Java-继承

1 继承

1.1 为什么需要继承

Java中使用类对现实世界中实体来进行描述，类经过实例化之后的产物对象，则可以用来表示现实中的实体，但是现实世界错综复杂，事物之间可能会存在一些关联，那在设计程序是就需要考虑。

以下来举个例子


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~~~");
    }
}

通过定义两个dog和cat类可以看出，代码有大量重复的地方

面向对象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。

1.2 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。

上述的猫狗都是动物，那我们就可以定义动物类，放共有的属性和方法

1.3 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 {
    // ...
}
 
// 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~~~");
    }
}
// Test.java
public class Test {
    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();
    }
}

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,也可以为空，也可以不添加特有的成员，看自己的需求来写就可以

1.4 父类成员访问

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？

1.4.1 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


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


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。

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。

1.4.2 子类中访问父类的成员方法

1. 成员方法名字不同


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


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
    }
}

总结：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；

1.5 super关键字

由于设计不好，或者因场景需要，子类和父类中可能会存在相同名称的成员，如果要在子类方法中访问父类同名成员时，该如何操作？直接访问是无法做到的，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。


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()
    }
}

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。

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。

1.6 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。


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()

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

1.7 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？接下来我给你们分析一波

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

1.8 初始化

回顾静态代码块和实例代码块


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

1.9 protected 关键字


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

什么时候用什么访问修饰符，需要根据实际情况来定。

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, 还是更希望同学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).

1.10 继承方式

注意：

Java中不支持多继承。

如果想从语法上进行限制继承, 就可以使用 final 关键字

1.11 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.fsy.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

1.12 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 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。

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


// 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。

详细了解继承和组合可以去深入理解Java中的组合和继承-HollisChuang's Blog

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