java面向对象的三大特征 - 继承（extends）

素颜马尾好姑娘i 2023-10-13 03:47 32阅读 0赞

继承是面向对象的三大特征之一。继承和现实生活中的“继承”的相似之处是保留一些父辈的特性，从而减少代码冗余，提高程序运行效率。  
  
[Java][] 中的继承就是在已经存在类的基础上进行扩展，从而产生新的类。已经存在的类称为父类、基类或超类，而新产生的类称为子类或派生类。在子类中，不仅包含父类的属性和方法，还可以增加新的属性和方法。  
  
Java 中子类继承父类的语法格式如下：

修饰符 class class_name extends extend_class {
    // 类的主体
    }

其中，class\_name 表示子类（派生类）的名称；extend\_class 表示父类（基类）的名称；extends 关键字直接跟在子类名之后，其后面是该类要继承的父类名称。例如：

public class Student extends Person{}

Java 的继承通过 extends 关键字来实现，extends 的英文意思是扩展，而不是继承。extends 很好的体现了子类和父类的关系，即子类是对父类的扩展，子类是一种特殊的父类。从这个角度看，使用继承来描述子类和父类的关系是错误的，用扩展更恰当。  
  
那么为什么国内把 extends 翻译为“继承”呢？子类扩展父类之后就可以获得父类的属性和方法，这与汉语中的继承（子类从父类获得一笔财富称为继承）具有相似性。

> Java 与 [C++][C] 定义继承类的方式十分相似。Java 用关键字 extends 代替了 C++ 中的冒号（：）。在 Java 中，所有的继承都是公有继承， 而没有 C++ 中的私有继承和保护继承。

类的继承不改变类成员的访问权限，也就是说，如果父类的成员是公有的、被保护的或默认的，它的子类仍具有相应的这些特性，并且子类不能获得父类的构造方法。

##### 例 1 #####

教师和学生都属于人，他们具有共同的属性：姓名、年龄、性别和身份证号，而学生还具有学号和所学专业两个属性，教师还具有教龄和所教专业两个属性。下面编写 Java 程序代码，使教师（Teacher）类和学生（Student）类都继承于人（People）类，具体的实现步骤如下。  
  
1）创建人类 People，并定义 name、age、sex、sn 属性，代码如下：

public class People {
    
        public String name; // 姓名
        public int age; // 年龄
        public String sex; // 性别
        public String sn; // 身份证号
    
        public People(String name, int age, String sex, String sn) {
            this.name = name;
            this.age = age;
            this.sex = sex;
            this.sn = sn;
        }
    
        public String toString() {
            return "姓名：" + name + "\n年龄：" + age + "\n性别：" + sex + "\n身份证号：" + sn;
        }
    }

如上述代码，在 People 类中包含 4 个公有属性、一个构造方法和一个 toString() 方法。  
  
2）创建 People 类的子类 Student 类，并定义 stuNo 和 department 属性，代码如下

public class Student extends People {
        private String stuNo; // 学号
        private String department; // 所学专业
    
        public Student(String name, int age, String sex, String sn, String stuno, String         department) {
            super(name, age, sex, sn); // 调用父类中的构造方法
            this.stuNo = stuno;
            this.department = department;
        }
    
        public String toString() {
            return "姓名：" + name + "\n年龄：" + age + "\n性别：" + sex + "\n身份证号：" + sn + "\n学    号：" + stuNo + "\n所学专业：" + department;
        }
    }

由于 Student 类继承自 People 类，因此，在 Student 类中同样具有 People 类的属性和方法，这里重写了父类中的 toString() 方法。  
  
注意：如果在父类中存在有参的构造方法而并没有重载无参的构造方法，那么在子类中必须含有有参的构造方法，因为如果在子类中不含有构造方法，默认会调用父类中无参的构造方法，而在父类中并没有无参的构造方法，因此会出错。  
  
3）创建 People 类的另一个子类 Teacher，并定义 tYear 和 tDept 属性，代码如下：

public class Teacher extends People {
        private int tYear; // 教龄
        private String tDept; // 所教专业
    
        public Teacher(String name, int age, String sex, String sn, int tYear, String tDept) {
        super(name, age, sex, sn); // 调用父类中的构造方法
        this.tYear = tYear;
        this.tDept = tDept;
        }
    
        public String toString() {
            return "姓名：" + name + "\n年龄：" + age + "\n性别:" + sex + "\n身份证号：" + sn +     "\n教龄：" + tYear + "\n所教专业：" + tDept;
        }
    }

Teacher 类与 Student 类相似，同样重写了父类中的 toString() 方法。  
  
4）编写测试类 PeopleTest，在该类中创建 People 类的不同对象，分别调用它们的 toString() 方法，输出不同的信息。具体的代码如下：

public class PeopleTest {
        public static void main(String[] args) {
        // 创建Student类对象
        People stuPeople = new Student("王丽丽", 23, "女", "410521198902145589", "00001", "计算    机应用与技术");
        System.out.println("----------------学生信息---------------------");
        System.out.println(stuPeople);
    
        // 创建Teacher类对象
        People teaPeople = new Teacher("张文", 30, "男", "410521198203128847", 5, "计算机应用与技    术");
        System.out.println("----------------教师信息----------------------");
        System.out.println(teaPeople);
        }
    }

运行程序，输出的结果如下：

>     ----------------学生信息---------------------
>     姓名：王丽丽
>     年龄：23
>     性别：女
>     身份证号：410521198902145589
>     学号：00001
>     所学专业：计算机应用与技术
>     ----------------教师信息----------------------
>     姓名：张文
>     年龄：30
>     性别:男
>     身份证号：410521198203128847
>     教龄：5
>     所教专业：计算机应用与技术

### 单继承 ###

Java 语言摒弃了 C++ 中难以理解的多继承特征，即 Java 不支持多继承，只允许一个类直接继承另一个类，即子类只能有一个直接父类，extends 关键字后面只能有一个类名。例如，如下代码会导致编译错误：

class Student extends Person,Person1,Person2{…}
    
    class Student extends Person,extends Person1,extends Person2{…}

**扩展**：implements 是可以 多个实现的，即 implements 关键字后面只能有一个类名，例如下述代码编译是正常的：

class Student implements Person,Person1,Person2{…}
    
    class Student extends Person implements Person1, Person2{…}

**很多地方在介绍 Java 的单继承时，可能会说** **Java 类只能有一个父类，严格来讲，这种说法是错误的，应该是一个类只能有一个直接父类，但是它可以有多个间接的父类**。例如，Student 类继承 Person 类，Person 类继承 Person1 类，Person1 类继承 Person2 类，那么 Person1 和 Person2 类是 Student 类的间接父类。图 1 展示了单继承的关系。

![e0df31886b143048ffc285c1b5a6f111.jpeg][]

图 1 图形类之间的关系

从图 1 中可以看出，三角形、四边形和五边形的直接父类是多边形类，它们的间接父类是图形类。图形类、多边形类和三角形、四边形、五边形类形成了一个继承的分支。在这个分支上，位于下层的子类会继承上层所有直接或间接父类的属性和方法。如果两个类不在同一个继承树分支上，就不会存在继承关系，例如多边形类和直线。  
  
如果定义一个 Java 类时并未显式指定这个类的直接父类，则这个类默认继承 java.lang.Object 类。因此，java.lang.Object 类是所有类的父类，要么是其直接父类，要么是其间接父类。因此所有的 Java 对象都可调用 java.lang.Object 类所定义的实例方法。  
  
**使用继承的注意点**：

> 1.  子类一般比父类包含更多的属性和方法。
> 2.  父类中的 private 成员在子类中是不可见的，因此在子类中不能直接使用它们。
> 3.  父类和其子类间必须存在“是一个”即“is-a”的关系，否则不能用继承。但也并不是所有符合“is-a”关系的都应该用继承。例如，正方形是一个矩形，但不能让正方形类来继承矩形类，因为正方形不能从矩形扩展得到任何东西。正确的继承关系是正方形类继承图形类。
> 4.  Java 只允许单一继承（即一个子类只能有一个直接父类），C++ 可以多重继承（即一个子类有多个直接父类）。

##### 继承的优缺点： #####

> 1.  实现代码共享，减少创建类的工作量，使子类可以拥有父类的方法和属性。
> 2.  提高代码维护性和可重用性。
> 3.  提高代码的可扩展性，更好的实现父类的方法。

**继承的缺点：**

> 1.  继承是侵入性的。只要继承，就必须拥有父类的属性和方法。
> 2.  降低代码灵活性。子类拥有父类的属性和方法后多了些约束。
> 3.  增强代码耦合性（开发项目的原则为高内聚低耦合）。当父类的常量、变量和方法被修改时，需要考虑子类的修改，有可能会导致大段的代码需要重构。

[Java]: http://c.biancheng.net/java/
[C]: http://c.biancheng.net/cplus/
[e0df31886b143048ffc285c1b5a6f111.jpeg]: https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/e0df31886b143048ffc285c1b5a6f111.jpeg