Java中的继承

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前言

在前面的学习中我们已经讲解了面向对象的三大特性中的封装，接下来我们再来讲解三大特性中的继承

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一、为什么需要继承

class Dog {
    String name;
    int age;
    String color;
    public void eat() {
        System.out.println("正在吃");
    }
    public void bark() {
        System.out.println("正在汪汪叫");
    }
}
class Cat {
    String name;
    int age;
    public void eat() {
        System.out.println("正在吃");
    }
    public void sleep() {
        System.out.println("正在睡觉");
    }
}

通过观察以上代码，我们发现在狗和猫这两个类中我们定义了一些重复的代码，那么我们就可以使用继承来进行共性的抽取，实现代码的复用

二、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
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)

三、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

修饰符 class 子类 extends 父类 {
// ...
}

子类也可以叫做派生类，父类也可以叫做基类和超类
用继承重新设计狗和猫这两个类

class Animal {
    String name;
    int age;
    public void eat() {
        System.out.println(this.name+"正在吃");
    }
}
class Dog extends Animal {
    String color;
    public void bark() {
        System.out.println(this.name+"正在汪汪叫");
    }
}
class Cat extends Animal {
    public void sleep() {
        System.out.println(this.name+"正在睡觉");
    }
}
public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        Dog dog = new Dog();
        //dog类中并没有定义name和age，name和age属性肯定是从父类Animal中继承下来的
        System.out.println("名字:"+dog.name+" 年龄:"+dog.age+" 颜色:"+dog.color);
        //eat方法也是从父类Animal中继承下来的
        dog.eat();
        dog.bark();
        Cat cat = new Cat();
        //cat类中也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("名字:"+cat.name+" 年龄:"+cat.age);
        //这里的eat方法也是从父类Animal中继承下来的
        cat.eat();
        cat.sleep();
    }
}

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

四、父类成员访问

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

class Base {
    int a;
    int b;
}
class Derived extends Base{
    int c;
    public void fend(){
      a = 5; // 访问从父类中继承下来的a
      b = 10; // 访问从父类中继承下来的b
      c = 15; // 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;
}
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; // 访问子类新增的a
      b = 101; // 访问子类新增的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
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 methodA(){
        System.out.println("Base中的methodA()");
    }
}
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()
    }
}

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()");
    }
}
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
    }
}

说明：
1.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。
2.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；

五、super和this关键字

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

class Base {
    public int a = 1;
    public int b = 2;
}
class Derived extends Base {
    public int a = 10;
    public int c = 20;
    public void print() {
        System.out.println(super.a);
        System.out.println(this.a);
        System.out.println(this.b);
        System.out.println(super.b);
        System.out.println(this.c);
    }
}
public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        Derived derived = new Derived();
        derived.print();
    }
}

优先访问子类的，子类没有再访问父类

注意：
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
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

六、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方法，然后执行子类的构造方法

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

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

七、代码块的执行顺序

在没有继承关系时的执行顺序

class Person {
    public Person() {
        System.out.println("构造方法");
    }
    static {
        System.out.println("静态方法");
    }
    {
        System.out.println("实例方法");
    }
}
public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        Person person1 = new Person();
        System.out.println("********");
        Person person2 = new Person();
    }
}

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
有继承关系时的执行顺序

class Person {
    public Person() {
        System.out.println("Person:构造方法");
    }
    static {
        System.out.println("Person:静态方法");
    }
    {
        System.out.println("Person:实例方法");
    }
}
class Student extends Person {
    public Student() {
        System.out.println("Student:构造方法");
    }
    static {
        System.out.println("Student:静态方法");
    }
    {
        System.out.println("Student:实例方法");
    }
}
public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        Student student1 = new Student();
        System.out.println("********");
        Student student2 = new Student();
    }
}    

结论如下：
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

八、继承方式

在Java中支持以下几种继承方式：
单继承

class A {
    ......
}
class B extends A {
    ......
}

多层继承

class A {
    ......
}
class B extends A {
    ...... 
}
class C extends B {
    ......
}

不同类继承同一个类

class A {
    ...... 
}
class B extends A {
    ......
}
class C extends A {
    ......
}

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

九、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
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(后序介绍)

十、继承和组合

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。简单说组合其实是一种思想
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 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
    // ...
}