Java的继承

目录

1.继承的概念

 2 继承的语法

 3.父类成员访问

3.1 子类中访问父类的成员变量

3.2  子类中访问父类的成员方法

4.super关键字

5.子类构造方法

6.super和this       

7.代码块的执行顺序

 8.protected关键字

9.继承方式

10.final关键字

11.继承和组合


1.继承的概念

继承(inheritance)机制: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。

Java的继承_第1张图片

 2 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:

修饰符 class 子类 extends 父类 {
// ...
}

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(子类中可以不添加特有的成员,保持与父类相同,但没意义)。

 3.父类成员访问

3.1 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时:

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:
如果访问的成员变量子类中有,优先访问自己的成员变量。
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。
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。
总结: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。

3.2  子类中访问父类的成员方法

1. 成员方法名字不同时:

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()
        }
}

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
        }
}

【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;

4.super关键字

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:

public class Base {
        int a;
        int b;
        public void methodA(){
                System.out.println("Base中的methodA()");
        }
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

        public void methodC(){

                super.a = 200;//访问基类的成员
                super.b = 201;

                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。
super的其他用法在后文中介绍。

5.子类构造方法

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。

eg.

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();//子类构造对象
        }
}
结果打印:
Base()
Derived()

 基类和父类,this和super关系:

Java的继承_第2张图片

 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()(无参的)调用,即调用基类构造方法(在子类不写构造方法时)。
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(用户需要自己写一个有参的构造方法),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。

6.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。

7.代码块的执行顺序

1.无继承关系下时:

  •  静态代码块先执行,并且只执行一次,在类加载阶段执行。
  •  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。

2.继承关系下时:

  • 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。
  • 父类实例代码块和父类构造方法紧接着执行。
  • 子类的实例代码块和子类构造方法紧接着再执行。
  • 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。

见下图:

Java的继承_第3张图片

 

Java的继承_第4张图片

 

 8.protected关键字

参照访问权限表:

Java的继承_第5张图片

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
        }
}

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。

9.继承方式

Java支持一下几种继承方式:

Java的继承_第6张图片

注意:

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。

10.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)

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
Error:(3, 27) java: 无法从最终com.bit.Animal进行继承

我们平时是用的 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(后序介绍)。

11.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,但组合不是面向对象的特征。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。

两者间的区别:

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。

比如汽车和其轮胎、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。

// 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。

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