Java继承详解

目录

继承

为什么需要继承

继承的概念

继承的语法

父类成员的访问

子类中访问父类的成员变量

1.子类和父类不存在同名的成员变量

2.子类和父类成员变量同名

子类中访问父类的成员方法

1.成员方法名字不同

2.成员方法名字相同

super关键字

子类构造方法

super和this

再谈初始化

protected关键字

继承方式

final关键字

继承与组合

继承

为什么需要继承

Java中使用类对现实世界中实体进行描述，类经过实例化之后的产物对象，则可以用来表示现实世界的实体，但是现实世界错综复杂，事物之间可能有一些关联，那再设计程序时就需要考虑。

比如：狗和猫，他们都是动物。（每个动物都有共性，可以抽取出来它们的共性）

使用java语言对狗和猫进行描述，设计出：

//创建一个狗类
public class Dog {
    String name;
    int age;
    float weight;

    public void eat(){
        System.out.println(name + "正在吃饭");
    }

    public void sleep(){
        System.out.println(name + "正在睡觉");
    }

    void bark(){
        System.out.println(name + "汪汪汪");
    }
}


//创建一个猫类
public class Cat {
    String name;
    int age;
    float weight;

    public void eat(){
        System.out.println(name + "正在吃饭");
    }

    public void sleep(){
        System.out.println(name + "正在睡觉");
    }

    void mew(){
        System.out.println(name + "喵喵喵~~~");
    }
}

通过狗类和猫类，我们发现大量代码出现重复，如图所示：

那如何能实现共性抽取呢？面向对象的思想中提出了继承的概念，专门用来进行共性抽取，实现代码复用。 （继承可以看作is-a关系，比如Dog is a animal）

继承的概念

继承（inheritance）机制：是面向对象程序设计使代码可以复用的重要手段，它允许程序员在保持原有类的个性的基础上进行扩展，增加新功能，这样产生的新的类，称派生类。继承呈现了面向对象程序设计的层次结构，体现了由简单到复杂的认知过程。继承解决的主要问题是：共性抽取，实现代码复用

例如：狗和猫都是动物，那么我们就可以将共性进行抽取，然后采用继承的思想来达到共用。

上述图示中，Dog和Cat都继承了Animal类，其中：Animal类称为父类/基类/超类，Dog和Cat可以称为Animal的子类/派生类，继承之后，子类可以复用父类中的成员，子类在实现时只需关心自己新增加的成员即可。

从继承概念中可以看出继承的最大作用是：实现代码复用，后面也应用于多态。

继承的语法

在java中如果要表示类的继承，需要用到extends关键字，具体如下：

修饰符 class 子类名称 extends 父类名称 {
    //...
}

对之前的Dog类和Cat类通过继承重新设计：

//Animal.java
public class Animal {
    String name;
    int age;

    public void eat(){
        System.out.println(name + "正在吃饭");
    }

    public void sleep(){
        System.out.println(name + "正在睡觉");
    }
}

//Dog.java
public class Dog extends Animal {
    void bark() {
        System.out.println(name + "汪汪汪");    
    }
}

//Cat.java
public class Cat extends Animal {
    void mew() {
        System.out.println(name + "喵喵喵");    
    }
}

public class TestExtend {
    public static void main(String[] args) {
        Dog dog = new Dog();
        //dog类中并没有定义任何成员变量，name和age属性肯定是从父类Animal中继承下来的
        System.out.println(dog.name);
        System.out.println(dog.age);
        
        //dog访问的eat和sleep方法也是从Animal中继承下来的
        dog.eat();
        dog.sleep();
        //bark是子类新增加的方法
        dog.bark();
    }
}

注意：

1.子类会将父类中的成员变量或者成员方法继承到子类中了

2.子类继承父类后，建议添加自己特有的成员，体现出与基类的不同，否则没有继承的必要

父类成员的访问

在继承体系中，子类将父类中的方法和字段继承下来了，那在子类中能否直接访问父类中继承下来的成员呢？

子类中访问父类的成员变量

1.子类和父类不存在同名的成员变量

class Base {
    int a;
    int b;
}

public class Derived extends Base {
    int c;
    public void method() {
        a = 10;//访问从父类继承下来的a
        b = 20;//访问从父类继承下来的b
        c = 30;//访问子类自己的c
    }
}

2.子类和父类成员变量同名

class Base {
    int a;
    int b;
    int c;
}

public class Derived extends Base {
    int a;//与父类中成员a同名，而且类型相同
    char b;//与父类中成员b同名，而且类型不同
    public void method() {
        a = 100;//使用的是子类新增的a
        b = 101;//使用的是子类新增的b
        c = 102;//使用从父类继承下来的c
    }
}

通过上述栗子，我们可以得出以下规律：

1.如果访问的成员变量子类中有，则优先访问自己的成员变量

2.如果访问的成员变量子类中没有，则访问从父类继承下来的，如果父类也没有，则报错

3.如果访问的成员变量与父类中的成员变量同名，则优先访问自己的

简：成员变量的访问遵循就近原则，自己有则优先访问自己的，如果没有则在父类中找

子类中访问父类的成员方法

1.成员方法名字不同

总结：成员方法没有同名时，在子类方法中或者通过子类对象访问方法时，则优先访问自己的，自己没有时再到父类中找，如果父类中也没有则报错

2.成员方法名字相同

class Base {
    public void methodA() {
        System.out.println("Base中的methodA()");
    }

    public void methodB() {
        System.out.println("Base中的methodB()");
    }
}

public class Derived extends Base {
    public void methodA(int a) {
        System.out.println("Derived 中的methodA(int) 方法");
    }

    public void methodB() {
        System.out.println("Derived 中的methodB() 方法");
    }

    public void methodC() {
        methodA();//没有传参，访问父类中的methodA()
        methodA(20);//有传参，访问子类中的methodA(int)
        methodB();//直接访问，则永远访问到的都是子类中的methodB(),永远无法访问到基类的
    }

    public static void main(String[] args) {
        Derived d = new Derived();
        d.methodC();
    }
}

总结：通过派生类对象访问父类与子类相同名的方法时，如果父类和子类同名方法的参数列表不同，根据调用方法时传递的参数选择合适的方法进行访问，如果没有则报错。

那么有的人会问，如果成员的访问遵循就近原则，那么如果想访问父类中同名的成员应该怎么办？

这就需要super关键字

super关键字

使用场景：子类和父类中可能存在相同名称的成员，需要在子类方法中访问与父类同名的成员，这时就需要super，该关键字的主要作用：在子类中访问父类的成员。

class Parent {
    int value = 10;
    public void methodA() {
        System.out.println("Parent中的methodA()");
    }
}

class Child extends Parent {
    int value = 20;
    public void methodA() {
        System.out.println("Child中的methodA()");
    }
    void printValues() {
        System.out.println("Child value: " + value);         // 子类字段
        System.out.println("Parent value: " + super.value); // 父类字段
        methodA();//子类方法
        super.methodA();//父类方法
    }

    public static void main(String[] args) {
        Child c = new Child();
        c.printValues();
    }
}

执行结果：

在子类方法中，如果想要明确访问父类中的成员时，借助super关键字即可。

 注意事项：

1.只能在非静态的方法中使用

2.在子类方法中，调用父类的成员变量和方法

子类构造方法

父子父子，先有父再有子，即：子类对象构造时，需要先调用基类构造犯法，然后执行子类的构造方法。

class Base {
    public Base() {
        System.out.println("Base()");
    }
}
public class Derived extends Base {
    public Derived() {
        //super();//注意子类构造方法中默认会调用基类的无参构造方法:super();
        //用户没有写时，编译器会自动添加，而且super()必须是子类构造方法中的第一条语句
        //并且只出现一次
        System.out.println("Derived()");
    }

    public static void main(String[] args) {
        Derived d = new Derived();
    }
}

执行结果：

在子类构造方法中，并没有写任何关于基类构造的代码，但是在构造子类对象时，先执行基类的构造方法，然后执行子类的构造方法，因为：子类对象中成员是由两部分组成的，基类继承下来的以及子类新增加的部分。父子父子必是先有父后有子，所以在构建子类对象的时候，先要调用基类的构造方法将从基类继承下来的成员构造完整，然后再调用子类自己的构造方法，将子类自己新增加的成员初始化完整。 

注意：

1.若父类显式定义无参或者默认的构造方法，在子类构造方法第一行默认有隐含的super()调用，即调用基类的构造方法

2.如果父类构造方法是带有参数的，此时需要用户为子类显式定义的构造方法，并在子类构造方法中选择合适的父类构造方法调用，否则编译失败

3.在子类的构造方法中，super(..)调用父类构造时，必须是子类构造方法中的第一条语句

4.super(...)只能在子类构造中出现一次，并且不能和this同时出现

super和this

super和this都可以在成员方法中用来访问：成员变量和调用其他成员方法，都可以作为构造方法的第一条语句，那它们之间有什么区别呢？

相同点：

1.都是Java的关键字

2.只能在类的非静态方法中使用，用来访问非静态成员方法和字段

3.在构造方法中使用时，必须是构造方法中的第一条语句，并且不能同时存在

不同点：

1.this是当前对象的引用，当前对象即调用实例方法的对象，super相当于是子类对象中从父类继承下来的部分成员的引用

2.在非静态成员方法中，this用来访问本类的方法和属性，super用来访问父类的方法与属性

3.在构造方法中：this(...)用来调用本类的构造方法，super(...)用来调用父类的构造方法，两种调用不能同时在构造方法中出现

4.构造方法中一定会存在super(...)的调用，用户没有写编译器也会增加，而this(..)不写则没有

再谈初始化

还记得之前讲过的代码块吗？我们来简要回顾一下几个重要的代码块：实例代码块和静态代码块。

我们之前讲过在没有继承关系下的执行顺序。

1.静态代码块先执行，并且只执行一次，在类的加载阶段执行

2.当有对象创建时，才会执行实例代码块，实例代码块执行完成后，构造方法执行

那么如果现在有继承关系，那它们的执行顺序又是什么？让我们看看下面的代码：

class Person {
    public String name;
    public int age;
    public Person(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
        System.out.println("Person:构造方法执行");
    }

    {
        System.out.println("Person:实例代码块执行");
    }

    static {
        System.out.println("Person:静态代码块执行");
    }
}

public class Student extends Person {

    public Student(String name, int age) {
        super(name, age);
        System.out.println("Student:构造方法执行");
    }

    {
        System.out.println("Student:实例代码块执行");
    }

    static {
        System.out.println("Student:静态代码块执行");
    }
}

public class Test1 {
    public static void main(String[] args) {
        Student s1 = new Student("zhangsan",19);
        System.out.println("-----------------------------");
        Student s2 = new Student("lisi",22);
    }
}

执行结果：

通过分析结果，得出以下结论：

1.父类静态代码块优先于子类静态代码块执行，而且是最早执行

2.父类实例代码块和父类构造方法紧接着执行

3.子类实例代码块和子类构造方法紧接着执行

4.第二次实例化子类对象时，父类盒子类的静态代码块都将不会执行 

protected关键字

1. 成员可见性： 使用 protected 关键字修饰的成员（字段或方法）可以被同一个包内的其他类访问，以及继承自该类的子类访问。

2. 访问权限范围： protected 修饰的成员在同一个包内是可见的，同时也对继承关系中的子类可见，即使子类位于不同的包内。

3. 使用举例：

   package com.example; // 包名
   
   public class Parent {
       protected int value;
       
       protected void printValue() {
           System.out.println("Value: " + value);
       }
   }
   
   
   package com.example; // 同一个包
   
   public class Child extends Parent {
       void accessParent() {
           value = 10;         // 访问父类字段
           printValue();       // 调用父类方法
       }
   }
   
   
   package otherpackage; // 不同包
   
   import com.example.Parent;
   
   public class OtherChild extends Parent {
       void accessParent() {
           value = 20;         // 访问父类字段
           printValue();       // 调用父类方法
       }
   }
   

继承方式

在Java中有以下几种继承方式：

注意：java不支持多继承

我们写的类是现实事物的抽象，而我们真正在公司中所遇到的项目往往业务比较复杂，也会涉及到一系列复杂的概念，都需要我们用代码表示，所以在实际项目中写的类比较多，类之间的关系也十分复杂 

但是即使如此，我们并不希望类之间的继承层次太复杂，一般我们不希望超出三层的继承关系，如果继承层数过多，就考虑对代码进行重构了。

如果想从语法上限制继承，就可以使用final关键字

final关键字

final关键字可以用来修饰变量，成员方法和类。

1.修饰变量和字段，表示常量（即不能修改）

final int a = 10;

a = 20;//编译出错

2.修饰类，表示此类不能被继承

final public class Animal {

...

}

public class Bird extends Animal {

...

}

//编译出错

我们平时用的String字符串类，就是用final修饰的，不能被继承

3.修饰方法：表示该方法不能被重写（后面介绍）

继承与组合

和继承类似，组合也是一种表达类之间关系的方式，也是能够达到代码重用的效果。组合并没有涉及到特殊的语法（诸如extends关键字），仅仅是将一个类的实例作为另一个类的字段

继承表示对象之间是is-a的关系，比如：狗是动物，猫是动物。

组合表示对象之间是has-a的关系，比如：汽车有轮胎，汽车有发动机。

举个例子：汽车和其轮胎，发动机，方向盘，车载系统等的关系就应该是组合，因为汽车是由这些部件组成的。

//轮胎类
class Tire {
    //...
}

//发动机类
class Engine {
    //...
}

//车载系统类
class VehicleSystem {
    //...
}

class Car {
    private Tire tire;//可以复用轮胎中的属性和方法
    private Engine engine;//可以复用发动机中的属性和方法
    private VehicleSystem vs;//可以复用车载系统类中的属性和方法
    //。。。
}
public class Benz extends Car {
    //将汽车中的轮胎，发动机，车载系统全部继承下来
}

组合和继承都可以实现代码的复用，应该使用继承还是组合，需要根据应用场景来选择。一般建议：能用组合尽量用组合。文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-649383.html

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