式；
• 注意，快捷方式的所有属性，都代表其本身，不代表其指向的文件。

可执行文件

打开就是运行其内容。

不可执行文件

没有给出打开方式的情况下，无法被正确打开。

你的任务是

• 抽象出上述文本中的属性、方法、继承和组合信息，编写多个类描述上述关系。
• 不用实现很具体的功能，甚至不用实现可以运行的程序。但是不能有逻辑硬伤和编译错误。

题外话

你可能需要回忆一下 C 中的结构体，学习一下 Java 中的 enum 类。