【JAVASE】带你了解面向对象三大特性之一(继承)

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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。
比如: 狗和猫,它们都是一个动物
使用 Java 语言来进行描述,就会设计出:
// 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~~~");
    }
}
通过观察上述代码会发现,猫和狗的类中存在大量重复,如下所示:
那能否将这些共性抽取呢? 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
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。
上述图示中, Dog Cat 都继承了 Animal 类,其中: Animal 类称为父类 / 基类或超类, Dog 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。
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 )

1.3 继承的语法

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:
格式:
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~~~");
    }
}
// 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();
    }
}

 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

 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
  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 

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
    }
}

1.5 super关键字

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

 super的其他用法在后文中介绍。

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 superthis

super 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。
直观表示:
2. 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 再谈初始化

我们还记得之前讲过的代码块吗?那么继承关系时的执行顺序是怎么样的呢?
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

案例:

 

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");
    }
    //代码实例化
    {
        System.out.println("Person:实例代码块执行");
    }
    //静态实例化
    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);
    }
}

输出结果:

总结:

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

在类和对象章节中,为了实现封装特性, Java 中引入了访问限定符,主要限定:类或者类中成员能否在类外或者其 他包中被访问。
重点:
// 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
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, 还是更希望同学们能写代码的时候认真思考。

 1.10 继承方式

在现实生活中,事物之间的关系是非常复杂,灵活多样,比如:

但在 Java 中只支持以下几种继承方式:

注意: Java 中不支持多继承
  1. 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.
  2. 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
  3. 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

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
String arr = "  ";
arr = 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
3. 修饰方法:表示该方法不能被重写 ( 后序介绍 )

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。
案例代码:
// 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。
今天就到这里了,感谢观看。

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