Java继承详解

冷不防 2023-10-14 19:32 10阅读 0赞

**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：

![db22371ceb2647729684d4e89dbd120a.png][]

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。

![d9bbcc392ec945b382220fa557cec24f.png][]

> 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();
        }
    }

![92eee823bf2242fb88e2e49e41f6cd79.png][]

> **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：

![edab0911d87c4f0d882ef3f49588a792.png][]

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：

![297c3e3b5446434db803bcfe87a5fdde.png][]

> 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：

![00bdcdb542b34b6f8de8699050eac209.png][]

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：

![33eb5d1c38f24dbf92e0a2c44fbe7268.png][]

> 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**。

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