【JavaSE】面向对象编程思想之继承

 【本节目标】

1. 继承

2. 组合

目录

1. 为什么需要继承

2. 继承概念

3. 继承的语法

4. 父类成员访问

4.1 子类中访问父类的成员变量

4.2 子类中访问父类的成员方法

5. super关键字

6. 子类构造方法

7. super和this

8. 再谈初始化

9. protected 关键字

10. 继承方式

11. final 关键字

12 继承与组合

1. 为什么需要继承

Java中使用类对现实世界中实体来进行描述，类经过实例化之后的产物对象，则可以用来表示现实中的实体，但是现实世界错综复杂，事物之间可能会存在一些关联，那在设计程序是就需要考虑。

比如：狗和猫，它们都是一个动物。

使用Java语言来进行描述，就会设计出：

class Dog {
    public String name;
    public int age;
    public void eat() {
        System.out.println(this.name + "正在吃饭!");
    }
    public void sleep() {
        System.out.println(name + "正在睡觉");
    }
    public void bark() {
        System.out.println(this.name + "正在汪汪叫！");
    }
}
class Cat {
    public String name;
    public int age;
    public void eat() {
        System.out.println(this.name + "正在吃饭!");
    }
    public void sleep() {
        System.out.println(name + "正在睡觉");
    }
    public void mew() {
        System.out.println(this.name + "正在喵喵叫！");
    }
}

通过观察上述代码会发现，猫和狗的类中存在大量重复，如下所示：

 那能否将这些共性抽取呢？面向对象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。

2. 继承概念

继承(inheritance)机制：是面向对象程序设计使代码可以复用的最重要的手段，它允许程序员在保持原有类特性的基础上进行扩展，增加新功能，这样产生新的类，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。继承主要解决的问题是：共性的抽取，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的内容进行抽取，然后采用继承的思想来达到共用。

 代码图：

上述图示中，Dog和Cat都继承了Animal类，其中：Animal类称为父类/基类或超类，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最大的作用就是：实现代码复用，还有就是来实现多态(后序讲)

3. 继承的语法

在Java中如果要表示类之间的继承关系，需要借助extends关键字，具体如下：

 对1.2中场景使用继承方式重新设计：

class Animal {
    public String name;
    public int age;
    public void eat() {
        System.out.println(this.name + "正在吃饭!");
    }
    public void sleep() {
        System.out.println(name + "正在睡觉");
    }
}
class Dog extends Animal {
    public void bark() {
        System.out.println(this.name + "正在汪汪叫！");
    }
}
class Cat extends Animal {
    public void mew() {
        System.out.println(this.name + "正在喵喵叫！");
    }
}

 总结：继承是一种一种思想，他实现的是对共性进行抽取，从而达到代码复用的效果。

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. 子类继承父类之后，必须要新添加自己特有的成员，体现出与基类的不同，否则就没有必       要继承了

4. 父类成员访问

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？

4.1 子类中访问父类的成员变量

1. 子类和父类不存在同名成员变量

public class Base {
    int a;
    int b;
}
public class Derived extends Base{
    int c;
    public void method(){
        a = 10; // 访问从父类中继承下来的a
        b = 20; // 访问从父类中继承下来的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 {
    public int a = 9;
    public int b = 99;
}
class Derived extends Base {
    public int a = 88;
    public void method() {
        a = 1;
        b = 2;
        System.out.println("a: " + a);
        System.out.println("b: " + b);
    }
}
public class Test2 {
    public static void main(String[] args) {
        Derived derived = new Derived();
        derived.method();
    }
}

 在子类方法中或者通过子类对象访问成员时：

1. 如果访问的成员变量子类中有，优先访问自己的成员变量。
2. 如果访问的成员变量子类中无，则访问父类继承下来的，
3. 如果父类也没有定义，则编译报错。 如果访问的成员变量与父类中成员变量同名，则优先访问自己的

成员变量访问遵循就近原则，自己有优先自己的，如果没有则向父类中找。

4.2 子类中访问父类的成员方法

1. 成员方法名字不同

class Base {
    public void method1() {
        System.out.println("Base:method()");
    }
}
class Derived extends Base {
    public void method2() {
        System.out.println("Derived:method()");
    }
    
    public void test() {
        method1();
        method2();
    }
}
public class Test2 {
    public static void main(String[] args) {
        Derived derived = new Derived();
        derived.test();
    }
}

2. 成员方法名字相同

class Base {
    public void method1() {
        System.out.println("Base:method()");
    }
}
class Derived extends Base {
    public void method1() {
        System.out.println("Derived:method()");
    }
    public void method2() {
        System.out.println("Derived:method()");
    }
    public void test() {
        method1();
        method2();
    }
}
public class Test2 {
    public static void main(String[] args) {
        Derived derived = new Derived();
        derived.test();
    }
}

 【说明】

• 通过子类对象访问父类与子类中不同名方法时，优先在子类中找，找到则访问，否则在父类中找，找到则访问，否则编译报错。
• 通过派生类对象访问父类与子类同名方法时，如果父类和子类同名方法的参数列表不同(重载)，根据调用方法适传递的参数选择合适的方法访问，如果没有则报错；

5. super关键字

由于设计不好，或者因场景需要，子类和父类中可能会存在相同名称的成员，如果要在子类方法中访问父类同名成员时，该如何操作？直接访问是无法做到的，Java提供了super关键字，该关键字主要作用：在子类方法中访问父类的成员。

在子类成员方法前加super关键字：

 在子类成员变量前加super关键字：

在子类方法中，如果想要明确访问父类中成员时，借助super关键字即可。

同时，super() 还可以调用父类的构造方法，在下面我们将会介绍。

【注意事项】

1. 只能在非静态方法中使用

2. 在子类方法中，访问父类的成员变量和方法。

6. 子类构造方法

在学习子类构造方法之前，我们先来看看下面的问题：

当我们给父类提供一个带参的构造方法，编译器提示报错：

 当我们给父类提供一个不带参的构造方法，编译器没有错误提示:

这时的你是不是有很大的疑惑呢？下面我们来解决这个问题：

当我们的子类继承了父类之后，子类在构造完成之前，一定要先帮助父类进行初始化

 当我们没有写构造方法的时候，编译器会默认提供一个无参的构造方法

在子类的不带参数的构造方法里默认有一个super( )，super( ) 也不带参数。当我们给父类写一个带参数的构造方法，编译器就不会再提供无参的构造方法给父类，这时就会编译报错。

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：子类对象中成员是有两部分组成的，基类继承下来的以及子类新增加的部分 。父子父子肯定是先有父再有子，所以在构造子类对象时候 ，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. 在子类构造方法中，super(...)调用父类构造时，必须是子类构造函数中第一条语句。

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

7. 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的成员函数，都可以作为构造方法的第一条语句，那他们之间有什么区别呢？

【相同点】

1. 都是Java中的关键字

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. 在构造方法中调用时，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用来访问父类继承下来的方法和属性

3. 在构造方法中：this(...)用于调用本类构造方法，super(...)用于调用父类构造方法，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，但是this(...)用户不写则没有

8. 再谈初始化

我们还记得之前讲过的代码块吗？我们简单回顾一下几个重要的代码块：实例代码块和静态代码块。在没有继承关 系时的执行顺序。

分析代码的运行结果：

class Base {
    static {
        System.out.println("父类静态代码块");
    }
    {
        System.out.println("父类实例代码块");
    }
    public Base() {
        System.out.println("父类构造函数");
    }
}
class Derived extends Base {
    static {
        System.out.println("子类静态代码块");
    }
    {
        System.out.println("子类实例代码块");
    }
    public Derived() {
        super();
        System.out.println("子类构造函数");
    }
}
public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        Derived derived = new Derived();
        System.out.println("======================");
        Derived derived2 = new Derived();
    }
}

运行结果： 

 通过分析执行结果，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，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. 子类的实例代码块和子类构造方法紧接着再执行
4. 第二次实例化子类对象时，父类和子类的静态代码块都将不会再执行

1. 静态代码块先执行，并且只执行一次，在类加载阶段执行

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，最后构造方法执行

9. protected 关键字

在类和对象章节中，为了实现封装特性，Java中引入了访问限定符，主要限定：类或者类中成员能否在类外或者其 他包中被访问。

NO	范围	private	protected	default	public
1	同一包中的同一类
2	同一包中的不同类
3	不同包中的子类
4	不同包中的非子类

对于protected 它可以访问不同包的子类，然而，下面的程序运行却出现了错误，这是因为父类中protected成员在不同包其他类中不能直接访问：

 父类中protected修饰的成员在不同包子类中可以直接访问，正确的访问方式：

 注意：父类中private成员变量虽然在子类中不能直接访问，但是也继承到子类中了

 什么时候用哪一种呢?

1. 我们希望类要尽量做到 "封装", 即隐藏内部实现细节, 只暴露出必要的信息给类的调用者.
2. 因此我们在使用的时候应该尽可能的使用比较严格的访问权限. 例如如果一个方法能用 private, 就尽量不要 用 public.
3. 另外, 还有一种 简单粗暴 的做法: 将所有的字段设为 private, 将所有的方法设为 public. 不过这种方式属于是对访问权限的滥用, 还是更希望同学们能写代码的时候认真思考, 该类提供的字段方法到底给 "谁" 使用(是类内部自己用, 还是类的调用者使用, 还是子类使用)

10. 继承方式

在现实生活中，事物之间的关系是非常复杂，灵活多样，比如：

但在Java中只支持以下几种继承方式：

 注意：Java中不支持多继承。

1.  时刻牢记, 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, 可能会涉及到一系列复杂的概念, 都需要我们使用代码来表示, 所以我们真实项目中所写的类也会有很多. 类之间的关系也会 更加复杂.
2. 但是即使如此, 我们并不希望类之间的继承层次太复杂. 一般我们不希望出现超过三层的继承关系. 如果继承层 次太多, 就需要考虑对代码进行重构了.
3. 如果想从语法上进行限制继承, 就可以使用 final 关键字

11. final 关键字

final关键可以用来修饰变量、成员方法以及类。

1. 修饰变量或字段，表示常量(即不能修改)

2. 修饰类：表示此类不能被继承

3. 修饰方法：表示该方法不能被重写(后序介绍)

12 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 这样的关键字), 仅仅是将一个类的实例作为另外一个类的字段。

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

class Student {

}
class Teacher {

}
class School {
    public Student[] students; //默认是null
    public Teacher[] teachers;
    public int a;

    public School() {
        this.students = new Student[10];
        this.teachers = new Teacher[10];
        this.a = 10;
    }
}

组合和继承都可以实现代码复用，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。

注意：组合不是面向对象的特征。

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