4.1 继承

思维导图：

第4章面向对象(下)

学习目标:

了解面向对象中的继承特性，掌握继承的概念与特点。
掌握方法的重写，能够在子类中重写父类方法。
掌握super关键字，明白如何在类中使用super访问父类成员。
理解final关键字的作用，知道如何使用final修饰类、方法和变量。
熟悉抽象类的定义与使用。
理解接口的定义，能独立编写接口。
掌握多态性，知道如何利用对象类型转换解决继承中的多态问题。
了解Object类及其常用方法。
熟悉内部类及其四种形式的特点。

继续学习: 第3章已经介绍了面向对象的基础用法以及封装性。本章将进一步深入探讨继承和多态。

4.1 继承

4.1.1 继承的概念

现实与编程的对应:
- 现实中的继承：子女继承父辈的财产、事业等。
- 编程中的继承：描述事物间的从属关系。例如，猫和狗都是动物，可以说猫和狗继承自动物类。
示例:
- 动物(Animal)
  - 猫(Cat)
    - 波斯猫(PersianCat)
    - 巴厘猫(BalineseCat)
  - 狗(Dog)
    - 沙皮狗(SharPeiDog)
    - 斑点狗(DalmatianDog)
Java中的继承:
- 子类自动继承父类的属性和方法。
- 使用extends关键字表示继承。

class 父类 {
  // ...
}

class 子类 extends 父类 {
  // ...
}

4.1.2 示例解析

在Example01.java文件中:

Animal类定义了name, age, 和COLOR属性，以及相应的getter和setter方法。
Dog类继承自Animal类，因此可以访问Animal类的属性和方法。
在main方法中，我们创建了Dog类的对象并设置了其name和age属性的值，然后输出了这些值。

结果表明，尽管子类Dog没有明确定义任何属性和方法，但它能够继承并使用来自父类Animal的属性和方法。

4.1.3 继承的扩展

子类不仅可以继承父类的特性，还可以添加自己的特性。

在Example02.java中:

我们对Dog类进行了扩展，添加了一个新的color属性以及相应的getter和setter方法。

这说明，在子类中，我们可以保留父类的特性的同时添加新的特性。

文件4-2的内容
- Dog类继承：在文件4-2中，Dog类继承了Animal类的属性和方法。
- 新增属性：Dog类增加了颜色(color)的getter和setter方法。
- 示例代码：在main()方法中，通过dog对象分别调用Animal和Dog类的setter方法来设置名称、年龄和颜色。接着，调用getter方法来获取这些属性值。
- 运行结果：输出“名称：牧羊犬，年龄：3,颜色：黑色”。
继承中的权限注意事项
- 子类可以继承父类的成员和方法。
- 但子类只能访问使用public和protected修饰的属性和方法。
- 使用default和private修饰的属性和方法不能被子类访问。
类继承中的几个关键点：
1. 单继承原则：在Java中，每个类只能直接继承一个父类。例如，一个类不能同时继承A类和B类。
2. 多类继承同一父类：多个子类可以共同继承同一个父类。例如，B类和C类都可以继承A类。
3. 多层继承：Java支持多层继承。例如，C类可以继承B类，而B类又继承A类。在这种情况下，C类即是B类的子类，也是A类的子类。
4. 父类和子类的相对性：在Java中，父类和子类的概念是相对的。一个类可能是另一个类的父类，同时也可能是其他类的子类。

4.1.2 方法的重写

重写的概念

在面向对象的编程中，当子类继承父类后，会自动继承父类的所有方法。但在某些情境下，子类可能需要对其继承的方法进行修改或调整。这个过程被称为“方法的重写”。

要点：

方法重写也被称为覆盖。
重写的方法和被重写的方法必须有相同的方法名、参数列表和返回值类型。

方法的重写实例

考虑以下代码示例：

// 定义Animal类
class Animal {
    // 定义动物叫的方法
    void shout() {
        System.out.println("动物发出叫声");
    }
}

// 定义Dog类，继承Animal类
class Dog extends Animal {
    // 重写父类Animal的shout()方法
    void shout() {
        System.out.println("汪汪汪……");
    }
}

// 定义测试类
public class Example03 {
    public static void main(String[] args) {
        Dog dog = new Dog();  // 创建Dog类的实例对象
        dog.shout();          // 调用Dog类重写的shout()方法
    }
}

此代码的运行结果为“汪汪汪……”。

注意点

方法重写的目的是为了让子类具有更具体或与父类不同的行为。
子类重写父类方法时，不能使用比父类方法更严格的访问权限。例如，如果父类的方法是public，那么子类重写的方法不能是private。

思考与总结

通过方法重写，子类可以继承父类的功能，同时还可以根据自己的需要对这些功能进行改进或扩展。
在Java中，方法的重写是多态的一个关键组成部分，允许程序在运行时动态地选择应该调用哪个方法。
当子类的对象调用一个被重写的方法时，它总是调用子类中的版本，而不是父类中的版本。

提示

当重写一个方法时：

保持方法签名的一致性（即相同的方法名、参数列表和返回类型）。
不要在子类中使用比父类中被重写的方法更严格的访问权限。

4.1.3 `super`关键字

介绍

当子类重写父类的方法后，子类对象将无法访问父类中被子类重写过的方法。为了解决这个问题，Java提供了super关键字，使用super关键字可以在子类中访问父类的非私有方法、非私有属性以及构造方法。

使用`super`关键字访问父类的属性和方法

格式：

super.属性
super.方法(参数1, 参数2, ...)

案例：如文件4-5所示，Dog类通过super关键字访问父类Animal的shout()方法和name属性。

// 定义Animal类
class Animal {
    String name = "牧羊犬";
    
    void shout() {
        System.out.println("动物发出叫声");
    }
}

// 定义Dog类，继承Animal类
class Dog extends Animal {
    public void shout() {
        super.shout();
        System.out.println("汪汪汪……");
    }

    public void printName() {
        System.out.println("名字：" + super.name);
    }
}

// 测试类
public class Example05 {
    public static void main(String[] args) {
        Dog dog = new Dog();
        dog.shout();
        dog.printName();
    }
}

运行结果：动物发出叫声，汪汪汪……，名字：牧羊犬

使用`super`关键字调用父类的构造方法

格式：
```
super(参数1, 参数2, ...)
```

案例：如文件4-6所示，Dog类通过super关键字调用父类Animal的有参构造方法。

// 定义Animal类
class Animal {
    private String name;
    private int age;
    
    public Animal(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }

    public String info() {
        return "名称：" + this.name + ", 年龄：" + this.age;
    }
}

// 定义Dog类，继承Animal类
class Dog extends Animal {
    private String color;

    public Dog(String name, int age, String color) {
        super(name, age);
        this.color = color;
    }

    @Override
    public String info() {
        return super.info() + ", 颜色：" + this.color;
    }
}

// 测试类
public class Example06 {
    public static void main(String[] args) {
        Dog dog = new Dog("牧羊犬", 3, "黑色");
        System.out.println(dog.info());
    }
}

运行结果：名称：牧羊犬，年龄：3, 颜色：黑色

注意事项

使用super调用父类构造方法的代码必须位于子类构造方法的第一行。
使用this和super调用构造方法代码都要求必须放在构造方法的首行，所以不能同时出现。

`super`与`this`关键字的对比

区别点	super	this
访问属性	直接访问父类中的非私有属性	访问本类中的属性，如果本类中没有该属性，则从父类中继续查找
调用方法	直接调用父类中的非私有方法	调用本类中的方法，如果本类中没有该方法，则从父类中继续查找
调用构造方法	调用父类构造方法，必须放在子类构造方法的首行	调用本类构造方法，必须放在构造方法的首行