【Java】面向对象的三大特性之继承
目录
1.前言
2.为什么需要继承
2.继承的概念
3.继承的语法
4.父类成员访问
4.1访问成员变量
4.2访问成员方法
5.super关键字
6.子类的构造方法
7.super和this
8.再谈初始化
9. protected 关键字
10.继承方式
11.组合
1.前言
在面向对象的编程语言中（如：C++,Java等），有三大特性分别是，封装，继承和多态。我们在上一篇博客类和对象中，已经讲解了关于封装的概念。在这篇博客中，我会抽丝剥茧给大家详细讲解继承。
2.为什么需要继承
// Dog.java
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~~~");
}
}
//Cat.Java
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~~~");
}
}通过观察上述代码，我们可以发现它们有大量重复的特征，如图所示：
那么我们可不可以把这些共性给它抽取出来，并将这些代码重复使用呢。在面向对象中提出来了继承的概念，专门用来进行共性抽取，实现代码复用。
2.继承的概念
继承(inheritance)，是面向对象程序设计的重要手段，它可以做到代码的复用，在原有的特性上进行扩展，增加新功能，这样产生出来的类，称之为派生类。继承呈现了面向对象程序设计的层次结构，体现了又简单到复杂的认知过程。继承主要解决的问题是：共性抽取，实现代码复用。
在上面的例子中我们举到了猫猫和狗都是动物，那么我们可以把它们的共性抽取出来，然后使用继承的思想来达到共用。如下图所示：
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。
3.继承的语法
在前面我们讲解了继承的概念，那么我们现在来讲讲如果通过Java语言来实现继承的，在Java中表示类之间的继承关系，我们需要使用extends关键字，我们还是以猫狗来举例，通过定义一个父类Animal来使用代码阐述继承的使用场景：
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~~~");
}
} // TestExtend.java
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();
dog.bark();
}
}4.父类成员访问
4.1访问成员变量
在继承体系中，子类将父类的方法和字段都继承下来了，那么子类可以直接访问父类的成员吗？
如果子类和父类中不存在同名的成员变量：
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
}
}当子类和父类中有同名的成员变量时：
public class Base {
int a;
int b;
int c;
} /
public class Derived extends Base{
int a; // 与父类中成员a同名，且类型相同
char b; // 与父类中成员b同名，但类型不同
public void method(){
a = 100; // 访问父类继承的a，还是子类自己新增的a？
b = 101; // 访问父类继承的b，还是子类自己新增的b?
c = 102; // 子类没有c，访问的肯定是从父类继承下来的c
// d = 103; // 编译失败，因为父类和子类都没有定义成员变量b
}
}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，如果父类也没有定义，则编译报错。
3.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
遵循就近原则，如果自己有就优先访问自己的，没有的话就从父类中找。
4.2访问成员方法
方法名不同时
public class Base {
public void methodA(){
System.out.println("Base中的methodA()");
}
}
public class Derived extends Base{
public void methodB(){
System.out.println("Derived中的methodB()方法");
}
public void methodC(){
methodB(); // 访问子类自己的methodB()
methodA(); // 访问父类继承的methodA()
// methodD(); // 编译失败，在整个继承体系中没有发现方法methodD()
}
}和访问成员变量类似，都是优先访问自己的。
当方法名有相同的时:
public 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method(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); // 传递int参数，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()，基类的无法访问到
}
} 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；
由此可以引发我们的思考，如果有相同的成员名的时候，当我们想访问父类的成员时，应该怎么操作呢？这就不得不提到super关键字了。
5.super关键字
回到上面的问题，当子类和父类拥有相同的成员名时，当我们想访问父类的成员。直接访问是做不到的，Java中为我们提供了super关键字，该关键字的一个作用就是在子类中访问父类的成员。
public class Base {
int a;
int b;
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{
int a; // 与父类中成员变量同名且类型相同
char b; // 与父类中成员变量同名但类型不同
// 与父类中methodA()构成重载
public void methodA(int a) {
System.out.println("Derived中的method()方法");
} // 与基类中methodB()构成重写(即原型一致，重写后序详细介绍)
public void methodB(){
System.out.println("Derived中的methodB()方法");
}
public void methodC(){
// 对于同名的成员变量，直接访问时，访问的都是子类的
a = 100; // 等价于： this.a = 100;
b = 101; // 等价于： this.b = 101;
// 注意：this是当前对象的引用
// 访问父类的成员变量时，需要借助super关键字
// super是获取到子类对象中从基类继承下来的部分
super.a = 200;
super.b = 201;
// 父类和子类中构成重载的方法，直接可以通过参数列表区分清访问父类还是子类方法
methodA(); // 没有传参，访问父类中的methodA()
methodA(20); // 传递int参数，访问子类中的methodA(int)
// 如果在子类中要访问重写的基类方法，则需要借助super关键字
methodB(); // 直接访问，则永远访问到的都是子类中的methodA()，基类的无法访问到
super.methodB(); // 访问基类的methodB()
}
}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.子类的构造方法
在子类对象构造时，要先调用基类的构造方法，然后再执行子类的构造方法
public 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第一条语句，
// 并且只能出现一次
System.out.println("Derived()");
}
}
public class Test {
public static void main(String[] args) {
Derived d = new Derived();
}
}
//结果打印 ：base()
//Derived() 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c成员变量和调用其它的成员方法，都可以作为构造方法的第一条语句，那么它们有什么不同和相同之处呢?
【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
在之前我的博客中给大家介绍了代码块，让我们先回忆一下，在没有继承关系的时候，实例代码块和静态代码块的执行顺序：
class Person {
public String name;
public int age;
public Person(String name, int age) {
this.name = name;
this.age = age;
System.out.println("构造方法执行");
} {
System.out.println("实例代码块执行");
}
static {
System.out.println("静态代码块执行");
}
}
public class TestDemo {
public static void main(String[] args) {
Person person1 = new Person("bit",10);
System.out.println("============================");
Person person2 = new Person("gaobo",20);
}
}执行结果：
静态代码块执行
实例代码块执行
构造方法执行
============================
实例代码块执行
构造方法执行
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
【继承关系上的执行顺序】
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");
}
}
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 TestDemo4 {
public static void main(String[] args) {
Student student1 = new Student("张三",19);
System.out.println("===========================");
Student student2 = new Student("gaobo",20);
}
public static void main1(String[] args) {
Person person1 = new Person("bit",10);
System.out.println("============================");
Person person2 = new Person("gaobo",20);
}
}执行结果：
Person：静态代码块执行
Student：静态代码块执行
Person：实例代码块执行
Person：构造方法执行
Student：实例代码块执行
Student：构造方法执行
===========================
Person：实例代码块执行
Person：构造方法执行
Student：实例代码块执行
Student：构造方法执行
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
9. protected 关键字
protected是访问修饰限定符，主要用来限定类和类中成员能付在类外或者其它包中被访问。我们来看看这张图：
那父类中不同访问权限的成员，在子类中的可见性又是什么样子的呢
// 为了掩饰基类中不同访问权限在子类中的可见性，为了简单类B中就不设置成员方法了
// extend01包中
public class B {
private int a;
protected int b;
public int c;
int d;
} // extend01包中
// 同一个包中的子类
public class D extends B{
public void method(){
// super.a = 10; // 编译报错，父类private成员在相同包子类中不可见
super.b = 20; // 父类中protected成员在相同包子类中可以直接访问
super.c = 30; // 父类中public成员在相同包子类中可以直接访问
super.d = 40; // 父类中默认访问权限修饰的成员在相同包子类中可以直接访问
}
} // extend02包中
// 不同包中的子类
public class C extends B {
public void method(){
// super.a = 10; // 编译报错，父类中private成员在不同包子类中不可见
super.b = 20; // 父类中protected修饰的成员在不同包子类中可以直接访问
super.c = 30; // 父类中public修饰的成员在不同包子类中可以直接访问
//super.d = 40; // 父类中默认访问权限修饰的成员在不同包子类中不能直接访问
}
} // extend02包中
// 不同包中的类
public class TestC {
public static void main(String[] args) {
C c = new C();
c.method();
// System.out.println(c.a); // 编译报错，父类中private成员在不同包其他类中不可见
// System.out.println(c.b); // 父类中protected成员在不同包其他类中不能直接访问
System.out.println(c.c); // 父类中public成员在不同包其他类中可以直接访问
// System.out.println(c.d); // 父类中默认访问权限修饰的成员在不同包其他类中不能直接访问
}
}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
什么时候下用哪一种呢?
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.
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.
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, 还是更希望大家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Java中只支持以下几种继承方式：
注意：Java中不支持多继承。
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.
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.
如果想从语法上进行限制继承, 就可以使用 final 关键字
final关键字用来修饰变量成员方法和类，它可以限制继承，被该关键字修饰的变量成员方法和类将不会被继承。
11.组合
组合与继承类似都可以达到代码的复用效果，它并没有涉及到特殊语法，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
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，因为汽车是有这些部件组成的。
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; // 可以复用车载系统中的属性和方法
// ...
} // 奔驰是汽车
class Benz extend Car{
// 将汽车中包含的：轮胎、发送机、车载系统全部继承下来
}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。