第四章 类的继承
上一章我们谈到了如何将现实中的概念映射为程序中的概念，我们谈了类以及类之间的组合，现实中的概念间还有一种非常重要的关系，就是 分类。分类有个根，然后往下不断细化，形成一个层次分类体系，这种例子是非常多的。
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在自然世界中，生物有动物和植物，动物有不同的科目，食肉动物、食草动物、杂食动物等，食肉动物有狼、豹、虎等，这些又细分为不同的种类。
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打开电商网站，在显著位置一般都有分类列表，比如家用电器、服装，服装有女装、男装，男装有衬衫、牛仔裤等。
计算机程序经常使用类之间的 继承关系来表示对象之间的分类关系。在继承关系中，有 父类和子类，比如动物类Animal和狗类Dog，Animal是父类，Dog是子类。父类也叫 基类，子类也叫 派生类。父类、子类是相对的，一个类B可能是类A的子类，但又是类C的父类。
之所以叫继承，是因为子类继承了父类的属性和行为，父类有的属性和行为子类都有。但子类可以增加子类特有的属性和行为，某些父类有的行为，子类的实现方式可能与父类也不完全一样。
使用继承一方面可以复用代码，公共的属性和行为可以放到父类中，而子类只需要关注子类特有的就可以了；另一方面，不同子类的对象可以更为方便地被统一处理。
本章详细介绍继承。我们先介绍继承的基本概念，然后详述继承的一些细节，理解了继承的用法之后，我们探讨继承实现的基本原理，最后讨论继承的注意事项，解释为什么说继承是把双刃剑，以及如何正确地使用继承。
4.1 基本概念
本节介绍Java中继承的基本概念，在Java中，所有类都有一个父类Object, 我们先来看这个类，然后主要通过图形处理中的一些简单例子来介绍继承的基本概念。
4.1.1 根父类Object
在Java中，即使没有声明父类，也有一个隐含的父类，这个父类叫Object。Object没有定义属性，但定义了一些方法，如图4-1所示。
本节我们会介绍toString()方法，其他方法我们会在后续章节中逐步介绍。toString()方法的目的是返回一个对象的文本描述，这哦方法可以直接被所有类使用。
比如，我们上一章介绍的Point类，可以这样使用toString方法：
Point p = new Point(2, 3);
System.out.println(p.toString());
输出类似这样：
Point@76f9aa66
这个是什么意思呢？@之前是类名，@之后的内容是什么呢？我们来看下toString()方法的代码：
public String toString(){
return getClass().getName() + "@" + Integer.toHexString(hashCode());
}
getClass().getName()返回当前对象的类名，hashCode()方法一个对象的哈希值，哈希我们在后续章节进一步介绍，这里可以理解为是一个整数，这个整数默认情况下，通常是对象的内存地址值，Integer.toHextString(hashCode()) 返回这个哈希值的十六进制表示。
为什么要这样写呢？写类名是可以理解的，表示对象的类型，而写哈希值则是不得已的，因为Object类并不知道具体对象的属性，不知道怎么用文本描述，但又需要区分不同对象，只能是写一个哈希值。
但子类是知道自己的属性的，子类可以 重写 父类的方法，以反应自己的不同实现。所谓重写，就是定义和父类一样的方法，并重新实现。
4.1.2 方法重写
上一章，我们介绍了一些图形处理类，其中有Point类，这次我们重写其toString()方法，如代码清单4-1所示
代码清单4-1 Point类：重写toString()方法
public class Point{
private int x;
private int y;
public Point(int x, int y){
this.x = x;
this.y = y;
}
public double distance(Point point){
return Match.sqrt(Math.pow(this.x-point.getX(), 2) + Math.pow(this.y-point.getY(), 2));
}
public int getX(){
return x;
}
public int getY(){
return y;
}
@Override
public String toString(){
return "(" + x + ","+y+")";
}
}
toString()方法前面有一个@Override，这表示toString()这个方法时重写的父类的方法，重写后的方法返回Point的x和y坐标的值。重写后，将调用子类的实现。比如，如下代码的输出就变成了(2,3)。
Point p = new Point(2, 3);
System.out.println(p.toString());
4.1.3 图形类继承体系
接下来，我们以一些图形处理中的例子来进一步解释。先来看一些图形的例子，如图4-2所示。
4.1.4小结
本节介绍了继承和多态的基本概念。
- 每个类有且只有一个父类，没有声明父类的，其父类为Object, 子类继承了父类非private的属性和方法，可以增加自己的属性的方法，以及重写父类的方法实现。
- new过程中，父类先进行初始化，可通过super调用父类相应的构造方法，没有使用super的情况下，调用父类的默认构造方法。
- 子类变量和方法与父类重名的情况下，可通过super强制访问父类的变量和方法。
- 子类对象可以赋值给父类引用变量，这叫多态；实际执行调用的是子类实现，这叫动态绑定。
继承和多态的基本概念是比较简单的，子类继承父类，自动拥有父类的属性和行为，并可扩展属性和行为，同时，可重写父类的方法以修改行为。但关于继承，还有很多细节，我们下一节继续讨论。
4.2 继承的细节
本节探讨继续的一些细节，具体包括：
- 构造方法
- 重名与静态绑定
- 重载和重写
- 父子类型转换
- 继承访问权限（protected）
- 可见性重写
- 防止继承（final）
下面我们逐个介绍。
4.2.1 构造方法
4.2.2 重名与静态绑定
4.1节我们提到，子类可以重写父类非private的方法，当调用的时候，会动态绑定，执行子类的方法。那实例变量、静态方法和静态变量呢？它们可以重名吗？如果重名，访问的是哪一个呢？
重名是可以的，重名后实际上有两个变量和方法。private变量和方法只能在类内访问，访问的也永远是当前类的，即：在子类中访问的是子类的；在父类中访问的是父类的，它们只是碰巧名字一样而已，没有任何关系。
public变量和方法，则要看如何访问它。在类内，访问的是当前类的，但子类可以通过super.明确指定访问父类的。在类外，则要看访问变量的静态类型：静态类型是父类，则访问父类的变量的方法；静态类型是子类，则访问的是子类的变量和方法。我们来看个例子，这是基类代码：
public class Base{
public static String s = "static_base";
public String m = "base";
public static void staticTest(){
System.out.println("base static: " + s);
}
}
定义了一个public静态变量s, 一个public实例变量m, 一个静态方法staticTest。这是子类代码：
public class Child extends Base{
public static String s = "child_base";
public String m = "child";
public static void staticTest(){
System.out.println("child static: " + s);
}
}
子类定义了和父类重名的变量和方法。对于一个子类对象，它就有了两份变量和方法，在子类内部访问的时候，访问的是子类的，或者说，子类变量和方法隐藏了父类对应的变量和方法，下面看一下外部访问的代码：
public static void main(String[] args){
Child c = new Child();
Base b = c;
System.out.println(b.s);
System.out.println(b.m);
b.staticTest();
System.out.println(c.s);
System.out.println(c.m);
c.staticTest();
}
以上代码创建了一个子类对象，然后将对象分别赋值给了子类引用对象c和父类引用变量b，然后通过b和c分别引用变量和方法。这里需要说明的是，静态变量和静态方法一般通过类名直接访问，但也可以通过类的对象访问。程序输出为：
static_base
base
base static: static_base
child_base
child
child_static: child_base
当通过b（静态类型Base）访问时，访问的是Base的变量和方法，当通过c（静态类型Child）访问时，访问的是Child的变量和方法，这称之为 静态绑定，即访问绑定到变量的静态类型。静态绑定在程序编译阶段即可决定，而动态绑定则要等到程序运行时。实例变量、静态变量、静态方法、private方法，都是静态绑定的。
